Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

Этот аспект нашей модели прекрасно согласуется с психологической концепцией, созданной 150 лет назад и гласящей, что у сознания есть порог, четко отделяющий бессознательные (сублиминальные) мысли от сознательных (супралиминальных). Бессознательная обработка порождает возбуждение нейронов, активность охватывает одну область за другой, но глобальной массовой активации не происходит. А вот доступ в сознательное восприятие, напротив, согласуется с внезапным переходом к более высокому состоянию синхронизированной мозговой активности.

Правда, устройство мозга куда как сложнее снежного кома. На создание адекватной теории фазовых переходов в работе реальных нейронных сетей уйдет еще много лет⁴⁷. Собственно говоря, наша модель уже продемонстрировала два вложенных друг в друга фазовых перехода. Об одном из них я только что говорил — это глобальная массовая активация. Правда, возможность этой активации сама зависела от другого фазового перехода, вызывающего «пробуждение» всей сети. Каждый пирамидальный нейрон смоделированной коры получал сигнал активного внимания — небольшой разряд тока, крайне примитивную имитацию хорошо изученного активирующего эффекта ацетилхолина, норадреналина и серотонина, поступающего из различных ядер стволовой части мозга, базальных отделов передней части мозга и гипоталамуса и переводящего кору в положение «вкл». Так наша модель имитировала изменения в состоянии сознания, то есть переход от бессознательного состояния мозга к сознательному.

Когда сигнал активного внимания был слаб, спонтанная активность падала в несколько раз, и массовая активация не прослеживалась: даже сильный входящий сенсорный сигнал, который активировал нейроны зрительного бугра и коры головного мозга в первичной и вторичной областях, и тот быстро сходил на нет, так и не преодолев порог глобальной массовой активации. В этом состоянии наша мозговая сеть была как бы сонной или словно под воздействием анестезии⁴⁸

. Реакция на стимулы происходила, но только в периферийных сенсорных областях — как правило, активность не могла пройти по рабочему пространству весь путь снизу вверх, вызвать массовую активацию и создать обширную совокупность клеток. Но когда мы усиливали сигнал активного внимания, модель начинала выдавать структурную электроэнцефалограмму, и под воздействием внешних стимулов вдруг происходила массовая активация. Порог активации изменялся в зависимости от активности модели, позволяя нам пронаблюдать за тем, как усиление активного внимания увеличивает вероятность того, что мы заметим самое слабое сенсорное воздействие.

Беспокойный мозг

Я говорю вам: надо иметь в себе хаос, чтобы родить танцующую звезду. Я говорю вам: в вас пока еще есть хаос.

Фридрих Ницше. Так говорил Заратустра, 1883-1885 (пер. В. Рынкевича)

В нашей модели проявился еще один поразительный феномен, а именно спонтанная нейронная активность. Нам незачем было постоянно стимулировать получившуюся сеть. Даже в отсутствие каких-либо стимулов нейроны, под воздействием случайных процессов в синапсах выдавали спонтанные импульсы, и хаотические их сигналы самостоятельно выстраивались в узнаваемые структуры.

Когда параметр активного внимания достигал высоких показателей, на экранах наших компьютеров начинали появляться и исчезать сложные последовательности нейронных сигналов. В этих последовательностях периодически можно было наблюдать глобальную массовую активацию, возникавшую в отсутствие каких-либо стимулов. Так, целая группа кортикальных пучков, отвечающих за один и тот же стимул, могла пробудиться на короткое время, а потом успокоиться снова. Долю секунды спустя ее сменяла другая глобальная совокупность клеток. Сеть самостоятельно, без какого-либо стимула извне, создавала целую серию случайных массовых активаций, весьма напоминавших мозговую активность при восприятии внешних стимулов. Единственное различие заключалось в том, что спонтанная активность, как правило, начиналась на более высоком кортикальном уровне, в пределах рабочих пространств, и затем распространялась вниз, в сенсорные области, то есть повторяла все происходящее при восприятии, только в обратном порядке.