Хотя отдельные сенсорные нейроны определяют то, как мы воспринимаем стимул, существуют также нейроны-хабы, распределенные по всему мозгу. Эти нейроны получают входящие сигналы от многих других субпопуляций нейронов. Кроме того, есть группы нейронов, которые запрограммированы отвечать совместно на тот же самый стимул. Вместе они передают сигналы с бо́льшей частотой и интенсивностью, чем когда реагируют на стимул по отдельности.
Таким образом, ответ мозга на стимулы является исключительно коллективным мероприятием, в котором различные нейроны активируются различными видами сенсорных входных сигналов и различные сети нейронов активируют друг друга. Чем чаще нейроны совместно возбуждаются, тем сильнее становится их связь друг с другом. Это хорошо сформулировано в аксиоме, известной как правило Хебба
[4]: между нейронами, которые возбуждаются одновременно, возникает прочная связь.
Подобным же образом, когда мы испытываем повторное воздействие стимула, который активирует определенный нейрон, его реакция становится более выраженной. Таким стимулом может быть лекарство или наркотик, определенная песня или насмешливый взгляд коллеги. Если две характеристики стимула присутствуют одновременно – зрительный сигнал и, например, связанное с ним воспоминание, – то нейроны, настроенные на одну характеристику, могут постепенно связываться с нейронами, настроенными на другую.
Как только между двумя нейронами или двумя группами нейронов устанавливается связь, они приобретают способность активировать друг друга. Так, когда одна группа нейронов возбуждается в ответ на стимул, вторая группа с большей вероятностью тоже перейдет в возбужденное состояние. Подобная связь наблюдается в областях мозга, которые обрабатывают информацию из множественных сенсорных источников – например, нейрон в зрительной коре, настроенный на красный цвет, и нейрон в слуховой коре, настроенный на определенную тональность, могут связаться друг с другом в префронтальной коре, области мозга, где, как считается, формируются наши мысли и решения. Свяжите эти два сенсорных входных сигнала с воспоминанием о «скорой помощи», и вы получите четкий пример правила Хебба.
Хотя некоторые нейроны активируют другие, примерно половина наших нейронов выполняет противоположную функцию: они подавляют возбуждение. Вместо того чтобы снижать степень поляризации мембраны нейрона, вызывая его активацию, эти нейроны вызывают гиперполяризацию, затрудняя передачу сигнала. Химические вещества, способные усиливать или ослаблять ответ нейронов, известны как нейромедиаторы. К ним относятся в том числе допамин, серотонин и норадреналин.
Между нейронами, которые возбуждаются одновременно, возникает прочная связь.
Пучки нейронов образуют сеть, или нервный паттерн. Эти сети могут возбуждаться совместно или последовательно и могут контактировать друг с другом через различные области мозга. Еще более разветвленными являются сети, которые соединяются с другими сетями и, подобным образом, возбуждаются или тормозятся нейромедиаторами. Каждая взаимосвязанная сеть выполняет определенную функцию, например запускает движение или воспринимает физическое ощущение в организме. Эти сети коры головного мозга взаимосвязаны и никогда не работают независимо.
Нейроны в различных областях головного мозга генерируют импульсы с различными частотами. Эти частоты связаны с разными функциональными состояниями, такими как движение или сон. Сложные взаимодействия, которые определяют ответ нейронов на любой стимул, формируются и частотой, и амплитудой передаваемых сигналов, в пределах сети или вне ее. Мы получаем все больше доказательств, что выборочное внимание использует соотношения частот для усиления значимой и подавления незначимой и отвлекающей информации.
* * *
На биологическом уровне захват является результатом нервных паттернов, которые создаются в ответ на различные переживания. Первый опыт, или переживание, может привести к созданию уникальной нервной сети, связанной с определенными чувствами и действиями, и, в свою очередь, эти нервные сети могут вызывать эмоции и физическую реакцию. Реакция нейронов и постепенное создание нервных паттернов не является статическим, или неизменным, процессом. Нейроны могут менять свою настройку в соответствии с переживаниями; когда информация, поступающая к нейрону, изменяется, также меняется и его ответ. Это делает возможным обучение новому. Часто называемая нейропластичностью, эта идея все увереннее заменяет широко распространенное в свое время представление о том, что мозг взрослого человека не способен изменяться.
Захват основывается на нашей способности к выборочной реакции на специфические стимулы. Когда что-то завладевает нашим вниманием – когда свет падает на Брюса Спрингстина, стоящего на сцене, и льются первые ноты песни «Рожденный бежать», – наши нейроны энергичнее отвечают на этот особенный стимул, чем на толчки толпы или жар от софитов. Когда Спрингстин начинает петь, мы сосредотачиваемся на особых стимулах, потому что сети нейронов, позволяющие нам осмысливать мир, не реагируют одинаково на все, что нас окружает. Напротив, эти сети позволяют нам различать то, что имеет большее и меньшее значение в настоящий момент, что является лишним или угрожающим. Они образуют каналы связи для нашего внимания, направляя его в надлежащем направлении. Это называется избирательным вниманием, и это прямой путь к осознанности.
Однако, даже если мы не будем сознательно обращать внимание на стимулы, наши нейроны все равно отреагируют на них. Например, нейроны, которые возбуждаются в присутствии визуальных стимулов, остаются в возбужденном состоянии, пока наши глаза открыты: несмотря на то что мыслями вы витаете в стороне от книги, которую держите в руках, вы продолжаете взглядом фиксировать слова на открытой странице. В поле нашего зрения попадает так много объектов, что мы не можем обработать их все за один раз: слишком много стимулов постоянно борются за наше внимание. Мы используем механизм избирательного внимания для усиления сигнала нейронов, чтобы определенные стимулы привлекли больше внимания или же, наоборот, подавляем сигналы, которые нет нужды рассматривать.
Спусковым крючком для реакции нейронов является не только сенсорный или внешний стимул – мысли и чувства также могут активировать возбуждение нервных клеток. Отдельные нервные сети реагируют на внешние и внутренние стимулы и имеют элементы управления, которые позволяют нам переключать внимание с одного стимула на другой.
Существуют два самостоятельных, но тесно взаимосвязанных пути передачи сигналов, каждый из которых управляется своей сетью нервных клеток: восходящий и нисходящий. Нисходящие процессы, контролирующие внимание, протекают в тех областях мозга, которые имеют дело с сенсорными входными сигналами, а также в областях, обучающихся определенным образом реагировать на задачи. Нисходящие процессы часто играют роль в принятии решений. Большинство отделов мозга участвуют в нисходящих процессах того или иного рода.
