Семь с половиной уроков о мозге. Почему мозг устроен не так, как мы думали

Есть и еще одна любопытная особенность: достижение одной и той же цели могут обеспечивать разные группы нервных клеток. Попробуйте прямо сейчас потянуться рукой к чему-нибудь, что находится прямо перед вами, например к телефону или шоколадному батончику. Теперь верните руку в прежнее положение, а затем опять потянитесь к тому же предмету. Даже такое простое движение, если его повторить несколько раз, каждый раз будет выполняться при помощи разных скоплений нейронов. Этот феномен называется «вырожденностью».

По мнению ученых, вырожденность существует в любой биологической системе. Так, разные комбинации генов могут отвечать за один и тот же цвет глаз. Без вырожденности не обходятся ни обоняние, ни иммунная система. Если вновь провести аналогию с транспортом, то, например, из Лондона в Рим можно долететь, используя услуги разных авиакомпаний, разными рейсами, разными самолетами, в которых будут разные бортпроводники и разные места. А еще второй пилот может заменять основного. Вырожденность в мозге выражается в том, что наши действия и восприятие осуществляются разными путями. Так, всякий раз, когда вы чего-то боитесь, страх возникает как результат активности разных групп нейронов.

Итак, представление мозга как сети позволяет понять многие аспекты его работы — от медленных изменений за счет пластичности до более стремительных перемен, возникающих благодаря нейротрансмиттерам и нейромодуляторам, и способности нейронов выполнять разные функции.

Сетевая организация дает и еще одно преимущество. Она наделяет мозг особым, ключевым для нашего мышления свойством — сложноструктурностью. Речь идет о способности мозга формировать внутри себя невероятное множество различных нейронных паттернов.

В общих чертах эта сеть — система из большого количества частей, взаимодействующих между собой и осуществляющих множество непохожих друг на друга видов активности. Пример такой системы — авиационное сообщение между разными странами, так как его слагаемые — агентства по продажам билетов, авиадиспетчеры, пилоты, самолеты, наземное обслуживание пассажиров и т. п. — находятся в постоянной взаимосвязи, чтобы вся структура функционировала эффективно. Работа подобных сложных сетей — это всегда нечто более масштабное, чем просто сумма активностей их частей.

Сложноструктурность позволяет нашему мозгу быть гибким в любой ситуации. Мы имеем возможность мыслить широко, абстрактно, обогащать свою лексику, рисовать в воображении будущее, разительно отличающееся от настоящего, использовать творческое мышление и придумывать идеи, на основе которых в дальнейшем можно будет создавать, например, самолеты, висячие мосты и роботы-пылесосы. Сложноструктурность помогает думать о чем-то более масштабном, например о космосе, а еще анализировать прошлое и предсказывать будущее так, как это недоступно ни одному из животных. Все это мы можем делать не только благодаря сложному строению мозга; у многих других видов животных он тоже устроен непросто. Сложноструктурность — критически важный компонент этих способностей.

В чем именно заключается сложноструктурность мозга? Представьте себе миллиарды нейронов, каждый из которых посылает сигнал целому ряду других нейронов — при помощи нейротрансмиттеров, нейромодуляторов и иными способами. Так в целом выглядит активность нашего мозга. Сложноструктурность в данном случае означает, что мозг способен создавать из небольших частей своих старых паттернов огромное количество новых. Благодаря этому сеть нейронов, непрерывно «вспоминая» виды поведения, оказавшиеся полезными в прошлом, и пробуя формировать новые, эффективно управляет всем телом в непростой, все время меняющейся окружающей среде.

Степень сложности системы определяется тем, какой объем информации она способна обрабатывать, изменяя свою конфигурацию[38]. В этом смысле, скажем, сеть международных авиасообщений крайне сложная. Пассажиры имеют возможность полететь почти в любую точку мира, сочетая разные рейсы. Когда открывается новый аэропорт, система международных аэропортов способна переформировать себя, чтобы подключить его к общей сети. Если же один из аэропортов пострадает от воздействия стихии, некоторые рейсы отменятся или будут отложены, но в итоге система авиасообщений сможет перестроиться и найдет способ восстановить привычный ритм работы. Любые менее сложные системы неспособны достаточно эффективно менять свою конфигурацию. Например, если бы для каждого маршрута существовал всего один план полета, а все самолеты вылетали бы из одного и того же хаба, то, выйди этот хаб из строя, и работа всей системы авиасообщений сразу застопорилась бы.