logo Книжные новинки и не только

«Креативный мозг. Как рождаются идеи, меняющие мир» Элхонон Голдберг читать онлайн - страница 19

Если вам понравилась книга, вы можете купить ее электронную версию на litres.ru

Долгосрочные знания и лобные доли

Таким образом, природа взаимодействия префронтальной коры и долгосрочного хранилища знаний, которые, предположительно, распределены в неокортексе, имеет фундаментальное значение. Без этого такие распространенные выражения, как «извлечение информации онлайн» и «мысленный блокнот», остаются всего лишь эвристическими метафорами, полезными и пробуждающими воспоминания, но лишенными точного значения или механистической четкости.

Очевидно, что мозг обычного человеческого существа, не говоря уже об интеллектуалах и честолюбцах, озабочен намного более сложными делами, чем простая информация о простых предметах и их расположении в пространстве, вроде размещения в квартире мисок моих Брита и Брутуса. Предполагается, что почти все наши общие знания хранятся в этих, сильно развитых, областях коры головного мозга — префронтальной коре и задней гетеромодальной ассоциативной коре. Эти же области коры являются главными компонентами «положительно направленной на задание» центральной исполнительной сети и «направленной на внутреннее задание» сети пассивного режима. Если психические механизмы современного мыслителя выковывают идеи, пока он «стоит на плечах гигантов» и если они зависят от взаимодействия этих областей, то какого рода информацией они обмениваются и каким образом? При условии, что имеет место некоторое сокращение информации, какова его природа и в чем оно выражается? Несмотря на то что такая информация постоянно «копируется» из задней коры, где она изначально хранится, в префронтальную кору, без некоего рода уплотнения это было бы просто эволюционным расточительством, поглощающим ресурсы дублированием, разумеется не способствующим адаптации. Более того, это было бы просто моделируемым оксюмороном, поскольку постоянная точная копия могла бы потребовать такой информационный объем источника (огромные области задней коры), превышающий информационные емкости реципиента (латеральной префронтальной коры). Такая структура вступала бы в противоречие с теоремой Гёделя о неполноте и с теоремой Тарского о невыразимости, с двумя самыми важными математическими формулами двадцатого столетия. Обе теоремы говорят о том, что система не может полностью представлять себя или другую систему, равной или большей сложности30.

Вот несколько вопросов, ответы на которые помогут прояснить взаимоотношения префронтальной коры и хранилища долгосрочной памяти — распределенным по всему мозгу и включающим большие участки заднего неокортекса:


• Мы знаем, что в процессе выполнения задания, вовлекающего оперативную память31, происходит повторяющийся обмен информацией в обоих направлениях между префронтальной корой и задней корой, но какой именно информацией они обмениваются?

• Остается ли содержимое долгосрочной памяти, извлекаемое префронтальной корой в режиме «онлайн» во время решения задачи познавательного характера, исключительно там, где оно раньше хранилось, в задней коре, хотя и в активированном состоянии? Или оно как-то временно «копируется» в префронтальную кору?

• Если имеет место последнее, то вся ли значимая для задания информация, которая хранится в задней коре, «копируется» в лобные доли или существует некое сжатие данных?

• Если сжатие существует, то какова его природа? Это сжатие «без потерь», если использовать термин для сжатия данных, подразумевая, что значимая информация не теряется? Или существуют «потери», то есть информация в некоторой степени теряется?

• Если верно последнее, то какая информация теряется, а какая сохраняется?

• Какое бы информационное содержимое ни передавалось из задней ассоциативной коры в префронтальную, каков нейронный «механизм» этого процесса?

Фантомы мозга — микроструктура

Сетевая динамическая система связей

Ответы на эти вопросы все еще скрыты во мраке, по крайней мере в настоящее время, но некоторые относительно новые данные могут стать важным кусочком пазла. Эми Арнстен и ее коллеги из Йельского университета открыли ранее неизвестный тип взаимодействия внутри нейронных сетей, который является уникальным для префронтальной коры, — это сетевая динамическая система связей (СДС). Эта система связей включает в себя изменения связности внутри нейронной схемы без изменения архитектуры самой сети. Изменения быстрые, недолговечные и обратимые, и они происходят скорее на молекулярном, чем на синаптическом уровне (поэтому структурная архитектура сети не нарушается). Это делает СДС совершенно отличной от более полно изученных хранилищ долгосрочной информации (ДСИ), которые на порядки медленнее и которые включают в себя создание новых синапсов, меняющих связи внутри сети, и это изменение стабильное, с устойчивой структурой32.

По данным Арнстен и ее коллег, СДС состоит в основном из пирамидных клеток III слоя (одного из шести нейронных слоев, составляющих кору головного мозга человека) в ДЛПФК. Уже более ста лет назад было известно, что эти нейроны, которые получили свое название из-за треугольной формы тел, участвуют в сложных процессах познания. Пирамидные нейроны открыл выдающийся испанский специалист в области нейроанатомии Сантьяго Рамон-и-Кахаль. У этих нейронов очень длинные аксоны, длинный апикальный дендрит, а также исключительное расположение для формирования сложных сетей и объединения информации из множества источников. Пирамидные клетки обнаруживаются во многих частях мозга, но их особенно много в префронтальной коре, где их система связей особенно широко распространена. Исключительная способность пирамидных нейронов префронтальной коры к объединению разнообразной и сложной информации отражается в сложности и плотности их ветвления. Это особенно характерно для III слоя, «наружного», который ответственен за связь префронтальной коры почти со всем остальным мозгом. У человека пирамидные клетки III слоя имеют почти в 23 раза больше дендритных шипиков (микроскопических выступов, обеспечивающих контакт с другими нейронами), чем у таких же клеток зрительной коры. Плотность и разветвленность системы связей пирамидных клеток префронтальной коры постепенно увеличивалась в процессе эволюции приматов, достигая своего пика в мозге человека. Пирамидные клетки префронтальной коры у человека содержат в среднем почти в два раза больше дендритных шипиков, чем такие же клетки у макак, и почти в четыре раза больше, чем у мармозеток33.

Эти структурные признаки связаны с функциональными свойствами, которые позволяют нам разными и интересными способами соотносить нейронные сети со сложными процессами познания, некоторые из которых мы обсудим. Именно по этой причине я верю, что открытие СДС Эми Арнстен и ее команды нейробиологов из Йельского университета является одним из самых важных современных вкладов в науку. Это открытие может стать ключом к некоторым загадкам, для которых до сих пор не находилось ответов. Из этого следует целый букет взаимосвязанных гипотез, некое предположение, которое следует рассмотреть как таковое, не забывая о том, что гипотеза остается просто гипотезой, пока она не найдет либо подтверждения, либо опровержения. Но в любом случае самые важные открытия начинаются с гипотезы, предположения.


Конец ознакомительного фрагмента

Если книга вам понравилась, вы можете купить полную книгу и продолжить читать.