Истинный творец всего. Как человеческий мозг сформировал вселенную в том виде, в котором мы ее воспринимаем - Николелис Мигель Страница 28

С другой стороны, электромагнитные поля также участвуют в считывании этих воспоминаний и их трансляции в распределенные пространственно-временные картины электрической активности нейронов. Таким образом, электромагнитные волны, несущие высокоразмерную гёделевскую информацию, за счет индукции преобразуются в низкоразмерную шенноновскую информацию (см. рис. 3.2), выражающуюся в виде потоков электрических импульсов нейронов, которые легко транслируются в движения тела, речь и другие формы коммуникации, по большей части основанные на цифровых сигналах.

Я считаю, что идею о хранении долгосрочных воспоминаний в распределенном виде по всей ткани коры гораздо легче объяснить с помощью аналого-цифровой модели, чем с помощью одной лишь цифровой. На самом деле без учета аналогового компонента мозга очень трудно понять, каким образом кортикальные сети, характеризующиеся сложной и постоянно изменяющейся микроконнективностью, на протяжении всей жизни буквально мгновенно находят определенный тип информации, необходимый для появления воспоминаний.

Возможная роль нейронных электромагнитных путей в записи гёделевской информации в нервную ткань также согласуется с распространенным мнением о том, что одна из важнейших функций цикла сна заключается в консолидации воспоминаний, накопленных за предшествующий период бодрствования. В целом на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) при смене разных фаз цикла сна можно идентифицировать разнообразные, точно синхронизированные нейронные осцилляции. Во время глубокого сна на ЭЭГ доминируют высокоамплитудные низкочастотные кортикальные осцилляции (0,5–4,0 Гц), известные как дельта-волны. Эти низкочастотные осцилляции многими рассматриваются в качестве основного компонента механизма, снижающего количество нежелательных метаболитов и обеспечивающего их выведение. В ночное время за эпизодами медленноволнового сна следуют краткие периоды быстрого движения глаз (БДГ), когда в активности коры преобладают быстрые гамма-осцилляции нейронов (30–60 Гц), напоминающие осцилляции в фазе бодрствования. Именно в фазе БДГ мы можем видеть сны. Фазу БДГ связывают с консолидацией воспоминаний и моторным обучением. В соответствии с релятивистской теорией мозга, во время цикла сна электромагнитные поля нейронов не только могут обеспечивать связь, необходимую для установления различных состояний синхронности в работе мозга, но также являются движущей силой для формирования воспоминаний, участвуя в процессах консолидации или уничтожения сформировавшихся за день синапсов. В таком контексте сны возникают в качестве одного из побочных продуктов работы аналого-цифрового вычислительного устройства, ответственного за тонкую еженощную настройку микросетей нейронов, необходимую для поддержания и уточнения наших мнемонических данных.

В целом релятивистская теория мозга предлагает новую концепцию биологического механизма рекурсивного аналого-цифрового вычисления для создания сложных и, по-видимому, невычислимых человеческих когнитивных способностей, таких как интуиция, догадки, творческий потенциал и умение решать задачи. Ученые, работавшие над созданием искусственного интеллекта в последние полстолетия, до настоящего времени испытывали непреодолимые трудности в попытках имитировать какие-либо из этих основополагающих человеческих когнитивных функций в цифровом варианте, и потому я называю их невычислимыми элементами. Как обсуждается в главе 6, я предполагаю, что эти и многие другие уникальные ментальные атрибуты человека невозможно ни свести к алгоритмической формулировке, ни симулировать с помощью какой-либо цифровой системы. Однако рекурсивная аналого-цифровая стратегия вычислений в сочетании со способностью физической записи гёделевской информации, которая обладает причинной эффективностью в отношении нервной ткани и легко преобразуется в шенноновский сигнал, может быть элементом нейрофизиологического механизма, лежащего в основе таких ментальных способностей нашего мозга.

Существование аналогового уровня дает мозгу животных еще один уровень пластической адаптации. На самом деле, если электромагнитные поля объединяют кору в континуум нейронов, в принципе, любая часть коры способна опосредовать (хотя бы частично) решение конкретной задачи. Например, когда люди временно или навсегда слепнут, их зрительная кора быстро (за несколько секунд или минут) включается в обработку тактильной информации, особенно когда они учатся читать рельефные знаки шрифта Брайля, водя по ним кончиками пальцев. Если бы это происходило исключительно за счет образования новых связей между ранее не связанными нейронами, было бы трудно объяснить, каким образом зрительная кора так быстро начинает решать новые задачи. На самом деле, если бы наша центральная нервная система опиралась только на цифровой метод функционирования и передачу шенноновской информации через потоки потенциалов действия по нервным клеткам, это вообще было бы невозможно. Путем подсоединения аналогового механизма, описываемого мной и заключающегося в действии электромагнитных полей (со скоростью света) на расстоянии, человеческий мозг, возможно, приобрел мощный дополнительный уровень гибкости и избыточности, позволяющий выполнять такие трюки за кратчайшие отрезки времени.

В соответствии с релятивистской теорией мозга, перцептивный опыт, приобретаемый в моменты бодрствования, требует полного вовлечения биологических соленоидов мозга на высокой синхронной частоте для создания в мозге сложных сочетаний электромагнитных полей, которые в конечном итоге обеспечивают богатство и непредсказуемость нашего осознанного опыта. Незрелость нейронных электромагнитных полей у человека в раннем возрасте может объяснять, почему отчетливое ощущение самих себя появляется у маленьких детей только через несколько месяцев после рождения: это время требуется для созревания количества белого вещества, необходимого для создания достаточно сильных электромагнитных полей, объединяющих мозг в континуум нейронов, на основе которого формируется ощущение самого себя и реализуется главный декартовский принцип нашего вида: сogito ergo sum.

Серьезные нарушения нормального функционирования нейронного пространственно-временного континуума также объясняют возникновение у людей широкого спектра мозговых патологий. Нормальное функционирование мозга опирается на правильную синхронизацию процессов на разных уровнях, и многие, если не все, мозговые нарушения могут быть результатом патологической гипер- или гипосинхронизации различных пространственных компонентов нейронного пространственно-временного континуума. Я не хочу сказать, что не существует генетических, метаболических или клеточных факторов, ответственных за появление этих патологических нейрофизиологических состояний, однако вполне возможно, что главные признаки и проявления любого мозгового нарушения являются результатом неправильной синхронизации нейронов между некоторыми участками нейронного континуума, формирующего центральную нервную систему. Например, за последние десять лет в нашей и других лабораториях было показано, что болезнь Паркинсона связана с появлением у нейронов хронической, умеренно выраженной активности эпилептического типа, которая характеризуется патологическим высокочастотным синхронным возбуждением в бета-диапазоне (12–30 Гц). Эти аномальные осцилляции активности нейронов наблюдаются в моторных сетях фронтальной коры (где локализуются моторные и премоторные зоны), а также в базальных ядрах и таламусе.

После этого открытия в 2009 году сотрудники нашей лаборатории опубликовали статью в журнале Science (см. Fuentes et al.), в которой показали, что при подаче высокочастотных электрических стимулов через микрочип, встроенный в поверхность спинного мозга грызунов (мышей и крыс), удается в значительной степени ослабить заторможенность движений, типичную для болезни Паркинсона. В этих экспериментах клинические проявления болезни вызывали путем генетических или фармакологических манипуляций, приводивших к значительному дефициту дофамина.