Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

Позже к пандемониум-модели Селфриджа было сделано одно важное дополнение. Изначально передача данных в ней шла по иерархии строго вверх: демоны кричали только стоящему над ними демону, однако стоящий выше демон никогда ничего не кричал ни стоящим ниже, ни даже другим демонам своего уровня. На практике же нейронные системы не просто передают информацию наверх, но и общаются между собой. В коре головного мозга есть масса петель и обоюдонаправленных проекций³¹

. Друг с другом разговаривают даже отдельные нейроны: если нейрон α сигналит нейрону β, то нейрон β, скорее всего, сигналит нейрону α³²

. Связанные между собой нейроны любого уровня поддерживают друг друга, а нейроны, находящиеся на вершине иерархии, могут связываться с подчиненными, поэтому объемы данных, идущих сверху вниз, как минимум не уступают объемам данных, идущих снизу вверх.

Имитации и математические модели реалистичных «нейросетевых» моделей с большим количеством таких петель показывают, что у всех у них есть одно очень полезное свойство. Стоит возбудиться подгруппе нейронов, и вся группа самоорганизуется и приходит в аттракторное состояние: группы нейронов генерируют воспроизводимый рисунок активности, который остается стабилен в течение долгого времени³³

. Как и предполагал Хебб, взаимосвязанные нейроны склонны к образованию стабильных совокупностей клеток.

В качестве кодовых схем эти воспроизводящиеся сети обладают еще одним достоинством: они зачастую приходят к консенсусу. В нейронных сетях с повторяющимися связями нейроны, в отличие от демонов Селфриджа, не просто кричат друг другу, а договариваются между собой и приходят к единой интерпретации воспринимаемой сцены. Наиболее возбужденные нейроны взаимно поддерживают друг друга и постепенно подавляют прочие альтернативные интерпретации. В результате им удается восстановить недостающие детали и отсечь помехи. После нескольких итераций закодированная нейронами картина представляет собой очищенную и интерпретированную версию воспринятого образа. Картина эта отличается большей стабильностью и устойчивостью к помехам, последовательна внутри себя и явственно отличима от прочих аттракторных состояний. Фрэнсис Крик и Кристоф Кош описывают эту репрезентацию как победившую в соревновании «нейронную коалицию», причем предполагают, что она является прекрасным двигателем для сознательной репрезентации³⁴

.

Слово «коалиция» подводит нас еще к одному важному аспекту, связанному с нейронным кодированием: нейронный код должен быть тесно интегрирован³⁵. Все моменты сознательного восприятия сливаются для нас в одну общую картину. Рассматривая «Мону Лизу» Леонардо да Винчи, мы ведь видим не какого-нибудь там безрукого потрошеного Пикассо с витающей в воздухе улыбкой Чеширского кота и плывущими отдельно глазами. Мы воспринимаем все эти элементы (и множество других в придачу — название, смысл, связь картины с тем, что мы знаем о гениальном да Винчи) и каким-то образом соединяем их в целое. И все-таки каждый из этих элементов изначально обрабатывается конкретной группой нейронов, а сами группы расположены на поверхности вентральной зрительной коры на расстоянии в несколько сантиметров друг от друга. Как же они поддерживают связь?

Вариантов несколько — например, нейроны могут образовывать крупные совокупности. В этом им помогают центры связи высших секторов коры. Эти центры, которые нейробиолог Антонио Дамасио зовет «зонами конвергенции»³⁶, особенно широко распространены в префронтальной коре, однако встречаются и в других секторах передней височной доли, нижней теменной доли и так называемого предклинья, участка медиальной поверхности мозга. Все эти центры отправляют и получают бесчисленное количество сообщений, поддерживая связь с массой отдаленных областей мозга. Таким образом, нейроны этих областей интегрируют информацию в пространстве и времени. Затем многочисленные модули восприятия вырабатывают единую адекватную интерпретацию полученных данных («соблазнительная итальянка»). Эту глобальную интерпретацию можно снова передать в области, из которых были изначально получены сенсорные сигналы. В результате мы получаем единую целую картину. В глобальной передаче данных задействованы нейроны с длинными аксонами, передающими информацию снизу вверх, от префронтальной коры и связанной с ней высокоуровневой сети областей в сенсорные области более низкого уровня, и за счет этого создаются условия, необходимые для возникновения единого состояния сознания, одновременно дифференцированного и интегрированного.