Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге

Несмотря на успехи нейрофизиологии в изучении того, как отдельные клетки отображают внешний мир, многие вопросы по-прежнему оставались без ответов. Неужели наши мысли и чувства — всего лишь реакция на стимулы, как и реакции отдельных нейронов? Одно из критических замечаний Марра, которое сохраняет актуальность и по сей день, заключается в том, что знать отображение, осуществляемое одним нейроном, — не значит понимать процесс. Например, мы знаем функцию нейронов места в гиппокампе: они хранят карту окружающего мира; но как именно эта карта используется? Читая карту, вы направляете взгляд назад и вперед, чтобы понять, откуда вы пришли и куда направляетесь. Одно лишь знание о нейронах места ничего не говорит нам о подобных процессах. Как ни странно, ответ могли дать технические достижения в нейрофизиологии. В конце концов, теория одного нейрона, предложенная Барлоу, потребовала сосредоточиться на изучении активности отдельных нейронов, поскольку из-за ограниченных возможностей экспериментальных методов это были единственные доступные данные. Примерно с начала 1990-х стала возможна одновременная регистрация активности большого количества нейронов. Но вот о чем, вероятно, не упоминалось раньше: воображение ученых уводило их совсем не в том направлении, на которое в итоге указали данные.

Многие ученые ожидали, что полученные методами параллельной записи данные о реакции популяций нейронов на стимулы будут информативнее данных от одиночных нейронов. Например, предполагалось, что зрительные нейроны, соответствующие границам объекта, будут возбуждаться синхронно, что позволит отличить их от нейронов, соответствующих границам другого объекта[208]. Еще одно предположение заключалось в том, что популяция нейронов может отображать распределение некоторого числа оценок, а не единичную оценку[209]. А вот что оказалось неожиданным: координируя свою активность, нейроны могут действовать независимо от стимула. Эта особенность впервые была замечена у нейронов места в гиппокампе: те из них, которые возбуждались одновременно при том или ином поведении, поскольку отвечали за те же поля места, продолжали одновременно возбуждаться и позже, во сне. Но это еще не все. Одновременно записав сигналы от достаточно большого числа клеток, ученые обнаружили, что последовательность активации нейронов места в гиппокампе соответствовала перемещению в окружающей среде — то есть во сне животное как бы повторяло пройденный маршрут, но в ускоренном режиме. Эти последовательности наблюдались не только во сне, но и, что очень важно, когда при решении пространственных задач животные ненадолго останавливались. Создавалось впечатление, что внезапно включалась хранящаяся в гиппокампе карта: луч фонаря (мысленный, без каких бы то ни было движений) сканировал окружающее пространство в поисках возможных поведенческих траекторий — так же, как наши глаза сканируют карту.