На протяжении столетий в науке и философии господствовала теория «чистой доски» — идея о том, что человеческий разум при рождении представляет собой пустое пространство, которое жизнь наполняет содержанием через опыт и ощущения. Однако последние революционные исследования в области нейробиологии ставят под сомнение этот фундаментальный принцип. Ученые получили доказательства того, что наш мозг изначально запрограммирован сложным образом, а не является пассивным получателем информации извне.
Лабораторный мозг, который думает сам по себе.
Ключевое доказательство этой теории было получено в ходе экспериментов с выращенными в лаборатории органоидами мозга — трехмерными клеточными структурами, которые развиваются без какого-либо влияния извне. Эти миниатюрные подобия мозга существуют в полной изоляции, у них нет органов чувств или какой-либо другой связи с внешним миром. Они никогда ничего не видели, не слышали и не ощущали.
И вот что поразительно: в этих искусственных нейронных сетях спонтанно возникала сложная электрическая активность. Нервные клетки самоорганизовывались в точные, повторяющиеся последовательности срабатывания, которые оставались стабильными на протяжении многих месяцев. Исследователи назвали это явление «основной» последовательностью. Самое удивительное, что эти модели оказались практически идентичны тем, которые наблюдаются в мозге взрослых мышей и людей при выполнении таких задач, как ориентирование в пространстве или воспроизведение воспоминаний.
«Нейронный хронометраж»: врожденная архитектура памяти.
Тщательный анализ показал, что примерно 28% нервных клеток в этих сетях формируют устойчивое ядро — группу «нейронов-хронометристов». Эти клетки срабатывали в одной и той же временной последовательности снова и снова, причем каждый нейрон занимал строго отведенное ему место в этом «расписании». Нейроны, активирующиеся раньше, делали это с высочайшей точностью, а те, что срабатывали позже, имели более широкие временные окна.
Это открытие кардинально меняет представления о формировании памяти и познавательных функций. Оказывается, базовые модели, лежащие в их основе, возникают не только в результате обучения, но и закладываются на самых ранних этапах развития, еще до получения какого-либо чувственного опыта.
Подтверждение от природы: мозг новорожденной мыши.
Чтобы исключить возможность того, что эти последовательности являются ошибкой лабораторных условий, ученые проверили свою гипотезу на срезах мозга новорожденных мышей. В возрасте 12-14 дней, когда глаза у мышей еще закрыты и они не начали активно исследовать мир, в их нейронных сетях уже наблюдались те же самые упорядоченные последовательности. Это особенно важно, потому что данные модели были обнаружены в гиппокампе (зоне памяти и навигации) и соматосенсорной коре (зоне осязания) — то есть в областях, которые еще не получали никакой значимой информации извне.
Химия, которая формирует мысли.
Эксперименты также показали, как формируется эта врожденная архитектура. Баланс между возбуждающими и тормозными сигналами в мозге определяет, какие нейроны станут частью жесткого «позвоночника» последовательности, а какие останутся гибкими. Когда ученые блокировали тормозные сигналы, к основной сети присоединялось больше нервных клеток. Блокировка возбуждающих сигналов полностью разрушала всю структуру всплесков активности. Это демонстрирует, что мозг изначально обладает механизмами для самонастройки и создания сложных вычислительных схем.
Что это значит для нас?
Это открытие рисует новую, более сложную картину нашего развития. Мозг — это не чистый лист, и не жестко предопределенная генетическая программа. Это мощная система, которая рождается с предустановленной базовой архитектурой, которая ограничивает и направляет способы организации информации. Опыт, воспитание и обучение не пишут код с нуля, а скорее выступают в роли программистов, которые настраивают, шлифуют и оптимизируют уже существующее программное обеспечение.
Таким образом, вековой спор «природа versus воспитание» находит новый, удивительный ответ: мы — продукт тонкого взаимодействия заранее заложенных структур и уникального жизненного опыта, который их совершенствует.
