Когда животное запомнит длительность определенного интервала, Мэтелл может попытаться разрушить это знание. В некоторых экспериментах он дает крысе наркотик – возможно, он произведет микроинъекцию удельной дозы амфетамина в какой-нибудь участок мозга, намереваясь проследить, как ускорится или замедлится ощущение времени у животного впоследствии, и заодно выяснить, какие нейронные образования будут при этом задействованы. Также он волен нанести повреждение той или иной мозговой структуре или вовсе разрушить ее, чтобы определить, как изменится восприятие длительности времени у прооперированной крысы. Тонкая манипуляция требует чрезвычайной осторожности, так как легко допустить ошибку; обычно скальпель целит в микроскопический участок ствола головного мозга, который называется компактной частью черного вещества; у крыс его размер не больше пули для духового ружья. «Как и у людей, мозг у крыс устроен по-разному, – утверждает Мэтелл. – В сущности, вы производите слабый выстрел в темноту». Ученый показал мне огромную книгу под названием «Атлас карт головного мозга». На всех страницах поочередно демонстрировались срезы мозга крысы в масштабах до миллиметра, похожие на цветную капусту, препарированную по всем канонам учебника анатомии Генри Грея. По словам Мэтелла, по окончании эксперимента животное подвергают эвтаназии, после чего изымают мозг и изготавливают из него тонкие срезы, которые затем помещают на предметные стекла и просматривают под микроскопом, отмечая возможные отличия от иллюстраций в книге. «Таким образом, мы можем сказать: „Мы метили в такую-то структуру мозга, но куда мы в действительности попали?“»
Существуют и другие методы исследования механизмов обучения крыс определению длительности временных отрезков: в мозг животного имплантируют электроды и ведут учет активности нейронов в то время, когда крыса выполняет задачи таймирования. От экспериментатора требуется ювелирная работа. Мэтелл продемонстрировал мне конструкцию, напоминавшую фибровый меч длиной около двух с половиной сантиметров: небольшая металлическая платформа служила ему эфесом, а от нее расходились по сторонам восемь коротких проводов с электродами на концах. Используя атлас мозга в качестве путеводителя, Мэтелл или студент выпускного курса осторожно вставляет электроды в мозг крысы; провода при этом подключены к кабелю, идущему к верхней части экспериментальной камеры и к записывающему устройству, так что крыса может передвигаться в клетке относительно свободно. При этом регистрируется время появления всех пиков нервной деятельности, и впоследствии они могут быть сопоставлены с поведением крысы.
«Вы как будто взяли микрофон и установили его в комнате, битком набитой людьми, – пояснил Мэтелл. – Только вместо людей у вас нейроны. До вас доносятся самые разнообразные звуки; все нейроны звучат по-разному в зависимости от размера клетки и ее расстояния до электрода».
В какой-то момент Мэтелл остановился у металлического шкафа, извлек оттуда пластмассовый макет человеческого мозга, поставил на стол и начал разбирать его, отделив правое полушарие коры от левого. Внутри, на самом верху ствола головного мозга, торчало мозолистое тело – образование, похожее на сплюснутую поганку, представляющее собой узел нервных волокон, которое выполняет функции сообщения двух полушарий. Затем Мэтелл указал на желудочки – два образования в форме вилочковой кости, помещавшиеся внутри каждого полушария, мешочки, заполненные жидкостью, которые, помимо прочего, обеспечивают амортизацию головного мозга. «Мозг погружен в жидкость и окружен жидкостью, – сообщил ученый. – Желудочки функционируют по принципу амортизационной системы яиц». Под мозолистым телом располагались гиппокамп и амигдала – составные части лимбической системы, где обитают эмоции и память, а также таламус, базальные ганглии и другие подкорковые структуры.
Как представители вида, наделенного способностью мыслить, мы привыкли считать, что главная задача мозга состоит в содействии мыслительному процессу. Хотя мозг играет центральную роль в реализации задачи, в конечном итоге его функции заключаются в том, чтобы помогать нам в прогнозировании будущего, передвигаться в пространстве и выбирать наилучшие телодвижения сообразно ситуации, с которой сталкивается наш организм в данный момент. Для достижения поставленной цели требуется четко определить, какие движения нужно сделать, а для этого, в свою очередь, необходимо сперва собрать достоверные данные о текущей ситуации, и в частности о том, как развиваются события – к каким результатам привели ранее произведенные движения и как изменилось положение дел – к лучшему или к худшему. По этой причине собранная информация циркулирует по мозгу на манер мертвой петли. Сенсорные данные поступают в мозг от глаз, ушей и спинного мозга, затем проходят через отдаленные участки таламуса перед тем, как импульсы начнут распространяться в сенсорных областях коры: к первичной зрительной коре в затылочной доле в заднем отделе мозга, к первичным слуховым зонам коры в обеих височных долях и к соматосенсорной коре в теменной доле, расположенной над затылком. С этого момента потоки сливаются и направляются вниз, к лимбической системе и лобной доле большого мозга. Вентральный кортикоспинальный тракт, который иногда называют путем «что», обеспечивает распознавание природы раздражителя безотносительно его значимости. Что это – пирог или змея? После идентификации раздражителя информация поступает в лимбическую систему, в состав которой входят амигдала и гиппокамп. Лимбическая система оценивает полученные сведения на предмет значимости (насколько сильно вам хочется отведать пирога?) и фиксирует их, если информация сочтена достойной запоминания. Затем данные перемещаются в лобный отдел коры, которая просчитывает возможные решения (когда съесть пирог – перед выполнением домашнего задания или потом?) и расставляет приоритеты, отодвигая на задний план менее значимую информацию, к примеру о недавнем решении сесть на диету. С этого момента импульс отправляется в промоторные и моторные зоны коры, инициирующие моторный ответ, которые локализованы рядом с сенсорными зонами в верхней части мозга.
КАЖДЫЙ НЕЙРОН НАСТРОЕН НА ОПРЕДЕЛЕННУЮ ВОЛНУ. НЕРВНАЯ КЛЕТКА ВЫСТУПАЕТ ДЕТЕКТОРОМ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА, КОТОРЫЙ УЛАВЛИВАЕТ НЕКОТОРОЕ ИЗОЛИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ
Примерно на середине пути находится важная область базальных ганглиев – конгломерат различных структур, включающий полосатое тело (стриатум) и компактную часть черного вещества; нервные импульсы входят в полосатое тело, которое на иллюстрациях в учебнике изображается в виде образования спиральной формы, отчасти напоминающего раковину телефонной трубки. На базальные ганглии возложены функции рационализаторского отдела головного мозга. Если при виде куска пирога моя стандартная реакция заключается в том, чтобы его немедленно съесть, мой мозг вскоре обнаруживает, что можно не петлять по пути «что», раз за разом повторяя стандартную схему действий: идентифицировать пирог как объект желания, решить, стоит ли его есть, а затем схватить и съесть кусок пирога, – а прямо перейти к делу. Распознавая конкретные контуры возбуждения среди нейронов коры головного мозга, базальные ганглии могут предоставить мне желаемое быстрее и заодно освободить архитектуру нейросети для восприятия новых раздражителей. Базальные ганглии отвечают за автоматизацию приобретаемых навыков и формирование привычек и зависимостей.
