10. ОГОНЬ ИЗНУТРИ

Зачем притворяешься ты

То ветром, то камнем, то птицей?

Анна Ахматова

"Итак, боги, подражая очертаниям Вселенной, со всех сторон округлой, включили оба божественных круговращения [души и материи] в сферовидное тело, то самое, которое мы ныне именуем головой и которое являет собою божественнейшую нашу часть, владычествующую над остальными частями. Ей в помощь они придали все устроенное ими же тело, позаботившись, чтобы оно было причастно всем движениям, сколько их ни есть; так вот, чтобы голова не катилась по земле, всюду покрытой буграми и ямами, затрудняясь, как тут перескочить, а там выбраться, они даровали ей эту вездеходную колесницу. Поэтому тело стало продолговатым и, по замыслу бога, сделавшего его подвижным, произрастило из себя четыре конечности, которые можно вытягивать и сгибать; цепляясь ими и опираясь на них, оно приобрело способность всюду продвигаться, высоко нося вместилище того, что в нас божественнее всего и святее.

Таким образом и по такой причине у всех людей возникли руки и ноги. Найдя, что передняя сторона у нас благороднее и важнее задней, они уделили ей главное место в нашем передвижении. Сообразно с этим нужно было, чтобы передняя сторона человеческого тела получила особое и необычное устройство; потому-то боги именно на этой стороне головной сферы поместили лицо, сопрягши с ним все орудия промыслительной способности души, и определили, чтобы именно передняя по своей природе часть была причастна руководительству.

Из орудий они прежде всего устроили те, что несут с собой свет, то есть глаза, и сопрягли их [с лицом] вот по какой причине: они замыслили, чтобы явилось тело, которое несло бы огонь, не имеющий свойства жечь, но изливающий мягкое свечение, и искусно сделали его подобным обычному дневному свету. Дело в том, что внутри нас обитает особенно чистый огонь, родственный свету дня, его-то они заставили ровным и плотным потоком изливаться через глаза; при этом они уплотнили как следует глазную ткань, но особенно в середине, чтобы она не пропускала ничего более грубого, а только этот чистый огонь.

И вот когда полуденный свет обволакивает это зрительное истечение и подобное устремляется к подобному, они сливаются, образуя единое и однородное тело в прямом направлении от глаз, и притом в месте, где огонь, устремляющийся изнутри, сталкивается с внешним потоком света. А поскольку это тело благодаря своей однородности претерпевает все, что с ним ни случится, однородно, то стоит ему коснуться чего-либо или, наоборот, испытать какое-либо прикосновение, и движения эти передаются уже ему всему, доходя до души: отсюда возникает тот вид ощущения, который мы именуем зрением"1.

Это цитата из "Тимея", одного из диалогов Платона, где описывается происхождение природы и человека. По Платону, сначала были созданы души, которые затем были "посеяны" богами в смертных, материальных носителях, названных им "орудиями времени". Вследствие такого укоренения духовного в материальном появилась необходимость в сопряжении их "кругодвижений". Так возникло ощущение — "вынужденная" реакция души на то, что тело "принимает или извергает".

Души, согласно Платону, перерождаются из одного "орудия времени" в другое по схеме, напоминающей индуизм с оттенком шовинизма. У каждой души есть исходное, бессмертное состояние, в котором она припаркована к отведенной ей звезде. Душа, населяющая смертный организм, стремится вернуться к своей звезде (эти звезды напоминают ведийское понятие брахмана — вневременного абсолюта, "души мира", пронизывающей весь мир). Но вот попадет туда душа или нет, определяется тем, как она проживает текущую жизнь, — это очень похоже на идею кармы. "Тот, кто проживет отмеренный ему срок должным образом, возвратится в обитель соименной ему звезды и будет вести блаженную, обычную для него жизнь, а тот, кто этого не сумеет, во втором рождении сменит свою природу на женскую".

Все остальные свойства человеческого тела вторичны по отношению к этому изначальному сопряжению души с материей. Боги, утверждает Платон, обожают округлые формы, поэтому создали специальное сферическое тело, называемое головой, и дали ему в распоряжение "колесницу" из рук, ног и туловища — не катиться же голове, как Колобку, по земле, "всюду покрытой ямами и буграми". Далее боги по довольно смутным причинам решили, что "передняя сторона благороднее и важнее задней", и поместили на эту сторону лицо, снабдив его "орудиями", главным из которых стали глаза. И тут начинается самое интересное.

Тело, согласно Платону, заключает в себе особый огонь, который изливается из глаз. Этот огонь, встречаясь с огнем окружающего мира, порождает некое "однородное тело", чье движение передается душе. Это движение совокупности внутреннего и внешнего огня и составляет зрение.

Большинство современных авторов описывают эту теорию со снисходительной иронией. Вариации на тему "огня из глаз" были распространены в античном мире на протяжении столетий: Гален, например, описывает почти то же самое спустя почти пять веков после Платона2. В историографии науки за "теорией экстрамиссии" (то есть теории, что зрение основано на излучении из глаз) закрепилась репутация наивного заблуждения из глубокого прошлого.

Фигурой, опрокинувшей это заблуждение с ног на голову, считается арабский ученый X–XI вв. Ибн аль-Хайсам, также известный под латинизированным именем Альхазен. В своей семитомной "Книге оптики" он со скрупулезной педантичностью, достойной современных научных журналов (хоть и гораздо более многословной), в щепки рубит теорию экстрамиссии и доказывает, что зрение работает в обратном направлении: свет не исходит из глаз, а, наоборот, попадает в глаза извне3. Главный аргумент Ибн аль-Хайсама заключается в том, что если из глаз действительно что-то "излучается", то это что-то потом все равно должно как-то попасть обратно в глаз. Следовательно, предположение об "излучении" ничего не добавляет к объяснению, и, поскольку оно ни на чем, кроме фантазий, не основано, им можно пренебречь. Спустя несколько веков этот логический принцип получит название "бритвы Оккама", по имени английского францисканского монаха, который таким же образом "отсекал" от своих рассуждений все ненужное.

Сегодня теория экстрамиссии кажется дикой — ну не дураки ли все эти античные философы? Например, если зрение требует, чтобы лучи из глаз достигли предмета, на который мы смотрим, то как мы видим звезды? На самом деле, осознанно или нет, современный человек с детства впитывает в себя великие открытия Ньютонов, Максвеллов и Пастеров. Мы интуитивно понимаем, что у земли есть притяжение, что в розетке ток, что грязные предметы населены микробами, но эта интуиция на самом деле основана на знаниях, накопленных за многие тысячелетия. В XXI в. сложно поставить себя на место античного ученого, почти ничего не знающего о структуре Вселенной, природе света и работе мозга. Как, например, объяснить, что мы видим только перед собой, если не знать, что свет состоит из прямых лучей? Без специальных приборов совершенно не очевидно, что свет куда-то движется, причем по прямой. Если на секунду забыть учебник по физике, в котором свет нарисован прямой стрелкой, то становится неясно, почему мы не видим позади себя. С этой точки зрения идея о том, что мы физически "ощупываем" предметы глазами, интуитивно кажется более очевидной. Стоики, например, пользовались аналогией палки, с помощью которой "видят" слепые, — точно так же мы не видим позади себя, потому что не щупаем там "палкой" своего зрения.

Вопросы оптики зрения были окончательно решены относительно недавно, в XVI в., когда Иоганн Кеплер установил, что хрусталик проецирует перевернутое изображение на заднюю поверхность глаза. В древности считалось, что глаз видит всем своим объемом, но сегодня мы знаем, что чувствительна к свету в нашем глазу только сетчатка, а все остальное нужно для проведения и преломления лучей. Так или иначе, рассуждения средневекового ученого Ибн аль-Хайсама остаются в силе до сих пор: из глаза ничего не излучается.

Тем не менее психологические исследования показывают, что люди и сегодня интуитивно склонны к теории экстрамиссии4. Детям кажется логичным, что глаза проецируют что-то на окружающий мир. Если им показывать образовательные фильмы, опровергающие экстрамиссию, а потом показывать картинки, в которых лучи двигаются из глаз или в глаза, то сразу после просмотра они выбирают правильные варианты, но через несколько месяцев забывают содержание фильма и снова начинают склоняться к лучам из глаз. Встречается такое и среди взрослых, причем независимо от наличия у них высшего образования. Человек склонен считать зрение активным процессом, тогда как наука утверждает, что зрение пассивно. Это отражено даже в языке: мы смотрим на предметы, а не предметы "смотрятся" на нас, как льется на нас вода или дует на нас ветер.

Чем объясняется такая живучесть, казалось бы, смехотворной теории из древности? Возможно, тем, что она не так смехотворна, как кажется. Просто в ее античной формулировке сказывается недостаток фактических знаний, а именно тот факт, что древние ученые до смешного игнорировали мозг. Одни считали его устройством для охлаждения, другие устройством для изготовления спермы, а египтяне вообще думали, что функция мозга — доставлять в нос слизь. С точки зрения философов прошлого, ощущения порождаются органами чувств, которые общаются напрямую с душой. Если сегодня вопросы зрения считаются вопросами нейробиологии, то есть науки о мозге, то в древности зрение изучала оптика — наука о поведении света и его взаимодействии с глазом5. В этом заключается главная неполноценность рассуждений Платона: они концентрируются на глазах, которые на самом деле играют сугубо "принимающую" роль придатков мозга и ничего во внешний мир не излучают. Но вот если отрешиться от глаз и углубиться в механизмы восприятия, спрятанные в глубине нервной системы, то "два огня" Платона, с двух сторон сливающиеся в единое ощущение, звучат поразительно современно.

Право против лева

Лучшее средство познакомиться с собственным мозгом, не прибегая к внедрению электродов или к запрещенным химическим веществам, — это зрительный эффект под названием "бинокулярная конкуренция". Его легко воспроизвести дома или в аудитории. Все, что для этого нужно, — бумажные 3D-очки с красной и синей линзами и экран с красно-синим изображением. На лекциях я пользуюсь картинкой, в которой красная женщина, смотрящая влево, наложена на синюю женщину, смотрящую вправо. Разноцветные линзы в очках фильтруют это изображение так, что каждый из глаз получает разные картинки. Я прошу студентов надеть очки и внимательно присмотреться к женщине: в какую сторону она смотрит?

Большинство людей, надевших очки, видят только одну из двух картинок — например, женщину, смотрящую влево. Но если продолжать на нее смотреть, то через несколько секунд картинка вдруг начинает шевелиться и сменяется другой — женщиной, смотрящей вправо. Через несколько секунд ситуация повторится и исходное изображение вернется на место. Такие колебания восприятия будут продолжаться до тех пор, пока человек не снимет очки. Два "конкурирующих" изображения никогда не сливаются в единое целое, а ходят туда-сюда между картинками, получаемыми левым и правым глазом.

Этот простой эксперимент иллюстрирует фундаментальное свойство нашего восприятия. Наши ощущения — не просто сигналы от органов чувств, а интерпретации этих сигналов, которые мы активно выбираем из множества возможных.

В большинстве случаев два наших глаза смотрят на одно и то же, в отличие от глаз, например, лошади. Это свойство роднит нас с совами и хищными зверями вроде кошек, но в нашем случае было, по-видимому, адаптацией к жизни на деревьях, требующей передвижения в трех измерениях. Из-за близкого расположения спереди на лице наши глаза получают слегка различающиеся изображения на сетчатке, но вместо двух "плоских" изображений мы видим одно объемное. Сетчатка физически неспособна воспринимать объем, потому что она сама плоская. Но обобщая информацию из двух сетчаток, мозг формирует единое ощущение, включающее как собственно информацию от глаз, так и более абстрактную информацию о расположении предмета в пространстве.

Бинокулярная конкуренция — клин, воткнутый в этот механизм сопоставления и обобщения. Принцип любых 3D-очков заключается в том, что двум глазам показываются разные изображения. В трехмерном кино эти изображения различаются только перспективой, искусственно имитируя объемное зрение, поэтому мозгу кажется, что он смотрит не на плоский экран, а на рельефные предметы. При бинокулярной конкуренции же глазам предъявляются изображения, совершенно не совместимые между собой. Мозг пытается проделать с ними свою обычную операцию обобщения и выработать на их основании единый ментальный объект. Он хватается за одно из изображений (скажем, женщина, повернутая влево) и решает, что это и есть то, на что он смотрит. Но эта интерпретация совместима только с одним из глаз. Как только мозг решает, что женщина смотрит влево, возникает конфликт со вторым глазом, который утверждает, что женщина смотрит вправо. Через несколько секунд мозг сдается и пытается принять такую версию событий. Но стоит ему решить, что женщина все-таки смотрит вправо, как первый глаз начинает точно так же этому противоречить. Мозг не может выбрать единую интерпретацию, потому что единой интерпретации не существует, и зацикливается в постоянной смене объяснений увиденного.

К конфликту между зрительными интерпретациями сводится почти любая оптическая иллюзия. Есть, например, известная картинка, на которой можно увидеть либо белую вазу, либо два черных профиля — но не то и другое одновременно. Эта ситуация похожа на бинокулярную конкуренцию, только в данном случае конкурируют между собой не два глаза, а две разные интерпретации изображения, которое видят оба глаза.

Зачем нужна такая система интерпретаций, становится понятно, если трезво оценить возможности наших глаз. При каком угле обзора изображение кажется вам четким и ясным? Большинство людей скажут, что этот угол составляет по крайней мере 90°, а то и все 180° — ведь что-то же мы на периферии поля зрения видим. На самом деле область сетчатки, которая способна различать предметы с максимальным разрешением, соответствует углу обзора в 2–3° — это приблизительно ноготь большого пальца на вытянутой руке. По сравнению с этой крошечной областью, называемой желтым пятном, остальная сетчатка почти ничего не видит: на краях вообще-то очень узкого угла обзора в 20° разрешение зрения падает в десять раз. Этого разрешения хватает, чтобы заметить, что в боковом поле зрения что-то происходит, но не хватает, чтобы понять, что именно6, 7.

Как мы вообще тогда что-то видим? Во-первых, мы постоянно двигаем глазами: в среднем три-четыре раза в секунду. Но одним движением глаз проблемы не решить — попробуйте смотреть через соломинку и быстро-быстро ею двигать. Важнее то, что мы в принципе видим не сигналы из глаз, а собственные фантазии на тему этих сигналов. Сами же сигналы в большинстве случаев нужны только для корректировки таких фантазий, обновления уже имеющегося представления об окружающем мире. Все это позволяет нам постоянно жить в "виртуальной реальности" собственных ощущений, которая гораздо понятнее, чем хаотичная и непредсказуемая сенсорная информация.

КСТАТИ

Глаза двигаются резкими дергающими движениями, или саккадами, которые длятся обычно от 20 до 200 миллисекунд. На это время поток зрительной информации в мозг отключается и мы ничего не видим. Если бы вам показали фильм, в котором четыре раза в секунду были бы пробелы даже в 20 миллисекунд, вы бы не стали его смотреть. Но зрение субъективно воспринимается как непрерывный видеопоток. Нам кажется, что мы просто смотрим, но на самом деле по большей части мы воображаем. Информация, поставляемая в мозг глазами, — только одна из составных частей ощущения зрения.

В одном эксперименте, например, добровольцев просили зафиксировать взгляд в центре экрана, после чего у них в боковом поле зрения появлялась некая картинка. Пока люди переводили взгляд на эту картинку, ее подменяли другой. Если это сделать быстро, то человек не замечает подмены и думает, что вот эту-то вторую картинку он и видел боковым зрением. Если такое повторить много раз, то в дальнейшем люди будут смотреть боковым зрением на первую картинку и говорить, что видят вторую — ту, которую привыкли видеть после перевода глаз. То есть боковое зрение — это по крайней мере отчасти привычка, иллюзия четкого, объективного зрения там, где на самом деле мы ориентируемся по памяти6, 8.

В то, что мы на самом деле очень плохо видим боковым зрением, может быть сложно поверить. Если вы, как и я, смотрите на такую возможность скептически, то, скорее всего, мы с вами просто люди уникальных способностей. Но для проверки есть простой эксперимент7. Попробуйте зафиксировать взгляд на строчке текста и не двигать глазами. При этом попытайтесь переключить внимание на строчку ниже. Потом еще на одну. И еще. Через полминуты вы почувствуете, что в глазах как будто помутнело: четко видно только несколько слов, на которых сфокусированы ваши глаза, а все остальное размыто. На самом деле, именно так мы все и видим. Прочие же детали того, что нам видится в боковом поле зрения, — виртуальная модель реальности, изготовленная мозгом на основании предыдущего опыта. Именно эту виртуальную модель, а не собственно окружающую реальность, населяет наше сознание.

Хлор и золотое платье

Взгляните на эту картинку.

Если не знать, что на ней изображено, то картинка выглядит как черные пятна на белом фоне. Но если знать, что на картинке изображен далматинец, нюхающий землю возле дерева, то пятна легко "собираются" в черно- белую фотографию собаки. Более того, однажды увидев далматинца, "развидеть" его почти невозможно. Закрыв глаза, его образ можно вообразить безо всяких помех.

Примерно так работает знаменитое фото платья, которое разным людям кажется либо бело-золотым, либо сине-черным. Как и во всех других случаях, глядя на эту фотографию, мы воспринимаем не просто изображение, а ментальный объект. Мы видим не цвета, напечатанные принтером на бумаге, а воображаем, как на самом деле выглядит платье, если бы мы его рассматривали в реальности. Чтобы "собрать" такой ментальный объект, нам нужно обобщить две вещи: во-первых, собственно цвета на бумаге, во-вторых, освещение на фотографии. В зависимости от того, при каком освещении фотография была сделана, платья, которые на самом деле имеют разный цвет, на бумаге будут выглядеть одинаково. Поэтому от нашей интерпретации света зависит то, как мы воспринимаем истинный цвет платья. Фотография с платьем отличается от любой другой фотографии тем, что она сбалансирована ровно на границе двух возможных интерпретаций цвета-света. По каким-то неясным причинам, то ли из-за свойств зрительной системы, то ли просто случайным образом, у разных людей побеждает либо одна интерпретация, либо другая. Но главное в том, что, когда одна из них побеждает, человеку требуются неимоверные усилия воображения, чтобы увидеть вторую. Одним словом, интерпретации реальности конкурируют между собой.

Чтобы понять механику этого процесса, надо слегка усложнить схему работы нейрона, описанную в прошлой главе на примере аплизии. До сих пор речь шла о нейронах, называемых возбуждающими. Когда один такой нейрон "выстреливает" своим нейромедиатором, это подталкивает следующий по цепи нейрон к собственному "выстрелу" — потенциалу действия. То есть повышает вероятность его возбуждения. "Входящие выстрелы" в каждый нейрон как бы голосуют за его "исходящий выстрел", причем, в зависимости от силы входящих синапсов, вклад каждого из них в "итоге голосования" может быть разным.

Усложнение заключается в том, что нейроны бывают не только возбуждающими, но и тормозящими. Внешне они мало отличаются. Как и возбуждающие нейроны, тормозящие нейроны выбрасывают нейромедиаторы, когда возбуждаются, но это другие нейромедиаторы с другими свойствами. "Выстрел" тормозящего нейрона приводит к эффекту, противоположному "выстрелу" возбуждающего: вместо того чтобы запустить в следующую по цепи клетку положительный заряд натрия и тем самым приблизить ее к потенциалу действия, тормозной нейрон запускает в нее отрицательный заряд хлора. Хлор, как и натрий, в воде существует в виде иона и постоянно хочет попасть снаружи внутрь клетки. Только если натрий заряжен положительно, то хлор заряжен отрицательно, и поэтому струя хлора имеет противоположный натрию эффект: она подавляет потенциалы действия.

Типичный нейрон получает тысячи сигналов — как возбуждающих, так и тормозящих. Каждый из сигналов сам по себе мало что значит: значение имеет их совокупность. Торможение не отменяет возбуждения, а конкурирует с ним на равных, принимая участие в "голосовании", только если возбуждающие синапсы голосуют за потенциал действия, то тормозящие голосуют против.

Благодаря существованию тормозных нейронов разные потоки информации в мозге могут конкурировать друг с другом. Возбуждающий нейрон может не только отправлять потенциалы действия по цепи других возбуждающих нейронов, но и параллельно активировать тормозящий нейрон, вставленный между ним и другими возбуждающими клетками, а значит — подавлять их активность. Чем сильнее будет такой нейрон возбуждаться, тем сильнее он будет "давить" другие возбуждающие нейроны по соседству. Увидев на картинке далматинца, мы уже не можем увидеть что-то другое — те нейроны, которые создали эту интерпретацию, подавили альтернативные интерпретации, чья "сила" была меньше. Ровно то же самое происходит при бинокулярной конкуренции — просто там ни одна интерпретация никак не может победить и окончательно задавить другую.

Баланс возбуждения и торможения определяет то, что мы воспринимаем в любой момент времени. Торможение как бы образует постоянное силовое поле подавления, сквозь которое в сознание пробиваются сенсорные сигналы и их обобщения. Без торможения эти возбуждающие сигналы охватили бы пожаром весь мозг — такое происходит при эпилептических припадках.

Конкуренция между интерпретациями определяет не только их текущую активность, но и долгосрочное выживание. Чем дольше мы смотрим на изображение и видим в нем далматинца, тем активнее используются именно те синапсы, которые ведут к этому ментальному объекту, и менее активно — те, которые ведут к другим возможным интерпретациям (например, что на картинке изображена поверхность воды). В результате своей активной работы "победившие" синапсы становятся все сильнее и сильнее, поэтому дальнейшие изменения в том, что мы видим, становятся все менее и менее вероятными. Так формируются вкусовые предпочтения, созревают по мере чтения книги образы литературных героев, цементируются национальные стереотипы. Борьба интерпретаций реальности, их бескомпромиссная решимость к взаимоисключающей войне против любых конкурентов — это то, что на протяжении всей нашей жизни формирует из мозговой глины человеческую индивидуальность.

Нервная система продолжает меняться и приспосабливаться к окружающей среде всю жизнь, но настоящий "Дикий Запад" возможностей мозга — это детство. Родившись, мы ничего не знаем об окружающем мире, и разные обобщения сенсорной информации имеют равную силу. Но постепенно более успешные интерпретации подавляют менее успешные, что приводит к их дальнейшему усилению. В результате в мозге закрепляются только такие синаптические конструкции, которые адекватно интерпретируют опыт. Это видно даже на анатомическом уровне: в первые пять лет жизни ребенка нейроны его коры сплетаются отростками в густой лес, который затем постепенно, с годами, становится все реже и реже, стабилизируясь только к концу третьего десятка лет жизни. Этот процесс носит название синаптического прунинга (pruning — по-английски "прореживание ветвей кустарника или дерева"). Прунинг можно считать особой формой синаптической пластичности, при которой активные синапсы выживают, а неактивные отмирают.

По большому счету тот же самый, только гораздо более сдержанный и локальный процесс оптимизации мозга продолжается всю жизнь, и в этом постоянном процессе особую роль играет такое удивительное явление, как сон.

Почему миром не правят неспящие

Насколько можно судить, спят все животные9, 10. Конечно, детали сильно различаются, но тот факт, что и люди, и птицы, и мухи, и улитки проводят существенную часть времени жизни, отключившись от окружающего мира, делает сон одним из самых фундаментальных и самых загадочных свойств нашего организма. Сон — это эволюционный парадокс. С точки зрения безопасности это ужасная идея, потому что спящий организм совершенно беззащитен перед неспящим. Если нечто настолько опасное так широко распространено, это должно указывать на принципиальную эволюционную проблему, требующую регулярной приостановки бодрствования. Без сна почему-то не обойтись никому.

Чем может объясняться такая универсальность сна как явления? Раньше сон считался формой отдыха, то есть восстановления ресурсов, что интуитивно соответствует человеческим ощущениям. То, что мы испытываем в голове после сна, напоминает то, что мы испытываем в мышцах после расслабления. Сон действительно отчасти вызывается расходом энергии. Например, чувство сонливости регулируется белками-рецепторами, улавливающими аденозин — фактически "отработанную" молекулу АТФ, из которой извлекли энергию. Чем больше АТФ потребляется мозгом, тем больше аденозина в нем производится и тем скорее наступает сонливость11–13. Тонизирующий эффект кофеина объясняется именно блокировкой аденозиновых рецепторов, в которые эта молекула встревает и предотвращает их правильную работу14.

Но в целом "энергетическая гипотеза" сна сегодня ушла в прошлое. Во-первых, сон совсем необязательно означает отдых для мозга. В некоторых ситуациях мозг во сне может работать еще активнее, чем наяву. Во-вторых, если бы дело было просто в расходе энергии, то эволюция наверняка бы придумала способы обойти эту проблему. Как показывает пример с возникновением теплокровности у предков млекопитающих в мезозойские времена, мы готовы тратить колоссальные объемы энергии вхолостую, чтобы поддерживать свое тело в активном, боевом состоянии. Почему бы просто не подкинуть в мозг лишних дров? Если бы этим можно было решить проблему, все спящие животные были бы давно съедены неспящими. Для объяснения сна нужно нечто более глобальное.

Согласно одной влиятельной теории, сон — это оборотная сторона синаптической пластичности15. Принципиально при работе мозга синапсы могут становиться сильнее или слабее. Но сильнее они становятся гораздо чаще — грубо говоря, каждый раз, когда по ним пробегает ток16. Я представляю себе этот процесс образно, как "разогрев" нейронов: чем больше они работают, тем сильнее "раскаляются" и тем активнее продолжают работать. Поэтому в течение дня, впуская в мозг сигналы от органов чувств, мы постоянно усиливаем себе разнообразные синапсы, перерабатывающие эту информацию. Продолжаться так до бесконечности не может, потому что рано или поздно все синапсы усилятся до такой степени, что между ними не будет никаких различий, и в результате мы ничего не будем понимать и ничего не будем запоминать. Наш мозг как бы потеряет способность отделять адекватные интерпретации реальности от неадекватных. Человек, который очень долго не спит, начинает видеть галлюцинации17.

КСТАТИ

Обычно люди представляют галлюцинацию как единорога, пробегающего перед глазами, — то есть как сенсорный объект, которого на самом деле нет. Но, как мы убедились на примере зрительных иллюзий, в принципе не воспринимаем сенсорные объекты напрямую. Наше восприятие всегда состоит из интерпретации, то есть в каком-то смысле мы галлюцинируем постоянно. Между галлюцинацией и "обычными" ощущениями нет четкой границы. Просто обычно наши галлюцинации идут по одним и тем же каналам и выглядят более или менее одинаково, тогда как в некоторых состояниях мозга они залетают в неожиданные места: случайные точки выстраиваются в спирали, отдельные элементы визуального поля превращаются в повторяющуюся "мозаику", изгибается пространственная перспектива, окружающие звуки или запахи кажутся наполненными смыслом, который на самом деле происходит из глубин памяти. Американский исследователь галлюцинаций Луис Джолион "Джолли" Уэст сравнивал галлюцинации с отражением освещенной комнаты, проявляющимся с внутренней стороны окна, когда на улице темнеет. Отражение есть всегда, просто обычно оно замаскировано светом, поступающим извне, а в определенных ситуациях становится ярче, и мы начинаем видеть собственный мыслительный процесс, как будто он происходит снаружи18.

Сам "Джолли" ("Весельчак") Уэст, кстати, известен прежде всего тем, что в 1962 г. сделал внутримышечную инъекцию галлюциногена ЛСД азиатскому слону по имени Таско, от чего тот трагически скончался19. Потом, впрочем, выяснилось, что если слонов просто кормить ЛСД, то они чувствуют себя вполне нормально, только несколько часов очень странно себя ведут20. Эх, золотой век нейронауки.

 

Чтобы избежать такой ситуации, мы спим. Во сне происходит процесс, обратный дневному "разогреву" нейронов и синапсов: они постепенно "остывают". Сила синапсов и возбудимость нервных клеток снижаются. То есть во сне мы забываем то, что запомнили за день. Хитрость заключается в том, что запоминаем мы конкретно, а забываем равномерно. Синапсы, усиленные в течение дня, после крепкого сна становятся слабее, но остаются при этом сильнее окружающих синапсов. Суммарная сила синапсов после сна возвращается к исходному состоянию, но относительная сила, или вес синапсов, продолжает определяться вчерашними впечатлениями.

В результате с каждым суточным циклом мозг постоянно забывает то, чем не пользуется, но продолжает удерживать в своей синаптической конфигурации ту информацию, которая ему нужна. Это напоминает ленту новостей в социальных сетях: активные посты держатся на вершине, тогда как при отсутствии активности они рано или поздно теряются в глубинах интернета и в конце концов окончательно забываются. Поэтому, кстати, запоминание работает гораздо лучше, если материал повторять перед сном, "разогревая" нужные синапсы перед тем, как сон проедет по мозгу "остужающим" катком.

Вообще говоря, описанное относится только к "медленному сну" — наиболее универсальному типу сна, который, судя по всему, встречается у всех животных, обладающих нервной системой, включая даже медуз. Такой сон — это плата за способность мозга запоминать информацию. У млекопитающих же есть еще один тип сна, "быстрый", который обычно перемежается с "медленным" несколько раз за ночь.

Эта фаза сна формально называется фазой "быстрых движений глаз" (rapid eye movements, или REM). С точки зрения того, что при этом происходит в мозге, "быстрый сон" больше похож на бодрствование, чем на обычный, "медленный" сон. Именно на этой стадии мы видим сны.

Фактически, REM-сон — это симуляция бодрствования с отключенными органами чувств и мышцами. И сон в целом, и сновидения в частности помогают запоминать, но по-разному. Если функция медленного сна состоит в предотвращении перенасыщения мозга информацией, то функция быстрого сна — в безопасном офлайн-тестировании полученных знаний22. В "виртуальном режиме" можно обнаружить и опробовать новые сочетания и обобщения информации независимо от их текущей значимости и безопасности. Во сне можно сколько угодно раз упасть в пропасть или быть съеденным хищником — наяву же такое срабатывает максимум однажды.

Самая красноречивая иллюстрация эволюционного происхождения REM-сна — это собственно быстрые движения глаз. Дело не в том, что человеку во сне зачем-то нужно двигать глазами. Дело в том, что человек во сне делает все то же самое, что он делает во время бодрствования, просто большинство сигналов, которые он при этом посылает в мышцы, активно подавляются23. В патологических ситуациях, когда это подавление плохо работает, спящие люди ходят и разговаривают, а кошки охотятся на мнимых мышей. В норме мы этого не делаем, потому что эволюция парализует нам мышцы на время сновидения. Смысл такого паралича очевиден: животное-лунатик будет легкой добычей даже для самого ленивого хищника. Сон и без того крайне опасное занятие, поэтому единственный шанс его пережить — это лежать тихо и без движения. В нашем теле есть только одна группа мышц, которая своими движениями нас никак не выдает. Это мышцы глаз. Их эволюция просто оставляет в покое, точнее наоборот — в движении.

Что пророчит телефон

Итак, мозг постоянно меняется под влиянием того, что он делает. Удачно соединенные нейроны подавляют конкурирующие сигналы и возвышаются за их счет. Начав с более или менее случайных комбинаций в раннем детстве, нейроны с годами оптимизируют свою синаптическую конфигурацию, "обрезая" неактивные, ненужные или неправильные контакты. Более тонкая настройка этой конфигурации происходит ежедневно, когда одни синапсы за время бодрствования усиливаются, а другие только угасают во время сна. Таким образом, в мозге постепенно цементируются предпочтительные каналы мышления, по которым протекают сигналы от глаз, ушей или кожи. Со временем мозгу уже не нужно разворачивать по каждому поводу борьбу конкурирующих интерпретаций: ему достаточно мельчайшего сигнала о чем-то знакомом, чтобы привести в действие адекватное обобщение. Первые ноты знакомой песни мгновенно превращаются в мелодию, тогда как песни из чужих культур зачастую кажутся набором звуков. Выражения лиц прохожих не производят на нас впечатления, тогда как в лицах близких мы можем прочитать целый роман о дрогнувшей брови. Пятна Роршаха из абстрактной чернильной размазни превращаются в экзотических птиц или лужи крови — в зависимости от того, какой канал мышления вам привычнее.

Этот процесс оптимизации мозга отдаленно напоминает формирование рек. Вода, собирающаяся зимой в горах, весной тает и стекает вниз. Изначально ее потоки случайны — вода не стремится попасть в море кратчайшим путем, а просто следует гравитации. Но пролившись в определенном направлении, вода чуть-чуть подтачивает камень, по которому течет. В следующем году вода потечет по этим подточенным каналам уже с большей вероятностью. Чем чаще она течет по одному и тому же каналу, тем сильнее она его точит и тем более выраженным становится русло реки. Мозг подобен системе рек и ручейков, по которым, точа свой нервный камень, течет сенсорная информация. Есть в нем и полноводные потоки с гранитными берегами, есть и маленькие, мимолетные струи, чье русло все время меняется.

Мозг постоянно запоминает прошлое. Прошлое позволяет ему интерпретировать настоящее и одновременно предсказывать будущее. Как мы увидим, эти две его способности — интерпретация настоящего и предсказание будущего — на самом деле составляют единое целое.

В предсказании будущего как таковом нет никакой научной фантастики. Например, мобильные телефоны предсказывают будущее, если вводить в них текст. Если я введу в телефон "мор", то текстовый редактор предложит слово "море", предсказывая тем самым мое поведение. Если я пойду против его предсказания и введу вместо буквы Е букву О, то телефон изменит свое предсказание и предложит слово "мороз", что действительно адекватно отражает мое намерение.

Как телефон это делает? Во-первых, в него заложен список изначальных вероятностей набора, обобщенных разработчиками из тысяч писем и СМС-сообщений других пользователей. Во-вторых, телефон обновляет эти вероятности на основании того, что вы в него вводите в данный момент. Если я уже ввел "моро", то вероятность того, что я имею в виду "море", резко падает, поэтому слово "мороз" становится вероятнее. В-третьих, телефон постепенно приспосабливается к вашему поведению, то есть запоминает свой предыдущий опыт. Если вы ненавидите море, но обожаете Мордор, то рано или поздно телефон научится реагировать на сочетание букв "мор" соответствующим предсказанием.

В результате между телефоном и человеком устанавливается двусторонний канал связи. Человек вводит текст в телефон — это первый поток информации. Телефон предлагает варианты на основании того, что он помнит, — это второй поток информации, направленный в противоположную сторону.

Если вводить текст не в телефон, а в интернет-поисковик, то предсказания будут сложнее и будут более очевидно зависеть от предыстории. В моем случае один поисковик, которым я не пользуюсь, считает, что "мор" означает "морской бой онлайн", а другой, которым я пользуюсь, мгновенно бросается на "корейскую морковку", которую я недавно готовил. Впрочем, стоит мне ввести "мороз", как оба поисковика сходятся на "морозко", а при вводе "мороз и" выдают целое предложение: "Мороз и солнце день чудесный".

Такое угадывание целых предложений и идей из отдельных букв можно представить себе как те же самые два потока информации, только двигающиеся между несколькими уровнями обобщения. На первом, нижнем, уровне — сигналы от клавиатуры. На втором уровне — угадывание слов из букв. На третьем уровне — угадывание предложений из слов. Эти уровни, в сущности, работают одинаково, отличается только степень абстракции. С точки зрения третьего уровня слова — то же самое, что буквы с точки зрения второго уровня. "Словесный" уровень пытается угадать, какие буквы в него поступят в следующее мгновение, и выдвигает наиболее вероятную гипотезу. Пока он ждет от "буквенного" уровня подтверждения или опровержения этой гипотезы, вышестоящий "предложенческий" уровень не ждет, а принимает гипотезу за факт и пытается на этом основании предсказать, какие ему дальше будут поступать слова. Это позволяет нескольким уровням угадывания работать одновременно.

Если бы у поисковика была задача не просто предложить вам правильную фразу для поиска, а понять долгосрочные закономерности вашего поведения, то над третьим уровнем можно было бы представить и четвертый, скрытый из вашей поисковой строки, и пятый, и еще сколько угодно уровней абстракции, каждый из которых предсказывал бы не просто паттерны вводимых букв, а паттерны паттернов, паттерны паттернов паттернов и так далее, вплоть до предсказания того, что и когда вам может захотеться, кто вы такой и сколько у вас денег. Поисковики, конечно же, ничем подобным не занимаются, а если бы и занимались, уж точно не стали бы этой информацией торговать — это было бы как продавать видеозаписи вашей памяти.

Впрочем, бог с ними, поисковиками и телефонами. В нашем мозге есть специальный отдел, чья функция состоит ровно в таком многоуровневом предсказании будущего. Одновременное, обновляемое, обучаемое многоуровневое угадывание, или иерархическое предсказание, — это главный принцип работы коры больших полушарий.

КСТАТИ

Геометрическая фигура, состоящая из множества подобных уровней, называется фракталом, поэтому многоуровневость мозга еще называют фрактальностью. Геометрическую теорию фракталов разработал культовый математик второй половины XX в. по имени Бенуа Б. Мандельброт. Про него есть известная шутка. Вопрос: что значит "Б." в "Бенуа Б. Мандельброт"? Ответ: "Бенуа Б. Мандельброт".

Плоскость сознания

У самых простых хордовых, ланцетника например, мозг представляет собой полую трубку, замкнутую с обоих концов. У рыб в передней части этой трубки заметны несколько вздутий, получивших название переднего, среднего и заднего мозга. Остальная трубка в русском языке называется спинным мозгом, а в английском "спинным шнуром", spinal cord. Как уже упоминалось, что называть мозгом — вопрос традиции. Вздутия на поверхности трубки симметричны, поэтому передний мозг, замкнутое окончание нервной системы, выглядит как два пузыря — слева и справа. Этим пузырям, или полушариям мозга, соответствуют два глаза, две ноздри, два уха и так далее.

Эту общую структуру мозга можно проследить по анатомическим или молекулярным признакам у всех позвоночных. И у рыб, и у лягушек, и у черепах, и у людей есть и задний, и средний, и передний мозг. Но у млекопитающих что-то происходит с передним. В первый месяц внутриутробного развития наш мозг во всем напоминает рыбий. Но к концу второго месяца у человека вздутия на конце трубки увеличиваются до таких размеров, что прячут под собой все остальное. Они продолжают разрастаться и на каком-то этапе, буквально перестав влезать в череп, начинают вжиматься сами в себя. На них образуются складки и извилины. Трубка превращается в две огромные дольки грецкого ореха, с которых свисает тонкий шнур.

Складчатость нашего мозга иллюстрирует тот факт, что значение имеет не просто его масса, а площадь поверхности. Если бы мозг думал равномерно всей своей толщиной, то делать в нем складки не было бы никакого смысла — больше нервной ткани все равно не упакуешь. Но как в отдельно взятом нейроне все самое интересное происходит не в толще клетки, а на ее электризованной мембране, так и в мозге млекопитающего все самое интересное происходит на поверхности. На поперечном разрезе человеческого мозга смысл складок становится очевиден: они максимизируют количество серого вещества, также известного как кора больших полушарий — двух миллиметров поверхности, плотно набитых миллиардами тесно прижатых друг к другу нервных клеток. Серое вещество с остальным мозгом, зажатым в глубине полушарий, соединяет белое вещество — толстый слой волокон, отходящих от всей поверхности коры. Фактически это огромный нерв, состоящий из отростков клеток, живущих в сером веществе. В белом веществе нет синапсов, оно не обрабатывает информацию и, несмотря на свои внушительные размеры, потребляет на порядок меньше энергии, чем серое вещество. Это как бы масса проводов, обслуживающих процессор коры.

Все самое главное, что мы знаем о коре, известно благодаря внедрению электродов в разные ее участки — примерно так же, как мы в нашей лаборатории внедряем электроды в клетки аплизии, чтобы следить за их потенциалами действия. Когда ученые впервые стали наблюдать таким образом за нейронами коры, они мгновенно обнаружили, что кора с функциональной точки зрения — это плоскость. Вообще говоря, кора состоит из нескольких слоев нейронов, то есть, если выбрать снаружи точку и провести от нее прямую перпендикулярно поверхности, на прямой окажется не один нейрон, а целая группа, или колонка. Так вот выяснилось, что колонки нейронов в коре работают как единое целое: они включаются и отключаются одновременно во всех слоях. Колонка, состоящая обычно из шести слоев и нескольких десятков нейронов, представляет собой функциональный модуль коры, повторенный в ней бесчисленное количество раз.

Наблюдая за активностью колонок в разных частях коры в разных ситуациях, можно составить карту соответствий между их работой и событиями во внешней среде, а искусственно стимулируя разные колонки, можно узнать, к чему приводит их включение. Такие исследования обычно проводят на обезьянах или кошках, но иногда и на человеке. Знаменитые исследования Уайлдера Пенфилда на эпилептиках — один из главных источников нашего понимания собственного мозга.

Научные заслуги Пенфилда стали побочным продуктом хирургических операций у пациентов-эпилептиков с открытой черепной коробкой. Метод Пенфилда заключался в том, чтобы оголить человеку, страдающему эпилепсией, мозг, найти очаг поражения, вызывающий припадки, и его вырезать. Как бы варварски это ни звучало, работает такая операция на удивление успешно и с некоторыми технологическими улучшениями применяется до сих пор24. Главная проблема — найти очаг поражения. Для этого Пенфилд пользовался методом, напоминающим игру "Сапер": наобум стимулировал разные колонки коры электрическим сигналом и просил пациентов описать, что они при этом чувствуют, до тех пор, пока один из импульсов не вызывал у пациента припадок. Хотя задачей Пенфилда всегда было обнаружение этого пораженного участка, в процессе поиска он прощупал своим "сапером" у разных пациентов всю кору25, 26.

Выяснилось, что стимуляция разных колонок коры может приводить в буквальном смысле к чему угодно. Некоторые точки вызывали тактильные ощущения в разных частях тела. Другие заставляли эти части тела дергаться. Третьи вызывали сновидения, запахи, образы, воспоминания, чувство дежавю, даже конкретные эмоциональные ощущения.

Точно так же различаются у людей и животных реакции разных колонок нейронов на события, происходящие вокруг, если к ним подключиться и вслушаться в их потенциалы действия. Некоторые колонки реагируют на самые простые, элементарные сигналы, поступающие из органов чувств. Есть в коре точки, реагирующие на цветные пятна в том или ином участке поля зрения. Есть в ней точки, реагирующие на низкие или на высокие частоты звука. Но в то же время есть такие колонки, которые "настроены" не просто на "пиксели" или частоты, а на более абстрактные свойства окружающего мира. Существуют, например, нейроны, одинаково включающиеся при взгляде на определенные категории предметов (допустим, гаечные ключи или дома), независимо от того, под каким углом вы на них смотрите, то есть без прямой связи с пятнами света в глазах. "Нейрон гаечного ключа" может включаться не только от взгляда на гаечный ключ, но даже если вы щупаете его руками или слышите, как кто-то стучит ключом по батарее.

Такие соответствия активности нейронов, колонок или участков мозга предметам, действиям, ощущениям или событиям во внешней среде для удобства называют репрезентацией, то есть представительством. Одни нейроны представляют в коре ощущение дежавю27, другие — движение левой пяткой, а некоторые — ноту соль. Чтобы участок мозга считался репрезентацией ноты соль, надо, чтобы нота соль вызывала активацию этого участка, и наоборот, чтобы активация участка вызывала бы ощущение ноты соль. Репрезентация — это физический адрес информации в мозге, как участок хромосомы — физический адрес гена в клетке.

КСТАТИ

Формально под словом "активность" в нервной системе понимают "потенциалы действия". Активность нейрона — это частота его потенциалов действия. Активность участка мозга — это суммарное количество потенциалов действия, "выстреленных" местными нейронами за единицу времени. Но у человека, да и вообще у позвоночных, нейронов так много, что одновременно зарегистрировать их активность в целом участке коры, например, почти невозможно. В отношении человеческого мозга "активность" поэтому сводится к опосредованным признакам: например, потреблению кислорода. Чем больше нейроны "стреляют", тем больше энергии они едят, а значит, тем активнее они дышат. Именно этот показатель регистрирует функциональная магнитно-резонансная томография — главный метод, которым пользуются исследователи человеческого мозга, прежде всего потому, что он не требует вскрытия черепной коробки. Если вы видите изображение человеческого мозга, у которого "горит" тот или иной участок, то, скорее всего, оно получено на магнитно-резонансном томографе и отражает именно потребление мозгом кислорода (если совсем точно, то исчезновение кислорода из крови, омывающей разные отделы мозга).

Репрезентации разных аспектов реальности не разбросаны по коре случайным образом, а сконцентрированы по роду деятельности. Если попытаться составить карту репрезентаций, то первое, что бросится в глаза, это организация сенсорных областей коры, то есть тех участков, которые получают "сырые данные" из органов чувств. Например, всю соматосенсорную (осязательную) кору можно представить как карту тела. Если колонка коры активируется при касании кончика языка, то неподалеку найдется репрезентация середины языка, за ней — репрезентация губы, подбородка и так далее. В слуховой коре точно так же, одна за другой, расположены репрезентации разных частот, плавно перетекающие друг в друга.

Если продвигаться от этих участков вперед по линии "затылок — лоб", то репрезентации становятся все менее и менее конкретными. Они точно так же плавно перетекают друг в друга, но уже не по оси звуковых частот или частей тела, а по оси абстракции.

Например, зрительная кора расположена в затылке. Первичную зрительную информацию (от сетчатки через реле таламуса) получают колонки самой задней ее части — эта область называется соответственно первичной зрительной корой. Нейроны ее колонок реагируют на самые элементарные, самые конкретные зрительные стимулы, например "светлая точка в левом верхнем углу". Это как бы репрезентации световых "пикселей". С продвижением от затылка в сторону лба колонки начинают реагировать на все более и более абстрактные свойства зрительного объекта. За первичной зрительной корой следует вторичная зрительная кора, за ней третичная и так далее. Нейроны, реагирующие на точки и линии, сменяются нейронами, реагирующими на углы разной ориентации. Им на смену приходят нейроны, реагирующие на формы и предметы, и наконец, на категории предметов: дом, лицо, инструмент. Менее абстрактные репрезентации плавно перетекают в более абстрактные.

Моторная кора — это в каком-то смысле зеркальное отражение сенсорной. В ней тоже есть карта тела и разные уровни абстракции.

Первичная моторная кора — это эквивалент первичной сенсорной коры в том смысле, что активность ее нейронов означает максимально конкретные вещи. В сенсорной коре это сигналы от органов чувств, а в моторной — движения отдельных мышц. Если первичную моторную кору стимулировать в разных местах электродом, человек будет дергать разными частями тела. Эти части тела, как и в случае с осязанием, можно нанести на кору, как на карту. "Моторная карта" расположена в задней части лобной коры, вплотную к "соматосенсорной карте" в теменной коре.

С продвижением от моторной коры в сторону лба, как и в сенсорной коре, репрезентации становятся более абстрактными. В так называемой премоторной коре, расположенной, как нетрудно догадаться, перед моторной корой, стимуляция определенных точек приводит уже не просто к сокращениям мышц, а к запуску целых последовательностей движений, учитывающих положение тела и другие сенсорные координаты. У обезьян, например, стимуляция определенной точки премоторной коры приводит к целенаправленному движению, при котором рука сжимается в кулак и сгибается таким образом, чтобы поднести кулак ко рту. Обезьяна совершает это движение независимо от того, в каком положении находится ее тело в момент стимуляции. То есть стимулируемый участок мозга запускает в движение не отдельные, конкретные мышцы, а абстрактную идею движения кулака ко рту28, в разных ситуациях выражаемую разными комбинациями конкретных сокращений.

И моторные, и сенсорные отделы коры отличаются многоуровневой структурой, в которой менее абстрактные отделы сменяются более абстрактными. Отделы мозга, которым нельзя приписать определенную сенсорную или моторную функцию, по традиции называют "ассоциативными" — в том смысле, что они "ассоциируют" органы чувств между собой. В ассоциативной коре, например, может быть нейрон, который одинаково реагирует на запах борща, внешний вид борща и разговоры о борще. На самом деле ассоциативная кора никакой принципиальной границей не отделена от сенсорной или моторной, просто на определенном уровне абстракции разные органы чувств или разные уровни движений объединяются в единую репрезентацию. Ассоциативная кора — логическое продолжение многоуровневой системы обобщений, в основании которой лежат кора сенсорная и моторная29.

Итак, кора больших полушарий организована как карта реальности. Это поверхность, на которой каждая точка — репрезентация того или иного аспекта действительности: красного цвета, направления вверх, большого пальца левой пятки, Александра Сергеевича Пушкина. Эти репрезентации могут быть разной степени абстрактности и происходить из разных сенсорных источников. В целом они распределены иерархически, так что в задней части коры представлены самые мелкие детали, сенсорные крупицы реальности типа "светлая точка в правом углу", а в передней части, особенно в префронтальной коре, — самые обобщенные и абстрактные, вроде "ходить на работу" или "олимпийская медаль".

Кора — словно музыкальный инструмент с миллионом клавиш разных уровней. Каждая репрезентация — это как клавиша, которая может вызвать ноту или аккорд, а может и целую фугу. Но на клавиши нанесены не только ноты и аккорды, а все, что нам известно об окружающем мире. Кто играет на этом музыкальном инструменте? Некоторые клавиши нажимаются глазами и ушами. Но те могут дотянуться только до крайних клавиш, которые играют простыми нотами. Остальные же клавиши нажимают друг друга. Кора — это оргáн, на котором сознание играет само себя.

Ряды и колонны

Я уже упоминал, что кора — это плоскость толщиной в два миллиметра, состоящая из "колонок" нейронов, работающих как единое целое. Чтобы понять, как в коре взаимодействуют между собой репрезентации реальности (то есть как именно клавиши оргáна "нажимают друг друга"), нужно знать, как взаимодействуют между собой эти колонки. Нейроны в них организованы в несколько слоев, которых у человека обычно шесть (первый — ближайший к поверхности мозга, шестой — ближайший к белому веществу). Каждый из слоев имеет определенные входящие и исходящие соединения: например, в четвертый слой зрительной коры приходят сообщения из таламуса, в первый — из других отделов коры, а из пятого слоя сообщения, наоборот, уходят в другие части мозга.

Корковая колонка — это как бы метанейрон. Как и отдельно взятый нейрон, колонка получает сигналы со всех сторон, но сама бывает либо активной, либо неактивной (все составляющие ее нейроны активны одновременно30). Как и нейрон, колонка превращает паттерн входящих сигналов в единый исходящий ответ. У отдельных нейронов этот ответ — потенциал действия, приводящий к выбросу нейромедиатора. Сигналы корковых колонок тоже состоят из потенциалов действия, но, поскольку колонка состоит из примерно сотни нейронов, одновременных "действий" может быть несколько. Колонки взаимодействуют с другими колонками сразу по нескольким каналам с разными последствиями. Часть из адресатов, которым они транслируют свою активность, расположены неподалеку, а часть — в соседних областях или даже других отделах коры. Рассмотрим сначала первый, локальный тип взаимодействия колонок с колонками.

Расположенные поблизости колонки со сходными свойствами поддерживают друг друга возбуждающими взаимодействиями31, 32. Любая репрезентация состоит не из одной колонки, а из множества колонок, которые имеют свойство активировать друг друга. Если активна всего часть из составляющих ее элементов, оставшаяся комбинация колонок самопроизвольно "заполняется"33. В условиях неполноценной информации кора имеет свойство достраивать то, чего не видит34, 35.

Но если бы колонки друг друга только усиливали, то жизнь, наверное, вызывала бы у нас галлюцинации, переходящие в эпилепсию. Кора нормально работает потому, что колонки одновременно с активацией одних соседей подавляют других. В результате в каждом отделе мозга при поступлении туда входящих сигналов между колонками разворачивается своеобразная игра "Царь горы": разные команды активированных колонок борются друг с другом за то, чтобы суметь задавить всех остальных и остаться активными.

Подавление окружающих колонок достигается наличием в каждой колонке тормозных нейронов, имеющих эффект, противоположный нейронам возбуждающим (которых большинство). Тормозные нейроны тянутся ко всем окружающим колонкам, как гифы злобного гриба, и при возбуждении своей собственной колонки подавляют соседей. Так что две соседние точки коры могут быть связаны друг с другом как возбуждающими, так и подавляющими взаимодействиями. Суммарный эффект колонки на своего соседа определяется балансом между этими связями36.

Изначально колонки не знают, с кем они дружат, а с кем нет. У новорожденных соединения в коре формируются с большой долей случайности, и колонки на первых порах просто стреляют наобум, когда их кто-то наобум активирует. Но благодаря синаптической пластичности со временем цементируются успешные комбинации нейронов, то есть такие сочетания колонок, которые эффективно подавляют конкурентов в условиях поступающей сенсорной информации37. В участке коры, отвечающем за объемные формы, появляются стабильные ансамбли колонок, обозначающие "куб", и стабильные ансамбли, обозначающие "шар". В участке, отвечающем за поэтов, появляются ансамбли "Пушкин" и "Лермонтов". Эти ансамбли конкурируют между собой, и в разных ситуациях побеждают те или другие. "Шар" конкурирует с "кубом" за право объяснить форму кубика, на который смотрит ребенок, и побеждает "куб". В описанной выше оптической иллюзии "ваза" конкурирует с "лицом", и поэтому мы видим только одно из двух, но не оба изображения одновременно. В участке, отвечающем за поэтов, "Пушкин" конкурирует — шутка, Пушкин ни с кем, разумеется, не конкурирует.

Корковая репрезентация подобна голограмме: за счет взаимно усиливающих связей ее составные части — корковые колонки — сохраняют информацию обо всей своей совокупности. За счет же взаимно подавляющих связей целые голографические конструкции, несущие в себе отпечатки окружающего мира, постоянно борются друг с другом за первенство. Кора — это поле, на котором соревнуются голограммы, кодирующие реальность.

КСТАТИ

Помимо конкуренции между колонками, тормозные нейроны (гифы злобного гриба, растущие из каждой колонки) играют еще одну, не менее важную роль: они подавляют собственную колонку, то есть отправляют тормозной сигнал обратно тем же самым клеткам, которые их только что активировали. Возбуждающих нервных клеток в колонке 90%, и, если их активировать, сами они не остановятся. Вся кора как бы постоянно находится на грани эпилептического припадка, который 40 раз в секунду ударяется в стену торможения. Столько времени — 25 миллисекунд — требуется возбуждающим нейронам колонки для того, чтобы активировать тормозные нейроны; "затормозиться" полученным от них тормозным сигналом; дождаться, пока торможение сойдет на нет; вновь загореться активностью; вновь активировать тормозные нейроны и так далее38. В результате электрическая активность, которую порождает любая точка коры, имеет вид волнообразного колебания, составленного из сотен или тысяч потенциалов действия. Это волнообразное колебание называется гамма-волной. Если корковые колонки — метанейроны, то гамма-волны — метапотенциалы действия.

Есть и другие мозговые волны, названные по частоте колебаний. Гамма-волны — самые быстрые, за ними идут бета-, альфа-, тета-, дельта- (логика у этой последовательности греческих букв, прямо скажем, прихрамывает). Такие электрические волны можно регистрировать электродами прямо на поверхности черепа — соответствующий метод называется электроэнцефалографией, или ЭЭГ. Каждая из этих волн отражает определенный ритм входящих или исходящих сигналов в той или иной точке коры, а синхронизация ритмов в двух разных точках означает, что они "общаются" друг с другом. Например, синхронный тета-ритм наблюдается в префронтальной коре и гиппокампе, когда два этих отдела обмениваются сообщениями при напряжении памяти38.

Эстафета четвертого слоя

Рассмотрим теперь второй тип взаимодействия колонок с колонками — не в пределах отдела коры, а между разными ее областями, в которых кодируются разные аспекты и уровни реальности. Например, репрезентация "круг" может такой дальнобойной связью передавать возбуждение репрезентации "лицо друга Пети". Как мы увидим, эти дальние соединения между разными участками и областями коры бывают двух типов, и двигаются они по разным горизонтальным слоям.

Проще всего для примера рассмотреть зрительную кору, хотя все остальные анализаторы органов чувств работают похожим образом. Та или иная "картинка", проецируемая на сетчатку, сначала проходит через реле таламуса. Тот передает сигнал по эстафете, в кору. Возбуждающий сигнал из таламуса поступает в четвертый слой участка, называемого первичной зрительной корой. Там разворачивается вышеописанная битва колонок, в результате которой побеждает то или иное их сочетание. Это сочетание — первичная репрезентация зрительного объекта. Победив конкурентов, та остается в возбуждении, которое передается по эстафете в следующую область коры.

Здесь возбуждающий сигнал снова усваивается четвертым слоем коры, и все повторяется. Точно так же как таламус активирует четвертый слой первичной коры, первичная кора активирует четвертый слой вторичной коры, та активирует четвертый слой третичной коры и так далее39, 40. На каждом уровне передачи сигнала из отдела в отдел происходит одна и та же последовательность событий: определенный набор колонок получает входящий сигнал из предыдущего отдела в свой четвертый слой, передает этот сигнал невозбужденным колонкам-товарищам, подавляет вместе с ними конкурентов и победно отправляет собственный сигнал в четвертый слой следующего отдела. Возникает иерархия возбужденных комбинаций.

Как мы увидели в предыдущей главе, само продвижение информации по цепи синапсов делает ее более обобщенной, а именно это и происходит при продвижении сигнала из одного отдела коры в следующий. Первичный зрительный отдел, например, содержит эквивалент "сырых" изображений в цифровой фотокамере. Колонки вторичного зрительного отдела получают сигналы сразу от нескольких колонок первичного и кодируют, таким образом, их обобщения, как бы "сжатые" файлы в формате jpeg. Отделы еще выше переходят к совсем обобщенной векторной графике, то есть к абстрактным геометрическим свойствам наблюдаемых предметов. Чем выше ступень этой иерархии — тем более общими становятся аспекты реальности, отраженные в активности той или иной колонки. Физически эта "ось абстракции" направлена вперед, от затылка к темени и вискам, а оттуда — к лобным долям. Первичная зрительная кора находится в задней части затылка и кодирует "пиксели". В префронтальной коре, прямо над глазами, представлены самые общие, самые абстрактные аспекты нашей жизни, вроде гуманистической морали или мотивации ходить в спортзал.

Помимо префронтальной коры, есть еще несколько участков мозга, на которых густо сходятся сигналы из всех его уголков и которые, таким образом, представляют собой своеобразные "вершины" абстракции, обобщающие своей активностью целые пласты сенсорной информации. Один из таких "высокоабстрактных" участков можно считать специализированным придатком коры, а можно — отдельной частью мозга, которая с корой тесно сотрудничает. Это гиппокамп, ответственный за запись эпизодической памяти.

Извилина памяти

Что такое эпизодическая память? Это сохраненное состояние коры, то есть все, что было в ней активно в определенный момент времени41–43. Например, состояние коры в тот момент, когда ее обладатель выиграл в лотерею. Поскольку кора устроена иерархически, то на определенном "высоком" уровне абстракции в любой момент времени содержится информация обо всех аспектах этого состояния: зрительных, слуховых, обонятельных, эмоциональных и так далее. Если активировать ту или иную комбинацию нейронов в этом участке высокой абстракции, можно "распаковать" всю остальную активность коры, ему подчиненную. Человек, выигравший в лотерею, долго будет видеть напоминания об этом событии во всем, что хоть как-то с ним связано, и вся комбинация его воспоминаний будет отражена в состоянии какого-то уровня коры на определенном уровне абстракции.

К такому "высокому" уровню иерархии относится энторинальная кора — участок, состоящий в тесной связи с гиппокампом и поставляющий ему почти всю информацию для запоминания. Энторинальная кора объединяет в себе информацию практически от всех других отделов коры44, 45. То есть сохранением ее состояния можно в принципе сохранить целое автобиографическое воспоминание, состоящее из множества различных ощущений.

Зачем же тогда нужен гиппокамп? Почему энторинальная кора не может справиться с запоминанием памяти самостоятельно? Дело в особых свойствах гиппокампа по сравнению с остальной корой. Для обоих отделов мозга характерна синаптическая пластичность: сила синапсов, то есть соединений между нейронами, меняется со временем в зависимости от активности этих нейронов, как в гиппокампе, так и в коре, что приводит к запоминанию. Но в коре эти "запоминающие" изменения в синапсах протекают крайне медленно, тогда как в гиппокампе они могут возникнуть очень быстро46.

В принципе, кора может запоминать и без гиппокампа47. Но обычно, чтобы кора взрослого человека изменила свою синаптическую структуру, она должна многократно, в течение долгого времени подвергаться одному и тому же воздействию. Крыса без гиппокампа, вообще говоря, может научиться находить путь к спрятанной награде, но у нее на это уходит гораздо больше попыток, чем у обычной крысы48. Такое может сработать только в лабораторных условиях, но никак не в реальной жизни, где положение награды слишком непредсказуемо, чтобы тратить 30 попыток на его запоминание.

Гиппокампу же во многих случаях достаточно одного события, чтобы запомнить его в мельчайших деталях. В нем есть встроенный механизм усиления сигнала, называемый автоассоциативной петлей46. Он в буквальном смысле зацикливает импульсы, отправленные ему из энторинальной коры, так, что они многократно курсируют по одной и той же цепи нейронов. Это все равно что очень-очень быстро повторить стихотворение тысячу раз. Нейроны работают, "разогреваются", конкурируют, давят друг друга, усиливают одни синапсы и подавляют другие примерно по тем же законам, что и в остальных отделах коры, только в условиях этой заевшей пластинки. В итоге в гиппокампе быстро формируются репрезентации событий, ситуаций и местоположений — сложных абстракций, требующих мгновенного запоминания. Энторинальная кора, может, и содержит в себе почти всю информацию, доступную гиппокампу, но она не умеет так быстро меняться46, 49, 50.

В дальнейшем эти репрезентации, нанесенные энторинальной корой на "заевшую пластинку" гиппокампа, выступают в качестве гиперссылок на совокупные состояния коры. Активация тех или иных нейронов в гиппокампе заново проецируется через энторинальную кору на все подвластное ей пространство мышления: все изображения, звуки и запахи, связанные памятью в единое целое, возбуждают свои репрезентации одновременно50. Если воспоминание вызывается в памяти многократно и кора активируется одинаковым образом много раз, то в конечном итоге и она запомнит то, что помнит гиппокамп — просто медленнее. Этот процесс называется "системной консолидацией памяти". О нем часто говорят так, будто память со временем "переезжает" из гиппокампа в кору. На самом деле никакого переезда нет: просто гиппокамп учится быстрее коры, а потом, если память использовать, он тренирует кору, обучая ее тому, чему научился49.

Второй сигнал

До сих пор речь шла только об одном из путей следования сигналов по коре. Этот путь передачи информации пролегает через ее четвертый слой, рассекающий кору примерно пополам в горизонтальной плоскости. По нему сигнал движется от колонок, представляющих мельчайшие сенсорные аспекты реальности, к колонкам, представляющим ее более абстрактные, обобщенные свойства. На каждом уровне сигнал фильтруется за счет конкуренции между репрезентациями и далее отправляется на следующий уровень, постепенно продвигаясь со стороны сенсорных данных в сторону абстрактного мышления.

Но, помимо этого первого пути, есть еще второй, направленный в обратную сторону. Как при вводе текста в телефон между человеком и телефоном устанавливаются два противоположных направления передачи информации, так устанавливаются два направления передачи сигнала между двумя областями коры. Первое направление, описанное выше, — "путь четвертого слоя" — соответствует вводу текста в телефон. Это сигналы со стороны органов чувств, постепенно, область за областью, продвигающиеся в глубину коры. Второй же путь передачи сигнала, наоборот, направлен из глубины коры в сторону первичных сенсорных областей, то есть к органам чувств39, 40.

Этот второй путь соответствует предсказаниям, которые телефон делает о вводимом в него тексте. Как телефон предсказывает то, что в него сейчас введут, так и эти обратные сигналы в коре предсказывают, какую сенсорную информацию сейчас принесут входящие сигналы. Разница только в том, что в телефоне это предсказание осуществляется на одном уровне, а в коре — на нескольких уровнях одновременно. На примере ввода текста в поисковик мы представили себе три-четыре уровня обобщения, а в мозге их могут быть тысячи. Каждый из них — отдельное поле битвы репрезентаций. На одном "круг" бьется с "квадратом", а на другом "А. С. Пушкин" с "М. Ю. Лермонтовым". На каждом из уровней местные, победившие в текущих условиях комбинации колонок транслируют свои сигналы не только уровням выше, но и уровням ниже. Эти сигналы, поступая на другое поле битвы, могут усилить там того или иного соперника. Если прямой путь, от частного к общему, — это данные извне, то обратный путь, от общего к частному, — это ожидания, которые помогают нам анализировать эти входящие данные.

Например, если лицо друга Пети издалека кажется размытым, то зрительных сигналов недостаточно, чтобы отличить круг его лица от квадрата. Но ожидание, что у людей не бывает квадратных лиц, а друг Петя должен вот-вот прийти, усиливает из двух конкурирующих репрезентаций именно "круг", и лицо Пети "собирается" в правильную геометрическую форму. Иначе говоря, активность вышестоящих репрезентаций меняет расклад сил в конкуренции нижестоящих, и так происходит на всех уровнях абстракции одновременно. Вот оно, иерархическое предсказание, которое я пообещал сделать главным принципом организации всей коры.

Этот обратный сигнал, двигающийся в менее абстрактном направлении, проходит мимо четвертого слоя, по которому сигнал двигается в сторону повышения абстракции. Вместо этого "предсказательный" сигнал продвигается по периферийным слоям: первому и шестому. Благодаря этому два разнонаправленных пути следования информации не сталкиваются друг с другом: один движется по сердцевине коры, все время возвращаясь в четвертый слой, а другой движется по периферии, с обеих сторон сердцевины51, 52. Но, будучи независимыми в горизонтальной плоскости, они влияют на одни и те же вертикальные колонки — ведь те работают как единое целое. Каждая колонка принимает в расчет как "восходящие", так и "нисходящие" сигналы и на их основании шлет сигналы одновременно "вверх" и "вниз".

Всю кору, таким образом, можно представить как огромную ступенчатую пирамиду, зиккурат абстракции, в которой положение той или иной колонки определяется ее соединениями. Каждая ступень получает "сердцевинные" сигналы снизу по иерархии и "периферийные" сверху по иерархии. Сигнал снизу несет возбуждение, вызванное органами чувств. Сигнал же сверху помогает интерпретировать этот сигнал, избирательно поддавая стимуляции определенным колонкам и одновременно тем самым подавляя их конкурентов.

Например, на шумной вечеринке отдельные слова и фразы сливаются в стену звука, и разобрать чужие разговоры может быть очень трудно — до тех пор, пока кто-нибудь в другом конце комнаты не произнесет ваше имя. Этому есть соответствующее название — "коктейль-эффект". Если бы наше восприятие состояло только из восходящих сигналов, то не было бы никакой разницы, что именно говорят люди вокруг: либо вы их слышите, либо вы их не слышите. Но восприятие состоит в равной степени из сенсорных сигналов и предсказательных сигналов. Мы не просто анализируем звуки из внешней среды, мы постоянно ищем в этих звуках знакомые паттерны, выхватываем из них то, что ожидаем услышать. В стене звука содержится совершенно неперевариваемое количество информации. Чтобы эту информацию использовать на практике, мозг должен заранее знать, что в ней искать. Избирательно стимулируя "сверху" только часть возбужденных звуком корковых колонок, нисходящий предсказательный сигнал фильтрует все ненужное и концентрируется на том, что максимально релевантно вашему сознанию — а что может быть релевантнее для человека, чем его собственное имя53, 54.

Так же как сенсорные сигналы могут быть сильнее и слабее, так и предсказательные сигналы могут отличаться по своему влиянию на восприятие. Некоторые предсказания сильнее других. Например, особое место в человеческом восприятии занимают предсказания лиц. Мы их видим везде. Если абстрактная геометрическая фигура хотя бы чуть-чуть напоминает лицо, нам подсознательно начинает казаться, что на нас кто-то смотрит. Есть психологические эксперименты, в которых людям подсовывают две точки, симметричные относительно центральной оси, и люди как по волшебству сразу становятся щедрее и ответственнее.

Склонность во всем видеть лица в нас заложена генетически. Но по большей части предсказания, к которым склонен каждый человек, определяются его личным опытом, то есть памятью. Если много ходить в церковь, то во всех случайных событиях будет видеться рука Бога, а если много смотреть телевизор — то мировой заговор. С этим связан хорошо известный любому ученому-экспериментатору феномен "предвзятости подтверждения": человек обращает гораздо больше внимания на факты, подтверждающие его мнение, чем на факты, ему противоречащие57. Большинство научных работников искренне хочет, чтобы их работа была честной и объективной. Но сохранять беспристрастность в научной работе гораздо сложнее, чем может показаться. Эксперимент — это обычно проверка гипотезы, то есть идеи, возникшей у ученого. Разумеется, ему хочется, чтобы его идея оказалась верной. Это подсознательное стремление невероятно живуче, и избавиться от него сознательным усилием просто невозможно. Поэтому при планировании многих экспериментов, скажем, клинических испытаний лекарств, в них включают элемент слепоты: экспериментатор осознанно избегает знания о том, кто из пациентов получает лекарство, а кто — плацебо, чтобы нечаянно не повлиять на результат.

Сила предсказаний может меняться не только долгосрочно, как в случае профессии или вероисповедания, но и краткосрочно. Это замечательно иллюстрируется, например, выражением "у страха глаза велики". Если ребенка напугать страшной историей, то ему потом будет трудно заснуть, потому что в колыхании занавески будет видеться злой вампир, а в шорохе ветра — слышаться дыхание чудища под кроватью. Бывают и менее эмоциональные ситуации. Когда хочется есть, мы обращаем повышенное внимание на еду, а когда хочется пить — на жидкости. Когда мы влюблены, глаза будто притягиваются к знакомому имени или прическе чужого человека, отдаленно напоминающей об объекте нашего чувства. Журналистка и популяризатор науки Ася Казанцева рассказывает, что, когда она бросает курить, сознание подсвечивает прожектором каждый хабарик под кустом и вообще любую светлую линию отдаленно сигаретных пропорций: "Вот же он, наш витальный ресурс, подними же его скорее!"58. В общем, предсказания, то есть нисходящий поток информации в коре, — это как бы палка, которой мы щупаем реальность в интересующих нас местах, чтобы получить из нее наиболее ценную для нас информацию.

Два огня

Подведем итог: есть два независимых способа, позволяющих проследить иерархичность коры. Первый — функциональный. Это работа Пенфилда и его последователей. Если стимулировать разные точки коры пенфилдовским "сапером" или если записывать их активность в зависимости от разных стимулов, то становится понятно, что они образуют систему многоуровневой абстракции: например, зрительные области, реагирующие на элементарные визуальные стимулы, постепенно сменяются зрительными областями, реагирующими на обобщенные категории предметов. То есть иерархию можно увидеть, ничего не зная о строении коры и просто тыкая в разные точки электродами. Второй способ — анатомический. В этом случае все наоборот: ничего не спрашивая у пациентов и ничего не зная о функциях разных участков коры, их все равно можно выстроить в многоуровневую пирамиду, если просто проследить, какими типами соединений — восходящими или нисходящими — связаны разные ее области.

То, что две эти иерархии, функциональная и анатомическая, идеально соответствуют друг другу, на мой взгляд, один из самых впечатляющих фактов, известных нам про собственный мозг.

КСТАТИ

С точки зрения взаимодействия разнонаправленных сигналов весьма любопытна моторная кора. Ее принципиальное анатомическое отличие от других участков коры заключается в том, что у нее нет четвертого слоя, а значит, и восходящего потока сигналов. Можно сказать, что моторная кора — это особая форма сенсорной коры, в которой есть только нисходящий поток. Сигнал к движению — это "предсказание действия", которому в моторной коре ничего не противостоит. В соседней премоторной коре уже есть четвертый слой, готовый к принятию восходящих, сенсорных соединений. Этим и объясняется тот факт, что зеркальные нейроны, живущие именно в этой части мозга, активируются как при собственном движении, так и при чужом: в первом случае это результат работы нисходящего потока, во втором — восходящего, начинающегося в глазах59, 60.

Восходящие, сенсорные сигналы хаотичны и неполноценны. Если бы нам было нужно каждый раз с нуля анализировать зрительную или слуховую информацию, то мы бы ничего не слышали и не видели: нам бы приходилось долго и тщательно рассматривать самые простые предметы, чтобы составить о них адекватное представление. Мы же реагируем на стимулы, длящиеся мгновения, как будто мы эти предметы разглядели во всех деталях. При игре в баскетбол, например, вам необязательно внимательно разглядывать мяч каждый раз, когда он летит в вашу сторону. Сенсорный сигнал из бокового поля зрения дает мозгу исключительно размытую, фрагментарную информацию, нечто вроде "большая быстрая клякса сбоку". Большая быстрая клякса сбоку может теоретически обозначать "мяч", а может "ворона" или, допустим, "«Ашан» 31 декабря". Но предыдущий опыт позволяет вышестоящему отделу мозга спросить у нижестоящего: "А не мяч ли это?", потому что еще более вышестоящий отдел спрашивает у него: "А не в баскетбол ли мы играем?" В рамках этой глобальной презумпции "баскетбол", "мяч" и "клякса" мгновенно находят общий язык, потому что в подавляющем большинстве случаев при игре в баскетбол большая быстрая клякса сбоку соответствует именно мячу. За годы тренировок между вышестоящей репрезентацией "мяч" и нижестоящей интерпретацией "большая быстрая клякса сбоку" установилась более сильная связь, чем между "кляксой" и "вороной", поэтому интерпретация "мяч" своими нисходящими связями поддерживает "кляксу", а "клякса" своими восходящими связями поддерживает "мяч", и все альтернативные интерпретации подавляются. В такой одновременной многоуровневой подгонке сенсорного мира под ожидание и заключается вычислительная мощь коры больших полушарий.

Пожалуй, самое сногсшибательное свойство коры — это то, что ей совершенно все равно, какие именно сигналы анализировать и интерпретировать. Ярче всего это иллюстрируют эксперименты на крысах, которым имплантируют искусственные органы чувств — например, камеру для инфракрасного зрения61. Для этого вовсе не требуется тончайшими приборами соединять в точных комбинациях миллионы нейронов. Они сами соединятся так, как нужно. Достаточно взять инфракрасную камеру и соединить ее электродами с крысиной корой. Поначалу, конечно, крыса ничего инфракрасного видеть не будет. Электроды будут посылать импульсы в кору, вызывая там случайные сигналы. Но постепенно крысиный мозг научится сопоставлять эти случайные сигналы с другими органами чувств и отшлифует их синаптические соединения таким образом, чтобы они не противоречили друг другу. Искусственный орган чувств окажется встроенным в корковую модель мира точно так же, как обычные глаза или уши. В конце концов крыса научится использовать новую информацию, чтобы ориентироваться в темноте.

По-видимому, с этой универсальностью коры во многом связан эволюционный успех млекопитающих как группы. Во времена динозавров нашим ночным предкам приходилось полагаться на скудные сенсорные данные: запахи, шорохи, дуновения. Кора помогала объединять и интерпретировать все эти крупицы информации в единую картину мира и быстро в ней ориентироваться. Когда нептичьи динозавры вымерли, млекопитающие получили доступ к широкому спектру освободившихся экологических ниш, а кора — к широкому спектру богатой сенсорной информации. Благодаря способности интерпретировать что угодно кора одинаково хорошо подходит для эхолокации, как у летучих мышей или дельфинов, и для осязания, как у мышей или кротов, и для зрения, как у приматов или опоссумов. Кора — это универсальная машина понимания реальности. С ее помощью мы, млекопитающие, захватили весь мир.

По Платону, зрение представляет собой слияние двух видов огня: одного, излучаемого предметами, и второго, исходящего из глаз. Согласно современным представлениям, зрение представляет собой слияние двух потоков информации: одного, основанного на сигналах сетчатки, и другого, направленного в противоположную сторону. Разница лишь в том, с какой стороны от глаз происходит слияние двух огней.