Выбрать главу

Другая причина того, что мозг не может полагаться на исчерпывающий генетический план, состоит в том, что ресурсы генома ограниченны. Гены постоянно мутируют на протяжении эволюции, и естественный отбор избавляется от неудачных, но довольно медленно. Большинство эволюционных биологов считают, что естественный отбор может поддерживать лишь такой геном, который не очень велик. Это значит, что генетические планы сложного мозга должны быть спрессованы в минимальный объем, достаточный для его развития и правильной работы. И хотя больше половины генома работает в основном или исключительно в мозге, имеющегося количества генов отнюдь не достаточно, чтобы определить схему связей внутри него.

Программам развития мозга требуется большая изобретательность. Возьмем, например, задачу правильного присоединения каждого аксона (выходного волокна нейрона), связывающего глаза с мозгом. Соседние точки глаза должны быть связаны с соседними точками в мозге (это называется топографическое картирование), и соответствующие области обоих глаз должны располагаться в мозге рядом, но не путаться одна с другой.

Вместо того чтобы давать каждому аксону генетически определенный адрес, мозг млекопитающего организует связи более хитрым способом. Изучая развитие мозга кошек, нейроученый Карла Шац обнаружила, что нейроны сетчатки возбуждаются волнами: сначала в одном направлении, затем в другом[48]. Это значит, что нейроны, расположенные в одном глазу рядом, активизируются примерно в одно и то же время, часто под воздействием одной и той же волны. Но активность аксонов из разных глаз или из отдаленных друг от друга точек в одном глазу не будет коррелировать, потому что волна, активизировавшая один, не затронет другой. Для примера: вы можете представить себе схему рассадки фанатов на стадионе, имея данные о том, кто из них и в какой последовательности встает, создавая «волну» (потому что люди, встающие в одно и то же время, должны сидеть рядом). Так же и мозг может реконструировать схему пространственного размещения нейронов обоих глаз, прислушиваясь к тому, какие наборы входных нейронов активизируются одновременно. Одно из правил научения в нейронных сетях, впервые сформулированное психологом Дональдом Хеббом, гласит: «Нейроны, которые возбуждаются вместе, связаны друг с другом; несинхронизированные нейроны не связаны». Пока волны активности днями и неделями пересекают сетчатку вдоль и поперек, зрительный таламус, расположенный ниже, может образовать слои, каждый из которых связан с одним из глаз, причем соседние нейроны соответствуют соседним зонам сетчатки. Теоретически кора больших полушарий может строить собственные связи точно так же[49].

Какие части мозга на самом деле используют технику самоинсталляции — это другой вопрос. Зрительная система, похоже, не нуждается в механизмах построения топографически организованных связей; грубая топографическая схема развивается под прямым контролем генов. Некоторые нейроученые верят, что технику «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» можно использовать, чтобы сделать картирование более точным или чтобы разделить информацию, поступающую от правого и левого глаза[50]. Это предположение тоже оспаривается, но давайте примем его за истину и посмотрим, к чему это нас приведет.

Процесс «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» теоретически мог бы запускаться от того, что глаза созерцают мир. Мир имеет линии и контуры, стимулирующие соседние части сетчатки одновременно, что обеспечивает мозг информацией, необходимой для установки и тонкой настройки стандартной карты. Но в случае с кошками Шатц система работала вообще без поступления информации из внешнего мира. Зрительная система развивается в беспросветной темноте утробы, прежде чем откроются глаза животного и прежде чем палочки и колбочки свяжутся друг с другом и начнут функционировать. Волны активности сетчатки генерируются ее тканями эндогенно в течение того периода, в который зрительная зона мозга должна сформировать свои связи. Другими словами, глаз генерирует тестовое изображение и мозг использует его для завершения своей собственной сборки. Обычно аксон, идущий из глаза, несет информацию об объектах внешнего мира, но программа развития заставляет эти аксоны доставлять также информацию о том, какие нейроны идут из того же глаза или места в глазу. Грубая аналогия пришла мне на ум, пока я наблюдал, как настройщик кабельного телевидения определяет, в какую комнату ведут кабели от оборудования, размещенного в подвале. Он присоединил генератор звука, который еще называют «пищалкой», к кабелю в спальне и побежал вниз, чтобы проверить сигнал на каждом конце пучка проводов, торчащих из стены. Хотя кабели должны передавать телевизионный сигнал наверх, а не звуковой вниз, в процессе отладки их можно использовать и таким образом, потому что свойства кабеля это позволяют. Вывод очевиден — открытие, что развитие мозга зависит от его активности, может ничего не говорить об опыте или научении, кроме того, что мозг, создавая связи, использует в своих интересах собственную способность передавать информацию.

вернуться

48

 Catalano & Shatz, 1998; Crair, Gillespie, & Stryker, 1998; Katz & Shatz, 1996.

вернуться

49

 Catalano & Shatz, 1998; Crair, Gillespie, & Stryker, 1998; Katz & Shatz, 1996; Stryker, 1994.

вернуться

50

 Каталано и Шатц, 1998; Страйкер, 1994.