Нейронный ансамбль — это не группа клеток, склеенных вместе, а временный, функциональный союз нейронов, которые синхронно активируются для решения одной задачи. Это динамически возникающая «команда», которая собирается на доли секунды, чтобы создать образ, мысль или воспоминание, и тут же распадается.
Главный принцип и происхождение термина
Ключевая идея была сформулирована канадским нейропсихологом Дональдом Хеббом в 1949 году и звучит так: «Нейроны, которые вместе активируются, связываются друг с другом» (Neurons that fire together, wire together). Это означает, что если клетка А регулярно участвует в возбуждении клетки Б, связь между ними химически и физически усиливается. Со временем формируется группа настолько прочно связанных друг с другом нейронов, что даже слабого стимула к части этой группы достаточно, чтобы запустить весь ансамбль целиком. Это и есть клеточная основа нашей памяти.
Как это устроено: ключевые свойства
Первое и самое важное — это распределенность. Нейроны одного ансамбля не лежат кучно в одном месте. Они разбросаны по совершенно разным, часто удаленным друг от друга зонам коры и подкорковых структур. Если мы возьмем ансамбль, отвечающий за представление о «чашке кофе», то нейроны, кодирующие ее визуальную форму, будут находиться в затылочной зрительной коре; нейроны, хранящие тактильное ощущение тепла от керамики, — в теменной доле; название «чашка» закодировано в височных речевых зонах; а эмоциональная память об утреннем ритуале — в лимбической системе. Но когда они активируются одновременно, мы переживаем целостную мысль. Это похоже не на папку на жестком диске, а на скоординированную работу команды, люди из которой находятся в разных городах и созваниваются по видеосвязи для выполнения общего проекта.
Второе свойство — избыточность и, как следствие, устойчивость. В каждом таком ансамбле участвует гораздо больше нейронов, чем теоретически необходимо для кодирования информации. Это обеспечивает невероятную надежность. Потеря или гибель даже значительной части клеток не стирает воспоминание полностью — оставшиеся нейроны могут «дотянуть» паттерн активации до узнаваемого образа. Это фундаментальное свойство объясняет, почему память так устойчива к повреждениям и старению: она не хранится в одном уязвимом месте, а как голограмма, распределена по множеству элементов, каждый из которых несет лишь часть образа.
Третье — временность и динамичность. Ансамбль — это не статичная структура, а процесс. Он вспыхивает на короткий промежуток времени, чтобы выполнить функцию (например, вы на секунду представили лицо друга), и сразу же распадается. Нейроны, только что бывшие частью этого ансамбля, моментально освобождаются и могут войти в состав уже совершенно другого ансамбля для следующей мысли. Здесь уместна аналогия с оркестром. Нейрон — это музыкант. Один и тот же скрипач утром может играть в камерном квартете, днем — в составе большого симфонического оркестра, а вечером — аккомпанировать джазовому вокалисту. Инструмент один, нейрон один, а «мелодия», то есть мысль, к которой он принадлежит, — каждый раз разная.
Четвертое — соревновательность. В нашем мозге одновременно и постоянно зарождается множество зачатков разных ансамблей. Это можно представить как шумный зал, где одновременно пытаются заговорить сотни людей. Чтобы мы могли мыслить ясно и не сходить с ума от хаоса, в мозге существуют мощные механизмы торможения, которые подавляют «шумящие», более слабые или нерелевантные ансамбли. Побеждает только один, самый сильный и подкрепленный вниманием паттерн активации, который на мгновение и становится нашей сознательной мыслью. Этот механизм лежит в основе концентрации внимания.
Теперь, если связать это с предыдущей темой, можно сказать так: нейронный ансамбль — это физическое воплощение мысли. Мысль — это не какая-то нематериальная субстанция, а именно процесс синхронной активации этого временного ансамбля. А вопрос «откуда берутся мысли» — это во многом вопрос о том, что именно инициирует, то есть «поджигает», тот или иной ансамбль. Это может быть прямой сенсорный сигнал извне, внутренний физиологический позыв вроде голода или же ассоциативная цепочка, когда активация одного ансамбля через общие нейроны автоматически запускает другой, и одна мысль тянет за собой следующую.