Защита от темных искусств - Александр Панчин

В 1961 году Барлоу выдвинул гипотезу, согласно которой одна из задач зрительной системы – отделять значимые сигналы от шума[357]. Начинается все с большого набора активированных светом клеток, далее в работу вступают нейроны, в которых закодированы более сложные зрительные концепции, и так по цепочке. Этот принцип верен не только для лягушки, но и для человека. Это следует хотя бы из того, что у нас в сетчатке около ста двадцати шести миллионов светочувствительных клеток, однако оптический нерв насчитывает лишь около миллиона нервных волокон, по которым зрительная информация поступает в мозг[358]. Значит, обработка простейших сигналов начинается уже в сетчатке.

Позже Барлоу решил, что на самом высоком уровне иерархии нет главной “папской клетки”, там существует “коллегия клеток-кардиналов”. Так представления об иерархии нейронов зрительной системы распространились на иерархию нейронов в мозге.

Ступенчатое устройство нервной системы подтвердилось в ряде экспериментов. Например, у макак обнаружили нейроны, специфично реагирующие на лица людей и других приматов или на их отдельные элементы[359]. Подобные нейроны есть и у нас[360].

Поиск человеческих клеток, отвечающих за сложные образы и идеи, стал возможен благодаря сотрудничеству нейробиологов и людей, страдающих эпилепсией, которым вводили в мозг электроды, чтобы найти очаги судорожных приступов. Нейробиолог Габриэль Крейман и его коллеги из Калифорнийского технологического института изучали нейроны, избирательно реагирующие на один из нескольких классов изображений: портреты людей, лица которых выражают яркие эмоции, предметы интерьера, машины, животные, пространственная разметка, рисунки и фотографии знаменитостей, еда или сложные узоры. Оказалось, что многие подобные клетки активировались и тогда, когда испытуемый просто представлял себе элемент соответствующего класса. Ученые предположили, что наше воображение связано с активацией подмножества нейронов, которые включаются, когда мы видим объект наших фантазий в реальности[361].

В 2005 году биолог Родриго Кирога и его коллеги описали еще более избирательные клетки мозга. У одного мужчины исследователи нашли нейрон, который реагировал исключительно на фотографии актрисы Дженнифер Энистон. Изображения животных, зданий или других людей, в том числе похожих на Энистон, нейрон игнорировал. У другого мужчины ученые обнаружили “нейрон Холли Берри”, избирательно реагировавший на написанное имя, портреты и фотографии актрисы. Нейрон срабатывал и тогда, когда Холли Берри была запечатлена в костюме женщины-кошки, которую однажды сыграла[362].

Аналогично “нейрон Люка Скайуокера” отзывался на фотографии и написанное или произнесенное имя этого персонажа “Звездных войн”. Впрочем, клетка откликалась и на изображение Йоды – другого героя саги. Ее стоило бы назвать “нейроном джедаев”.

Кирога предполагает, что подобные “клетки концепций” важны в формировании эпизодической памяти, потока сознания и создании ассоциаций, то есть переходов между родственными идеями[363]. Люк Скайуокер, Дарт Вейдер и Йода наверняка вызывают реакцию сотен тысяч нейронов концепций. Но эти множества наслаиваются друг на друга, так что упоминание одного персонажа помогает вспомнить другого. Чем больше пересечение множеств нейронов двух концепций, тем сильнее ассоциация между ними.

Чтение мыслей важно не только для фундаментального исследования работы мозга. Оно имеет важное прикладное значение.

Нейроинтерфейсы – это устройства, которые считывают электрическую активность мозга, усиливают ее и передают вычислительной машине. В частности, они помогают парализованным людям общаться с родными: пациент силой мысли передвигает курсор на мониторе, подбирая буквы или слова[364].

Однако этим возможности технологии не исчерпываются. Группа нейробиологов из Университета Дьюка научила обезьяну управлять роботизированной рукой, подключенной к ее моторной коре через нейроинтерфейс. Обезьяна дотягивалась этой рукой до предметов и хватала их, причем чем дольше она пользовалась устройством, тем лучше справлялась с задачами[365]. Позже выяснилось, что с помощью подобных устройств приматы способны самостоятельно хватать еду и класть ее в рот[366] (запись подобной трапезы выложена в интернет[367]). В начале обучения обезьяны одновременно двигают роботизированной рукой и своей собственной, а со временем управление искусственной конечностью становится независимым.

Позже такой эксперимент повторили и на людях[368]. В 2012 году в журнале Nature вышла статья о двух парализованных пациентах, которые научились управлять похожей роботизированной рукой, подключенной к их моторной коре[369].