Как импульсы в мозге влияют на наши решения? Отрывок из книги «Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды»

Как импульсы в мозге влияют на наши решения?

За две секунды в нашем мозге происходят миллионы процессов. Импульсы носятся туда-сюда и определяют, как мы поступим в следующую секунду — возьмем печенье со стола или пройдем мимо. Нейробиолог Марк Хамфрис в книге «Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды» рассказывает о работе импульсов и распутывает запутанный клубок принятия того или иного решения. «Эту книгу не назовешь простой. Она — для настоящих ценителей современной научной информации, которые хотят погрузиться в тонкие аспекты работы мозга. А точнее, побольше узнать о деятельности нервных клеток и нейросетей на электрическом уровне», — пишет Вячеслав Дубынин, доктор биологических наук, профессор МГУ. The Village публикует главу из книги

Куда бы мы ни отправились, там уже были импульсы. Тем не менее мы, кажется, были в самой первой волне импульсов, вызванных проекцией изображения печенья на вашу сетчатку. Как так может быть? Что вызвало все эти импульсы?

Чтобы объяснить это, нам придется развенчать два глубоких заблуждения о природе импульсов. Я сам, как и большинство нейробиологов, был им подвержен. Но теперь, в конце путешествия, мы увидели достаточно, чтобы понять, что к чему.

Первое заблуждение состоит в том, что все импульсы вызваны событиями во внешнем мире. Если мы регистрируем, что нейрон посылает импульс, то это должно быть связано с чем-то происходящим вовне. То есть, например, импульс в моторной коре головного мозга в конечном счете является ответом на импульс из сетчатки, вызванный тем, что глаз что-то увидел.

Но это не так. Многие импульсы, а возможно, большинство импульсов в мозге, не имеют никакого отношения к событиям во внешнем мире. В совокупности мы называем импульсы, возникающие, казалось бы, безо всякой причины, спонтанной активностью.

Одно из объяснений этих «спонтанных» импульсов состоит в том, что они являются следами, эхом того, что произошло мгновением раньше. Возможно, эти «спонтанные» импульсы, которые мы встречали во время нашего путешествия, возникли, когда в поле зрения первый раз мелькнула потрепанная картонная коробка с полуоткрытой крышкой, прежде чем ваши глаза остановились на границах и поверхностях, сложившихся в форму печенья. Заманчивое объяснение, но неполное. Мы знаем, что импульсы и на самом деле возникают спонтанно. Что бы вы ни делали, на протяжении всей жизни нейроны в вашем мозгу самопроизвольно отправляют импульсы.

Многие импульсы, а возможно, большинство импульсов в мозге, не имеют никакого отношения к событиям во внешнем мире. В совокупности мы называем импульсы, возникающие, казалось бы, безо всякой причины, спонтанной активностью

Закройте глаза. В них больше не попадает свет, то есть им ничего не нужно направлять в зрительные зоны коры головного мозга. Можно предположить, что на этом этапе импульсы уходят на заслуженный отдых. Однако нет. Ваша зрительная кора постоянно бомбардируется импульсами, неважно, закрыты глаза или открыты, независимо от того, есть ли перед ними что-то, что можно увидеть, или нет. Действительно, нейровизуализация показывает, что целая сеть областей коры головного мозга парадоксальным образом наиболее активна, когда вы спокойно отдыхаете с закрытыми глазами; а когда вы что-то делаете, эта сеть снижает свою активность. Спонтанная активность в этой сети пассивного режима работы мозга (СПРРМ) не только не является эхом внешнего мира, но даже снижается при взаимодействии с ним.

Теперь рассмотрим сон. Можно наивно предположить, что сон — это «выключение» вашего мозга, что нейроны перестают разговаривать друг с другом. Однако мозг не может этого сделать; в конце концов, во многих странах фиксация того факта, что нейроны перестали отправлять друг другу импульсы, является по закону ключевым элементом определения смерти. На самом деле нейроны во всех структурах вашего мозга продолжают посылать импульсы на протяжении всего вашего сна. В самой глубокой стадии глубокого сна нейроны по всей коре примерно раз в секунду переключаются между вспышками активности и периодами тишины. И они переключаются все вместе, синхронно по всей коре головного мозга, скоординированно отправляя волну импульсов, а затем синхронно замолкая, что представляет собой совершенно противоположную картину по сравнению с нерегулярной, несинхронизированной активностью бодрствующего мозга. Тем не менее в этой фазе медленного сна нейроны кортекса посылают в сумме столько же или даже больше импульсов, сколько и во время бодрствования. При этом во время фазы быстрого сна (БДГ-фазы, от БДГ — «быстрые движения глаз») те же самые нейроны отправляют нерегулярные, нескоординированные импульсы и картина их активности такова, как будто вы бодрствуете. За исключением того, что они не оказывают большого влияния на окружающий мир, потому что мотонейроны в позвоночнике неактивны, глубоко подавлены, блокируя доступ мозга к мышцам вашего тела. Сон, таким образом, наполнен спонтанными импульсами, порожденными не в ответ на входящие сигналы, но все же добавляющими шума и суеты активности.

Эта спонтанная активность наблюдается в ваших нервных клетках с первых дней вашего существования. В развивающемся мозге зародыша и плода, повсюду, в сетчатке, в коре, в полосатом теле, в черной субстанции среднего мозга и в его стволе, нейроны спонтанно посылают импульсы, прежде чем появится что-либо, что могло бы их вызвать. Импульсы в сетчатке и зрительной коре появляются до того, как откроются глаза. Импульсы в сенсорной зоне коры, получающей сигналы от вибрисс, появляются до того, как усы начнут движение.

Возникать эти спонтанные импульсы могут двумя способами: их может генерировать сам нейрон или они могут возникать в группах нейронов, объединенных в сеть

Спонтанная активность мозга по мере развития зародыша и плода имеет множество причин. Она контролирует, сколько нейронов рождается и какие отмирают. Она формирует сами нейроны и сеть соединений между ними. Начальные связи между нейронами в коре кажутся случайными, синапсы появляются везде, где аксон касается дендрита. Насколько далеко нейрон протянет свой дендрит по мере развития, не является жестко генетически детерминированным, но регулируется его собственной активностью. Дерево растет, пока нейрон недостаточно активен, ища новые входящие данные, более многочисленный легион, чтобы легче было довести нейрон до критического уровня. И наоборот, дерево сжимается, если нейрон излишне активен, пытаясь сократить число входящих сигналов, уменьшает легион и затрудняет достижение критического потенциала. Спонтанные импульсы присутствуют в нервной ткани с самого начала формирования мозга в первом триместре беременности.

Несомненно, спонтанные импульсы играют различную роль при формировании мозга у эмбриона, во сне и в повседневной жизни в состоянии бодрствования. Но независимо от их роли возникать эти спонтанные импульсы могут двумя способами: их может генерировать сам нейрон или они могут возникать в группах нейронов, объединенных в сеть.

Кто это сказал?

Здесь мы встречаемся со вторым заблуждением: нейрон всегда нуждается в получении сигналов от других нейронов, чтобы произвести импульс. Если мы видим, что нейрон посылает импульс, то это должно быть вызвано каскадом всплесков потенциала, бегущих по его дендритному дереву, которые, соединяясь в теле нейрона, доводят его до критического уровня, после чего он испускает импульс.

И это тоже не совсем так. Поскольку самым простым способом получить импульсы будет генерация нейроном собственных, не вызванных входящими сигналами импульсов. В буквальном смысле слова спонтанных.

Мы столкнулись с некоторыми из этих странных нейронов в базальных ганглиях. Этот нескончаемый поток ГАМК из выходных нейронов, стена на пути вызывающих движение импульсов, был спонтанной активностью. Непрерывная пулеметная очередь импульсов, мешающих вам танцевать макарену на столе вашего босса, исходит от нейронов, которые настолько любят отправлять импульсы, что делают это, даже лежа в одиночестве в чашке Петри на лабораторном столе. Аккуратно выньте выходной нейрон базальных ганглиев из мозга, и пока вы сможете поддерживать его в живых, он будет выплевывать импульсы с регулярностью метронома каждые 100 миллисекунд или около того.

Аккуратно выньте выходной нейрон базальных ганглиев из мозга, и пока вы сможете поддерживать его в живых, он будет выплевывать импульсы с регулярностью метронома каждые 100 миллисекунд или около того

Как мы узнали в начале нашего пути, импульс рождается из быстрой последовательности открытия и закрытия каналов в мембране клетки. Каналов двух типов: тех, через которые в тело клетки проникает натрий, и тех, через которые из нее откачивается калий. Эта последовательность запускается, когда электрический потенциал нейрона достигает своей критической точки. Таким образом, для того чтобы нейрон создавал собственные спонтанные импульсы без участия других нейронов, его электрический потенциал должен возрасти до критического значения сам по себе. Для этого у нейронов, которые умеют сами поддерживать активность, имеются специальные каналы в мембране, которые обеспечивают создание петли положительной обратной связи; когда напряжение в теле нейрона падает в конце цикла создания импульса, эти специальные каналы медленно открываются, позволяя положительным ионам постепенно накапливаться в нем и снова повышая его потенциал до критической точки, превышение которой порождает еще один импульс и запускает весь процесс заново. Это в точности такой же механизм, как тот, который управляет постоянной пульсацией водителей сердечного ритма, клеток синоатриального узла, чьи спонтанные тактовые импульсы заставляют ваше сердце ритмично сокращаться, поддерживая в вас жизнь.

Мы находим подобные нейроны — водители ритма — по всему мозгу. Они присутствуют во всех частях базальных ганглиев, а не только среди выходных нейронов: хитроумно названное субталамическое ядро (nucleus subtalamicus — участок мозга, спрятанный под таламусом) и бледный шар (globus pallidus) полностью состоят из нейронов — водителей ритма; полосатое тело словно пронизано гигантским интернейроном, задающим ритм. Жизненно важным является ряд водителей ритма, расположенных в мезенцефалоне, среднем мозге, который вырабатывает нейромодуляторы. Бесконечные серии их спонтанных импульсов доставляют свежий запас серотонина, норадреналина и дофамина по всему мозгу. Мы уже сталкивались с примером того, насколько они важны: потеря постоянного источника поступления дофамина в полосатое тело известна как болезнь Паркинсона. Нейроны, отвечающие за ритм, также в больших количествах появляются на очень раннем этапе развития мозга в коре, в сетчатке и в других местах, управляя спонтанной активностью, которая направляет рост нейронов и создание связей. Хотя большая их часть исчезает вскоре после рождения, есть отчеты, что изредка нейроны — водители ритма встречаются даже в развитой коре взрослых мышей.

Бесконечные серии их спонтанных импульсов доставляют свежий запас серотонина, норадреналина и дофамина по всему мозгу

Помимо этих нейронов, задающих ритм и способных полностью самостоятельно генерировать импульсы, есть другие типы нейронов — многословные, болтливые нейроны, которые генерируют больше импульсов, чем требуется. Некоторые нейроны создают импульс после выхода из состояния торможения. Когда они приходят в норму, восстанавливаются после подавления, они отправляют импульс, объявляя всему миру: «Я свободен!» Некоторые болтливые нейроны посылают целую серию импульсов после достижения критического потенциала, опять же благодаря специфическим каналам в мембране, которые открываются первым импульсом и позволяют положительным ионам накапливаться некоторое время, многократно подталкивая напряжение в его теле выше критического уровня для генерации импульса. В коре тоже есть некоторые из этих многословных нейронов, которые могут по-разному проявлять активность, но при этом умеют проявлять ее без внешних подсказок.

Однако спонтанные импульсы, отправленные в отсутствие входящих данных, создают неструктурированную активность, при которой каждый нейрон выполняет свои собственные независимые действия. И за исключением, возможно, очень ранних стадий развития мозга, этой независимой активности недостаточно, чтобы постоянно создавать импульсы по всей сети нейронов. Редких водителей ритма и неумолчных болтунов в коре недостаточно, чтобы вызвать ту спонтанную активность, которую мы наблюдали на протяжении всего нашего путешествия. Нет; источником большей части спонтанной активности является сама сеть.

Обложка: Individuum

Share
скопировать ссылку

Читайте также:

Психофизиолог Илья Захаров — о том, как ваш мозг вас обманывает
Психофизиолог Илья Захаров — о том, как ваш мозг вас обманывает The Village выясняет, как тренировать извилины, чем полезны RPG-игры и как учёные могут объяснить существование интуиции, предчувствий и счастливых совпадений
Психофизиолог Илья Захаров — о том, как ваш мозг вас обманывает

Психофизиолог Илья Захаров — о том, как ваш мозг вас обманывает
The Village выясняет, как тренировать извилины, чем полезны RPG-игры и как учёные могут объяснить существование интуиции, предчувствий и счастливых совпадений

Тэги

Новое и лучшее

«Я попробовал — у меня не получилось»: Истории людей, которые вернулись в Россию

Повестка: Что делать, если останавливают и вручают на улице

Генштаб разъяснил, кого будут призывать. Главное, что мы поняли

«Один большой курьез»: Как прошла Московская неделя моды

От айфона до iHerb: Как сейчас заказать из-за рубежа одежду, технику и витамины

Первая полоса

«Я остаюсь и не хочу умирать»

«Я остаюсь и не хочу умирать»

«Я остаюсь и не хочу умирать»

«Я остаюсь и не хочу умирать»

Границу с Грузией запретили пересекать пешком, на велосипедах и самокатах

Две истории мобилизации на работе: техник из Пулкова и электрик из московского метро
Две истории мобилизации на работе: техник из Пулкова и электрик из московского метро Эти мужчины не воевали, но их уже отправляют на границу с Украиной
Две истории мобилизации на работе: техник из Пулкова и электрик из московского метро

Две истории мобилизации на работе: техник из Пулкова и электрик из московского метро
Эти мужчины не воевали, но их уже отправляют на границу с Украиной

Мы публикуем стихи Артема Камардина
Мы публикуем стихи Артема Камардина Андеграундного поэта пытали полицейские, он арестован
Мы публикуем стихи Артема Камардина

Мы публикуем стихи Артема Камардина
Андеграундного поэта пытали полицейские, он арестован

Генштаб разъяснил, кого будут призывать. Главное, что мы поняли
Генштаб разъяснил, кого будут призывать. Главное, что мы поняли
Генштаб разъяснил, кого будут призывать. Главное, что мы поняли

Генштаб разъяснил, кого будут призывать. Главное, что мы поняли

Что делать в Ереване? Выпуск № 1, сентябрь-октябрь
Что делать в Ереване? Выпуск № 1, сентябрь-октябрь Есть кимчи, помогая Армении, и слушать стендап
Что делать в Ереване? Выпуск № 1, сентябрь-октябрь

Что делать в Ереване? Выпуск № 1, сентябрь-октябрь
Есть кимчи, помогая Армении, и слушать стендап

«Я уезжаю прямо сейчас»

«Я уезжаю прямо сейчас»

«Я уезжаю прямо сейчас»

«Я уезжаю прямо сейчас»

Хроники мобилизации в России, день девятый. Что произошло

Как найти жилье в Ереване
Как найти жилье в Ереване А там вообще осталось что снимать? Квартира или дом? Что с отоплением? Подписывать ли договор?
Как найти жилье в Ереване

Как найти жилье в Ереване
А там вообще осталось что снимать? Квартира или дом? Что с отоплением? Подписывать ли договор?

«Мир кубиков» заменит Lego в России

Мобилизация в России, день восьмой. Что произошло

В США пообещали политическое убежище уклонистам от мобилизации

Вечное 24 февраля. Лев Левченко — о том, что теперь мы будем жить с ****** всегда
Вечное 24 февраля. Лев Левченко — о том, что теперь мы будем жить с ****** всегда Выступление Путина ждали как последнюю серию «Игры престолов»
Вечное 24 февраля. Лев Левченко — о том, что теперь мы будем жить с ****** всегда

Вечное 24 февраля. Лев Левченко — о том, что теперь мы будем жить с ****** всегда
Выступление Путина ждали как последнюю серию «Игры престолов»

Латвия объявила режим ЧС на границе с Россией из-за мобилизации

Бывшие журналисты «Эха Москвы» запустят новое медиа

Центр Москвы перекроют 30 сентября из-за митинга в поддержку референдумов

Срочно в Турцию
Срочно в Турцию Экстренный гид по эмиграции
Срочно в Турцию

Срочно в Турцию
Экстренный гид по эмиграции

Срочно в Кыргызстан
Срочно в Кыргызстан Экстренный гид по эмиграции
Срочно в Кыргызстан

Срочно в Кыргызстан
Экстренный гид по эмиграции

Срочно в Сербию
Срочно в Сербию Экстренный гид по эмиграции
Срочно в Сербию

Срочно в Сербию
Экстренный гид по эмиграции

Финляндия закроет въезд для российских туристов 30 сентября

Коммунальщики и полиция ломают двери в подъездах, чтобы вручить повестки. Об этом написал депутат, но позже удалил пост

Turkish Airlines отменила все рейсы в Сочи, Ростов, Екатеринбург и Минск до 31 декабря 2022 года

Силовики пытали и насиловали гантелей поэта Артема Камардина в центре Москвы — «Новая газета. Европа»

«Просыпайся, бабушка, мне уже не стыдно». Как устроена русская ура-патриотическая поэзия

«Просыпайся, бабушка, мне уже не стыдно». Как устроена русская ура-патриотическая поэзия

«Просыпайся, бабушка, мне уже не стыдно». Как устроена русская ура-патриотическая поэзия

«Просыпайся, бабушка, мне уже не стыдно». Как устроена русская ура-патриотическая поэзия

На фоне мобилизации продуктовым магазинам опять рекомендовали не штрафовать поставщиков. Так уже делали после 24 февраля

Госбанки Турции отказались от использования системы «Мир»

«Пограничники знали фамилии и места каждого»: Пятерых петербуржцев не выпустили в Беларусь

Apple заблокировала приложения почты Mail.ru и «ВКонтакте» в AppStore

Срочно в Казахстан
Срочно в Казахстан Экстренный гид по эмиграции
Срочно в Казахстан

Срочно в Казахстан
Экстренный гид по эмиграции

Что происходило в российских военкоматах за день

«Шел третий месяц нищеты и безнадеги»: Как живет Тихвин, в котором из-за ***** встал градообразующий завод

«Шел третий месяц нищеты и безнадеги»: Как живет Тихвин, в котором из-за ***** встал градообразующий завод

«Шел третий месяц нищеты и безнадеги»: Как живет Тихвин, в котором из-за ***** встал градообразующий завод

«Шел третий месяц нищеты и безнадеги»: Как живет Тихвин, в котором из-за ***** встал градообразующий завод

Миша рисовал поверх свастик кошек в Тбилиси. Кошку приняли за символ российской агрессии, а художнику угрожали ножом
Миша рисовал поверх свастик кошек в Тбилиси. Кошку приняли за символ российской агрессии, а художнику угрожали ножом
Миша рисовал поверх свастик кошек в Тбилиси. Кошку приняли за символ российской агрессии, а художнику угрожали ножом

Миша рисовал поверх свастик кошек в Тбилиси. Кошку приняли за символ российской агрессии, а художнику угрожали ножом

«Раненые и убитые — это не „побочные следствия“ войны, а ее смысл и необходимость»
«Раненые и убитые — это не „побочные следствия“ войны, а ее смысл и необходимость» Отрывок из книги «Разум в тумане войны. Наука и технологии на полях сражений»
«Раненые и убитые — это не „побочные следствия“ войны, а ее смысл и необходимость»

«Раненые и убитые — это не „побочные следствия“ войны, а ее смысл и необходимость»
Отрывок из книги «Разум в тумане войны. Наука и технологии на полях сражений»

«Я попробовал — у меня не получилось»: Истории людей, которые вернулись в Россию
«Я попробовал — у меня не получилось»: Истории людей, которые вернулись в Россию
«Я попробовал — у меня не получилось»: Истории людей, которые вернулись в Россию

«Я попробовал — у меня не получилось»: Истории людей, которые вернулись в Россию

Что делать в Тбилиси? Выпуск № 1, сентябрь-октябрь
Что делать в Тбилиси? Выпуск № 1, сентябрь-октябрь Собирать виноград, слушать джаз и помогать беженцам
Что делать в Тбилиси? Выпуск № 1, сентябрь-октябрь

Что делать в Тбилиси? Выпуск № 1, сентябрь-октябрь
Собирать виноград, слушать джаз и помогать беженцам

The Bell: В аэропортах перестали пропускать мужчин, которые состоят в списках военкомата

Это страшно и уродливо. 12 хороших российских фильмов о войне
Это страшно и уродливо. 12 хороших российских фильмов о войне Нагиев у Невзорова, дебют Бекмамбетова об Афгане и Охлобыстин в антивоенном фильме (бывало и такое)
Это страшно и уродливо. 12 хороших российских фильмов о войне

Это страшно и уродливо. 12 хороших российских фильмов о войне
Нагиев у Невзорова, дебют Бекмамбетова об Афгане и Охлобыстин в антивоенном фильме (бывало и такое)

В военкоматах Москвы и Петербурга мобилизованных зачисляют в тероборону

В казахстанском кинотеатре переночевали более 200 россиян

«Новая газета»: Более 260 тысяч мужчин покинули Россию после объявления мобилизации

Студент журфака МГУ устроил Z-акцию. Как на это отреагировали его однокурсники и вуз

Возвращение в мертвый город: Жители Мариуполя массово едут домой. Почему?
Возвращение в мертвый город: Жители Мариуполя массово едут домой. Почему? «Приехали и все время плачут»
Возвращение в мертвый город: Жители Мариуполя массово едут домой. Почему?

Возвращение в мертвый город: Жители Мариуполя массово едут домой. Почему?
«Приехали и все время плачут»

Молодые пары, которые поженились из-за *****, — об отъезде, дискриминации за границей и отсутствии будущего
Молодые пары, которые поженились из-за *****, — об отъезде, дискриминации за границей и отсутствии будущего
Молодые пары, которые поженились из-за *****, — об отъезде, дискриминации за границей и отсутствии будущего

Молодые пары, которые поженились из-за *****, — об отъезде, дискриминации за границей и отсутствии будущего

Росавиация продлила ограничение полетов на юг до 2 октября

«Один большой курьез»: Как прошла Московская неделя моды
«Один большой курьез»: Как прошла Московская неделя моды За моду взялись «настоящие патриоты»
«Один большой курьез»: Как прошла Московская неделя моды

«Один большой курьез»: Как прошла Московская неделя моды
За моду взялись «настоящие патриоты»

Повестка: Что делать, если останавливают и вручают на улице
Повестка: Что делать, если останавливают и вручают на улице Или приглашают в военкомат через «Госуслуги»
Повестка: Что делать, если останавливают и вручают на улице

Повестка: Что делать, если останавливают и вручают на улице
Или приглашают в военкомат через «Госуслуги»

Улицу в Москве назвали в честь Жириновского

Россияне продолжают поджигать военкоматы

Срочно в Армению
Срочно в Армению Экстренные советы по эмиграции
Срочно в Армению

Срочно в Армению
Экстренные советы по эмиграции

Срочно в Грузию
Срочно в Грузию Экстренный гид по эмиграции
Срочно в Грузию

Срочно в Грузию
Экстренный гид по эмиграции

Когда закроют границу? Вот все версии

Кинотеатр в Казахстане предложил ночлег россиянам

Минобрнауки: Аспиранты тоже имеют право на отсрочку от мобилизации

Более 790 задержанных: Итоги субботних протестов против мобилизации

Четвертый день мобилизации в России. Собрали несколько историй

«Видите этот гондон?», — блогерка Рина Рамзаева ответила пропагандистам, объясняющим, почему не надо бояться мобилизации

Из AppStore пропало приложение с картами «2ГИС»

Финляндия готовится запретить российским туристам въезжать в страну по любым шенгенским визам. Собрали главное

В Петербурге пришли с обысками к фигурантам дела «Весны», журналистке SOTA и фем-активистке

Студентам-медикам в Петербурге неожиданно заменили плановые предметы на «экстренную хирургию и неотложную помощь»