Истинный творец всего. Как человеческий мозг сформировал вселенную в том виде, в котором мы ее воспринимаем - Николелис Мигель

Хотя мы, по-видимому, разрешили первое несовпадение – существование зеркальных нейронов в первичной моторной коре, – нас смущало кое-что еще: возбуждение нейронов первичной моторной коры и премоторной коры, за которыми мы следили в экспериментах с Пассажиром и Наблюдателем, не усиливалось при наблюдении за движениями рук, рта или глаз другой обезьяны. Скорее, электрическая активность усиливалась при движениях всего тела, опосредованных искусственным устройством – электронным инвалидным креслом, когда Пассажир вел его через комнату. В отличие от классической постановки эксперимента, применявшейся до сих пор для изучения активности зеркальных нейронов, при которой одна обезьяна остается неподвижной в кресле и наблюдает за действиями другого лица (обычно экспериментатора), мы использовали пару обезьян, взаимодействующих при решении задачи, когда как минимум одна обезьяна (Пассажир) обязательно перемещалась по комнате. Более того, мы одновременно регистрировали активность моторной коры обеих обезьян. Благодаря этой особенности в постановке эксперимента мы впервые имели возможность одновременно регистрировать активность сотен нейронов коры мозга двух обезьян, полностью вовлеченных в решение общей задачи. Выходило, что мы впервые одновременно зарегистрировали предполагаемую активность зеркальных нейронов мозга пары обезьян, вовлеченных в решение общей двигательной задачи с непосредственным социальным взаимодействием.

Тип межмозговой синхронизации кортикальной активности, наблюдавшийся в эксперименте с Пассажиром и Наблюдателем, в современной нейробиологии называют межмозговым сопряжением. За последние десять лет потенциальная значимость межмозгового сопряжения для установления и поддержания социального поведения у животных начала привлекать нейробиологов – произошла настоящая смена парадигмы в исследованиях мозга. В целом такой подход предполагает, что сигналы, производимые мозгом одного индивидуума и принимаемые мозгом другого, могут функционально сопрягать две центральные нервные системы во времени и пространстве. В хорошей и доходчивой обзорной статье об этой новой сфере исследований профессор Принстонского университета Ури Хассон и его коллеги описывают серию примеров ключевых поведенческих реакций животных и человека, происходящих с вовлечением механизма межмозгового сопряжения. Например, певчие птицы в дикой природе обучаются новым песням за счет социального взаимодействия. Хассон с коллегами подчеркивают этот факт, описывая типичное брачное поведение воловьих птиц. Самцы этого вида обучаются песням, вызывающим сильную ответную реакцию у самок, которые сами петь не умеют. Самки одобряют хорошую серенаду легкими движениями крыльев. Это слабое движение крыльев служит мощным синхронизирующим (или усиливающим) сигналом для поющего самца, по-видимому, при участии зеркальных нейронов. Одобренный положительной двигательной реакцией самки птичий Паваротти наращивает усилия и повторяет определенные элементы песни, соблазняя самку. Не останавливаясь на этом, самец начинает выдавать и более сложные песни в надежде привлечь внимание других самок. Это важно, поскольку при выборе самца для спаривания самка ориентируется на то, как на его пение реагируют другие самки (немногое изменилось в стратегиях ухаживания в мире животных с тех пор, как птицы выучились петь).

Общение между двумя взрослыми людьми, использующими речь для обмена информацией, – еще один важнейший пример межмозгового сопряжения и его гигантского влияния на социальные взаимодействия между людьми. Здесь можно привести в пример множество удивительных аспектов человеческой речи, но сейчас я хочу сфокусировать внимание исключительно на ключевом неврологическом атрибуте парного человеческого общения с помощью речи и ее восприятия. Как и любое двигательное поведение, речь возникает благодаря двигательной программе, первоначально формирующейся в моторной коре лобной доли мозга. После загрузки в нейроны ствола мозга, контролирующие мышцы гортани, голосовых связок и языка, эта двигательная программа создает акустический сигнал, который не только повышает и понижает амплитуду, но и меняется с циклической периодичностью на основной частоте 3–8 Гц. Этот диапазон колебаний в целом описывает основной ритм или частоту, на которой в человеческой речи формируются слоги – в диапазоне от трех до восьми слогов в секунду. Это совпадает с тета-ритмом мозга – осцилляциями активности нейронов в диапазоне 3–10 Гц. Более того, группы нейронов слуховой коры человека, принимающие сигналы речи, которую слышит человек, создают подобные тета-ритму колебания в диапазоне частот 3–8 Гц. Как указывают Хассон и его коллеги, наличие сходной колебательной активности в производящей и принимающей речь системах мозга заставило многих теоретиков предположить, что это совпадение в мозговых ритмах может играть важнейшую роль в речевом общении между людьми. В целом, используя сходную амплитуду частот для производства, передачи и обработки устной речи, человеческий мозг обеспечивает оптимальную передачу и даже усиление звуков речи для повышения отношения сигнал/фон, поскольку окружающая среда часто создает помехи. Важную роль ритма с частотой 3–8 Гц в понимании речи дополнительно подчеркивает тот факт, что люди испытывают трудности с пониманием смысла сигналов с колебаниями на частоте выше 3–8 Гц.

Очевидно, что речевое общение – это больше чем процесс обработки звука. Визуальный контакт между взрослыми людьми также улучшает понимание речи. Это связано с тем, что типичные движения рта, которые мы производим для произнесения слов, также в большей или меньшей степени соответствуют тета-ритму. В целом это означает, что, когда мы смотрим на кого-то, кто с нами говорит, наш мозг получает сразу два потока сигналов на частоте 3–8 Гц: один слуховой, другой зрительный. Зрительный поток усиливает акустический сигнал, который, превратившись в электрические сигналы во внутреннем ухе, достигает слуховой коры, где начинается процесс интерпретации речи. В таком случае, в соответствии с идеей Хассона и его коллег, наблюдение за говорящим эквивалентно повышению амплитуды речевого сигнала на 15 децибел.

В целом эти результаты надежно подтверждают гипотезу о том, что в процессе речи за счет синхронизации активности мозга говорящего и слушателя устанавливается межмозговое сопряжение. В рамках моей терминологии это означает, что основанные на речи мозгосети исходно устанавливаются по той причине, что производство, передача и интерпретация аналоговых речевых сигналов опосредованы мозговыми сигналами, существующими в одном и том же частотном диапазоне в мозге того, кто говорит, и того, кто слушает. Следовательно, фактически это совпадение частот является первым условием для объединения мозгов в распределенный органический компьютер – мозгосеть.

Общение между людьми посредством устной речи не только представляет собой канонический пример межмозгового сопряжения, но и позволяет показать, как релятивистская теория мозга объясняет формирование мозгосетей. Как мы видели в главе 5, эта теория предполагает, что связывание множества отделов коры в единый мозг опосредовано электромагнитными полями нейронов. Используя эту способность, релятивистский мозг также опирается на аналоговые сигналы нейронов и в итоге может быстро организовывать и поддерживать стабильные мозгосети. Например, в случае устной речи электромагнитные поля обеспечивают одновременную активацию многих кортикальных (и субкортикальных) областей, необходимых мозгу говорящего для генерации речевого сообщения и мозгу слушателя для обработки и интерпретации сообщения при получении. У слушателя такое мгновенное подключение коры далее позволяет быстро раскодировать и понять синтаксическую и семантическую составляющую сообщения, отправленного говорящим. В результате, как в эксперименте с Пассажиром и Наблюдателем, между участниками устного диалога быстро возникает межмозговая кортикальная синхронизация, которая приводит к функциональному сопряжению их мозгов. Таким образом, в рамках релятивистской теории мозга мозгосети формируются в процессе аналоговой, а не цифровой синхронизации нейронов, опосредованной коммуникационным сигналом. У людей эту важнейшую роль часто играет устная речь. На самом деле можно себе представить, что на примитивном уровне у наших предков гоминидов речь служила в первую очередь сигналом межмозговой синхронизации, а не сложным средством коммуникации, коим она является для нас сейчас.