Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - Марк Хамфрис
Что-то не складывается
Многие решения требуют от вас собирать и суммировать данные для каждого варианта выбора. Аккумулировать потоки информации о состоянии внешнего мира, чтобы иметь возможность взвесить, какой вариант действий выбрать. Если где-то в вашем мозгу накапливаются эти данные для выбора, то, скорее всего, именно там, куда сходится вся информация о внешнем мире. Самые одинокие нейроны префронтальной и теменной коры, кажется, являются идеальными кандидатами для этого. Так оно и есть [200].
Рисунок 7.6. Задача со случайным движением точек. Слева: в задаче точки перемещаются внутри круга, движение каждой точки соответствует стрелке между ее текущим положением (белый кружок) и последующим (черный кружок). Задача испытуемого – наблюдать за точками и решать, куда движется больше точек – влево или вправо. Когда множество точек – здесь половина из них – движутся в одном направлении, это легко. Справа: мы можем заставить точки не двигаться в одном направлении, но и в этом случае попросить принять решение, даже если на самом деле правильного ответа нет. Так мы можем увидеть, какая нейронная активность соответствует принятому решению.
Мы знаем это благодаря задаче со случайными точками (рис. 7.6). Помните скучающих обезьян? Что ж, им нужно было принять решение о том, в каком направлении, по их мнению, движутся точки, и затем направить свои глаза в этом направлении. У них было всего два варианта выбора: решить, перемещаются ли точки влево или вправо. И область MT в конце шоссе «Как», заполненная распознающими движение нейронами, идеально подходит для предоставления необходимых данных [201]: если все точки движутся в одном направлении, то все ее нейроны, которые реагируют на это направление движения, начинают яростно отправлять каскады импульсов, как бы предоставляя множество свидетельств того, в каком направлении движутся точки; если же постоянно движутся в одном и том же направлении только несколько точек, то лишь несколько нейронов, которые реагируют на это направление, смогут проявить активность, что станет слабым свидетельством в пользу решения, в каком направлении движутся точки, и будет сопровождаться множеством случайных сигналов от других нейронов, которые реагируют на точки, движущиеся в том направлении, к которому они чувствительны. Чтобы аккумулировать свидетельства для принятия решения, где-то ниже по течению от области MT должно быть место, где все эти сигналы суммируются.
В задней части теменной коры и в участках префронтальной коры, причем обе являются мишенями для аксонов нейронов из области МТ, мы видим именно это [202]. Некоторые нейроны в этих областях увеличивают количество отправляемых импульсов, когда точки движутся в предпочтительном направлении. И так же, как если бы они суммировали доказательства, чем больше точек движется в этом направлении, тем быстрее увеличивается количество импульсов. Затем, когда нейроны, накапливающие информацию о движении в одном направлении, увеличивают свою активность в достаточной степени, достигая некоторого порога, обезьяна переводит глаза в этом направлении. Она приняла решение: точки движутся туда.
Откуда мы знаем, что это решение? Потому что мы можем видеть ошибки, форсировать решение и играть с причинно-следственными связями. Когда обезьяны совершают ошибки, когда они смотрят в неправильном направлении, сначала достигает порогового значения накапливающаяся активность нейронов для этого неправильного направления [203]. Иногда мы показываем обезьяне кино, в котором все точки движутся беспорядочно, без согласованного направления, но все равно просим принять решение; какое бы направление ни выбрала обезьяна, накапливающаяся активность нейронов именно этого направления первой достигает порогового значения. И если мы сами сфальсифицируем причинно-следственную связь, принудительно меняя активность конкретных нейронов, это изменит принятое решение. Стимулируя группы локальных нейронов в зоне МТ, которые реагируют на одно и то же направление движения точек, заставляя их посылать множество импульсов, даже когда они сами не собираются делать этого под воздействием естественных входящих сигналов, мы можем надежно смещать вероятность принятия обезьяной решения посмотреть именно в этом направлении. Как будто накапливающие свидетельства нейроны учитывают и эти дополнительные фальшивые сигналы [204].
Все это похоже на голубую мечту Счетчика, когда отдельные нейроны отправляют друг другу сообщения посредством количества импульсов, ведь как сами свидетельства, так и их накопление являются потоками импульсов – тик-тик-тик… Но парадоксальным образом именно в принятии решений мы можем увидеть всю мощь легиона. Если мы отключим те области теменной коры, которые наиболее богаты нейронами, накапливающими активность перед принятием решения, ничего страшного не произойдет [205]. Обезьяны и крысы продолжают принимать безупречные решения без какого-либо измеримого влияния этих отключений на то, сколько ошибок они совершают, или как быстро они принимают решения, или насколько сложной они находят задачу. Нейроны теменной коры очень хорошо суммируют свидетельства своей импульсной активности. Но, по-видимому, не оказывают на само принятие решения никакого эффекта.
Поскольку настройка на что-то еще не означает исполнения самой функции. Тот факт, что нейрон в ответ на что-то посылает импульсы, еще не означает, что нейрон играет причинную роль в управлении этим чем-то. Нейрон может реагировать на видимую грань, посылать импульсы, предшествующие движению руки, наращивать активность во время задержки сигнала, увеличивать количество импульсов по мере накопления информации, но это не является обязательным условием для любого из этих действий. Мозг является вырожденной системой в математическом смысле; у него всегда есть несколько решений одной и той же проблемы, несколько систем, которые могут выполнять одну и ту же работу, но разными способами. Принятие решений – это та фаза, в которой мы находим явное свидетельство вырожденной системы и где принимает участие огромное количество нейронов, распределенных по большим участкам мозга, по частям префронтальной и теменной коры и важнейшим областям, расположенным ниже коры головного мозга [206], но при этом большую часть которых мы можем безболезненно индивидуально отключать, практически не влияя на само решение [207]. Принятие решения – настолько важная функция, что мозг будет пытаться найти любой способ ее выполнить.
И когда мы оглядываемся вокруг, нас не удивляет, что работа легиона, популяционный код, доминирует в механизме принятия решений, поскольку эти участки префронтальной и теменной коры, отвечающие за выбор, просто набиты темными нейронами второго типа. Немногие нейроны в задней части теменной коры точно соответствуют описанию работы нейрона, в чистом виде накапливающего активность, нейрона с четко выраженным предпочтительным направлением выбора, который постоянно активируется и увеличивает свою активность при наличии точек, движущихся в предпочтительном направлении
