Наука сознания. Современная теория субъективного опыта - Майкл Грациано

Теперь, когда я сжато описал эволюцию коры головного мозга, я объясню, почему считаю, что сознание основывается именно на этой структуре. Для этого мне нужно будет привести некоторые подробности обработки информации в коре. Это не просто увеличенный процессор вроде тектума из мозга лягушки, прилепленный поверх меньших, более ранних моделей. Это принципиально иной вид процессора – машина, предназначенная, чтобы просеивать огромные объемы информации и отбирать оттуда лишь небольшое ее количество. Оно, в свою очередь, проходит тщательную глубинную обработку и в конечном итоге направляет поведение. В силу этого непрерывного отсеивания кора предстает, в сущности, машиной внимания.

Кора головного мозга чем-то напоминает Национальную футбольную лигу (НФЛ). Команды в НФЛ проходят ряд матчей-соревнований, пока Супербоул^[72] не определит окончательного победителя. В коре информация фильтруется по иерархическим уровням, в постоянном соревновании по принципу “победитель получает всё”^[73]. Независимо от модальности информации – зрительной, слуховой, эмоциональной, интеллектуальной – архитектура коры создает соревновательные раунды на выбывание. Отбираемые со все возрастающей придирчивостью сигналы проходят более глубокую обработку и получают больше шансов повлиять на поведение. Наконец, некий комплекс информации побеждает в корковом Супербоуле, и (хотя бы на миг) вся обработка сосредоточивается на нем.

Такой способ обработки-на-выживание особенно хорошо изучен для зрения. На рис. 4.1 показана частичная схема зрительной системы, которую удалось построить благодаря многим десятилетиям исследований на приматах – как обезьянах, так и людях^[74]. Свет входит в глаз и образует картинку на сетчатке – светочувствительном слое ткани в глубине глаза. Нейроны сетчатки активируются и немедленно начинают соревнование местного уровня. Сигналы соперничают с соседями, более сильные подавляют более слабых. Особое преимущество получают те, что соответствуют резким зрительным контрастам.

Затем информация покидает глаз по зрительному нерву (кабелю из примерно 1,5 млн волокон) и попадает в таламус у основания мозга. Входящая зрительная информация направляется в определенную часть таламуса – выступ на его боку, который называется “латеральное коленчатое тело”. Там она снова процеживается сквозь соревновательное сито.

Пройдя латеральное коленчатое тело, информация отправляется по волокнам на первый уровень зрительной коры, в область затылочной доли мозга, которая называется первичной зрительной корой, или V1, где снова происходит вышеописанное соревнование нейронов.

Из V1 данные идут в хитросплетение высших зрительных областей – V2, V3, V4, MT, MST, TEO, TE и т. д. – в буквенный суп вместо названий. За последние полвека нейробиологи разметили зрительную кору во все более мелких подробностях, выделив десятки зон, в общей сложности покрывающих 60 т. о. коры, в основном в затылочной, височной и теменной долях. В каждой из этих зон размером с почтовую марку фрагменты информации постоянно соревнуются – нейроны тормозят своих соседей.

Зрительные области коры в целом организованы так, что сложность повышается по мере того, как данные текут от низкоуровневых зон в задней части мозга к зонам высоких уровней ближе к передней. К примеру, нейроны в V1, внизу иерархии, раскладывают зримый мир на контуры и цветовые пятна. Там происходит простое, поверхностное, но подробное разбиение видимого мира. Напротив, нейроны в TE, зоне намного выше в иерархии, чувствительны к сложным зрительным образам, таким как лица и руки. Они обрабатывают информацию о сущности объектов, а не о подробностях. И тем не менее данные текут не только вверх по иерархической лестнице. Сигналы могут идти обратно или вбок – в каких угодно направлениях по сети. Но и это еще не всё – вдобавок к сказанному выше кора также постоянно сообщается с глубинными структурами мозга, особенно с таламусом.

По мере того как информация течет по этой системе обработки, соревнование между сигналами все больше напоминает нечестный вариант НФЛ. Сильнейший входной сигнал побеждает не всегда. Другие источники могут обманом склонить чашу весов в свою пользу. Если посмотреть по сторонам, можно заметить самый яркий, самый быстрый объект, от которого исходит самый большой сигнал, но механизмы мозговой обработки необязательно берутся именно за него. Сигнал из лобной доли может быть перенаправлен обратно в зрительную кору, и фокус обработки сместится на менее очевидный стимул, который и победит в соревновании^[75]. Когда выигрывает самый перцептивно значимый стимул снаружи, это называется восходящим (bottom-up) вниманием; когда сигнал изнутри дает взятку судье и состязание становится неравным, это называется нисходящим (top-down) вниманием. Но на самом деле это два разных аспекта одного и того же процесса.

В описании этих корковых разборок участвовал нейробиолог Роберт Десимон, на редкость уместно назвавший их предвзятым соревнованием^[76]. Мне это видится одной из основных организационных истин о коре. Локальное торможение нейронами друг друга, из которого возникает соревнование, – главенствующий механизм в ее работе. Неслучайно эпилепсия – это заболевание коры^[77]. Эпилептический припадок происходит, когда отказывает локальное торможение^[78]. Сигналы, которые обычно сдерживают друг друга, внезапно начинают распространяться, и неконтролируемая активность захлестывает всю кору без разбору. Болезнь показывает, насколько важно торможение в коре и насколько катастрофичны последствия его сбоев.