Мы видим резкий подъем напряжения, который постепенно сходит на нет по мере ослабевания самого сигнала. Белл показал, что, когда сигнал издает сама рыба, ее мозг одновременно отправляет электрорецепторам второй сигнал:
Он выглядит как первый, разве что перевернут. У него примерно такая же амплитуда, только отрицательная. Когда отрицательный сигнал сталкивается с положительным, они обнуляются. Электрорецепторы ничего не фиксируют:
«Перевернутый», противоположный сигнал называется сопутствующим разрядом – это часть важной нейронной системы, которая помогает мормиридам отличать собственные сигналы от сторонних. Механизм таков: мозг рыбы, посылая командный сигнал, всякий раз отправляет его копию сенсорной системе, которая отвечает за восприятие раздражителей. Копия извещает сенсорную систему о только что отданной команде. Представьте генерального директора, который рассылает письма своим подчиненным. Он отправляет сообщения о новой линии продукции не только в отдел разработки, но и в отдел продаж, чтобы и там знали о его планах. Аналогичным образом копия команды о посылке электрического разряда отправляется в сенсорную систему, предупреждая ее о грядущем электрическом сигнале и ощущениях. Получив копию команды, сенсорная система прогнозирует, чего именно ждать. Тогда появляется сопутствующий разряд – проекция ощущения, которое возникнет у рыбы, когда электричество доберется до ее рецепторов.
Итак, повторим: когда рыба решает подать электрический сигнал, она высылает две копии команды. Одна отправляется в электрический орган и говорит ему «Действуй!», а вторая – в сенсорную систему и сообщает ей вот что: «К твоему сведению, мы испускаем сигнал. Пожалуйста, не обращай на него внимания – он наш». Перед самим сигналом сенсорная система быстро предсказывает, каким он будет. Это предсказание называется сопутствующим разрядом. Благодаря ему рыба подготавливается к сигналу, чтобы безошибочно его узнать.
Нужные сенсорные системы предупреждены. Далее мормирид выпускает электрический сигнал. Электрическое поле распространяется вокруг, а мормирид сравнивает сигнал с сопутствующим разрядом и обнаруживает равенство. Настоящий и предсказанный сигналы обладают одной и той же формой и силой, как на первых двух графиках, приведенных выше. Поскольку полученный сигнал совпадает с ожидаемым, мозг рыбы распознает его как свой, а не как входящее сообщение от рыбы-приятеля. Это, скорее, реакция на отправку сообщения. Сигналы накладываются друг на друга, и рецепторы рыбы ничего не фиксируют. Таким образом, когда рыба сама генерирует электрический сигнал, она не принимает его по ошибке за чужой.
Если бы электрический сигнал все-таки был чужим, процесс происходил бы иначе. Во-первых, импульс был бы неожиданным, а во-вторых, не совпал бы с сопутствующим зарядом. В силу неожиданности сигнала его не с чем было бы сравнивать; сенсорная система не подготовилась бы к нему, ей не поступило бы никаких сообщений, она не стала бы ничего прогнозировать. Сигнал не обнулился бы. Рыба получила бы весть о том, что один из приятелей хочет пообщаться. А может, даже не приятель, а приятельница?
Система сопутствующего заряда помогает рыбе отличать собственные сигналы от чужих. Это спасает от многих недоразумений. Схема ниже резюмирует работу всей системы.
Система сопутствующего заряда сопоставляет ожидаемые ощущения с реальными. Она есть не только у рыб. Сверчки пользуются ей, чтобы не спутать собственное стрекотание с чужим. Певчие птицы, как, например, зяблик, с ее помощью безошибочно отличают свои песни. И конечно же, мы тоже пользуемся сопутствующим зарядом. И на удивление часто. Например, был проведен эксперимент, участники которого одной рукой поднимали емкость с водой. В ходе выполнения задания приборы фиксировали, сколько сил тратят испытуемые. Повторив задание несколько раз, испытуемые отпивали через трубочку немного воды и снова поднимали емкость. Несмотря на осознание того, что теперь она стала легче, они прикладывали столько же усилий, что и раньше. Почему? За время предыдущих попыток система сопутствующего заряда набрала опыт ощущений от подъема емкости (реакции сенсорной системы). Опираясь на него, она начала прогнозировать, сколько потребуется сил, чтобы благополучно поднять контейнер. Поскольку модель была создана до второй серии попыток, когда емкость еще была полной, впоследствии она потеряла актуальность. В итоге испытуемые прикладывали к поднятию контейнера больше усилий, чем требовалось.
Возможно, мы развиваем «мышечную память» отчасти благодаря этому самому процессу. Потренируйтесь попадать баскетбольным мячом в корзину с одной и той же позиции – вам потребуется, допустим, сто попыток, пока не начнет более-менее получаться. Затем возьмите мяч поменьше и продолжите тренировку. Мышцы будут какое-то время привыкать к новому весу, и только потом к вам вернется меткость.
Людям система сопутствующего заряда помогает удерживать глаза в одном и том же положении при поворотах головы (это называется «вестибулярно-глазной рефлекс»), рассчитывать время движения – например, когда вытянуть руки, чтобы в нужный момент поймать мяч. Мы пользуемся им даже в воображении. В главе 3 мы говорили о том, что, когда мы представляем себе определенный двигательный или сенсорный опыт, у нас в голове возникает определенная картинка в зависимости от того, какой была бы сенсорная реакция в реальной жизни. Например, одно из исследований показало, что время, нужное на то, чтобы представить некое действие (вплоть до простейших упражнений), практически совпадает со временем, которое требуется на физическое выполнение этого действия. Это доказывает, что мы очень зависим от внутренних прогнозов.
Но что если система ломается? Представим, что нам попалась электрическая рыба с дефектом в работе системы сопутствующего заряда. Рыба благополучно испускает электрический сигнал и создает сопутствующий заряд, но при попытке сравнить реальную сенсорную реакцию с предполагаемой ошибается. Вместо того чтобы обнаружить совпадение сигналов, она определяет, что они разнятся. Короче говоря, она выдает ложноотрицательный результат. Как это повлияет на восприятие рыбой окружающей действительности? Она не только перестанет узнавать собственные сигналы, но и поверит в то, что с ней говорит другая рыба.
Становится все яснее и яснее, что у системы сопутствующего заряда есть еще одна функция, для нас крайне важная: узнавание собственного голоса.
