Читать книгу Мозг: чердак, лабиринт или опора для шляпы? - - Страница 8

Отвечает Александр Форнито, доцент из института когнитивных и клинических нейронаук Монаша в Мельбурне, Австралия:

Человеческий мозг – уникальная и очень сложная сеть, состоящая из более 86 млрд нейронов, которые связаны между собой при помощи 100 млрд синапсов. Коннектом – это обширная карта таких связей, т. е. «схема проводки» мозга.

Современный уровень технологий не позволяет нам составить карту нейронных связей мозга, которая включала бы абсолютно все нейроны и синапсы. Вместо этого, используя, например, магнитно-резонансный томограф, ученые могут картировать связи между областями мозга размером в несколько миллиметров, которые состоят из тысяч нейронов.

На таком макроскопическом уровне каждая область мозга содержит специализированные нейроны, вместе обеспечивающие отдельные функции, которые в свою очередь вносят вклад в когнитивную деятельность человека. Так, разные области зрительной коры содержат нейроны, обрабатывающие определенный вид зрительной информации, например ориентацию линии или направление ее движения. Одни области мозга участвуют в обработке информации (звук, запах, прикосновение) от остальных органов чувств, в то время как другие контролируют движение, отвечают за эмоциональные реакции и т. д.

Все эти функции не существуют в изоляции, а интегрированы друг в друга для обеспечения единого и ясного восприятия мира. Считается, что такое слияние функций происходит при синхронизации активности разных популяций нейронов. Пучки нервных волокон, соединяющих разные области мозга, как провода в коннектоме, служат основой для синхронизации активности нейронов. Благодаря такому построению связей активность мозга больше похожа на слаженную симфонию, а не на непонятную какофонию.

Если нейронные связи нужны для координации нейронной активности, можно ли предположить, что у людей с различающейся структурой нейронных связей будут и разные когнитивные способности? Некоторые исследования показали, что люди с хорошо развитыми связями между областями мозга, интегрирующими информацию, лучше выполняют тесты на общий интеллект. При этом пациенты с различными расстройствами, например шизофренией, имеют менее развитую структуру нейронных сетей. Повреждение области мозга, тесно связанной со многими другими областями, приводит к особенно выраженным когнитивным нарушениям. Эти данные указывают на то, что нейронные связи в мозге вносят значительный вклад в обеспечение когнитивной деятельности.

Однако структура мозга не полностью определяет его функции. Если бы это предположение было верным, наш мозг был бы вовлечен в бесконечную циклическую активность, без какой-либо способности к обучению или приспособлению к новым условиям. Вместо этого коннектомы создают основу для модуляции и координации активности разных популяций нейронов, обеспечивая тем самым временные и многообразные объединения для слаженной работы.

Такие функциональные связи возникают и исчезают, как водовороты в течении реки, способствуя формированию новых связей или исчезновению неиспользуемых. В итоге структура связей мозга и его функции вместе образуют некий симбиоз, когда когнитивная деятельность зависит как от точности образования связей в коннектоме, так и от динамических паттернов нейронной активности в этих сетях.

Исходно опубликовано в Scientific American MIND

28 (1); 72–73 (январь/февраль 2017)