Нейронный мир – полное объяснение эмпирической реальности. Введение

Нейронный мир зиждется на четырёх столпах: 1) на строительных блоках, создающих его форму и структуру – нейронах; 2) на сцепляющем клее, придающем ему относительно устойчивую форму – нейромедиаторах; 3) на глиальных клетках, миелинизирующих нейроны и следящих за «чисткой» нейронных систем; 4) на электромагнитной синхронизации нейронов, связывающей отдельные нейросети и сгустки нейронов в ходе процесса синтеза нейронного мира. В соответствии с этим можно рассматривать НМ с четырёх плоскостей, каждая из которых вносит вклад в конвергирующий химико-физический танец, начинающийся ещё в перинатальном периоде и заканчивающийся со смертью мозга.

1. Нейроны классифицируются по различным параметрам, но здесь остановимся на структурном компоненте, в связи с которым выделяют:

1) Безаксонные

2) Униполярные

3) Биполярные

4) Мультиполярные

5) Псевдоуниполярные

Нейроны разделяются и по количеству отростков, и по дендритам (звездчатые и пирамидальные), и по связям (вставочные и мотонейроны), и по длине аксона (клетки Гольджи 1 типа, нейроны локальных сетей), и по экспрессии генов, однако в данном контексте следует помнить самое важное: нейроны, связываясь вместе, образуют нейросети, которые представляют строительные единицы нейронного мира.

2. Согласно химическим свойствам нейромедиаторов, разделим их на:

1) Низкомолекулярные – быстродействующие нейромедиаторы, что синтезируется из поступающей пищи, например, ацетилхолин: характер рациона питания воздействуют на количество низкомолекулярных нейромедиаторов.

2) Пептидные – пептидные нейромедиаторы, которые образуются на рибосоме нейрона, а упаковываются в мембрану – в аппарате Гольджи. За их транспорт отвечают микротрубочки. Процесс их синтеза и транспорта происходит очень медленно в сравнении с низкомолекулярными: посему они действуют медленно. Они участвуют в обучении, формируют привязанность самки к детёнышу, регулируют приём пищи, утоление жажды, удовольствие и боль. Нейропептиды являются метаботропными – не оказывают влияние на мембранный потенциал постсинапсической мембраны.

3) Липидные – преимущественно эндогенные каннабиноиды, синтезирующиеся на постсинапсической мембране и воздействующие на рецепторы пресинапсической мембраны – являются производными ненасыщенных жирных кислот: анандамид и 2-арахидоноилглицерин (2-AG). Они действуют как ретроградные нейромедиаторы, снижая количество низкомолекулярного нейромедиатора, т.е. интенсивность входящего сигнала.

4) Газообразные – оксид азота (NO), сероводород (H2S), оксид углерода (CO): газы расширяют спектр биохимических моделей регулирования НМ. Синтезируемый газ диффундирует из клетки, замедляя её метаболизм.

5) Ионные – последние данные предполагают (McAllister, Dyck, 2017), [158], что цинк является нейромедиатором: ионы цинка активно участвуют в синапсическом метаболизме, взаимодействуя с различными рецепторами.

3. Нейроглия делится на следующие типы клеток:

1) Эпендимальные клетки (эпендимоциты) – вырабатывают спинномозговую жидкость, выстилая стенки мозговых желудочков.

2) Астроциты – выполняют множество задач, но в основном – опорные: поддерживают и восстанавливают нейроны; составляют часть гематоэнцефалического барьера, участвуют в образовании рубцов после травм; отростки астроцитов обеспечивают обмен питательными веществами между кровеносными сосудами и нейронами; астроциты повышают активность нейронов, передавая сигналы от нейронов к сосудам и усиливая кровоток.

3) Олигодендроциты (олигодендроглия) – производят миелинизацию нейронов в ЦНС: у олигодендроцитов выростов меньше, чем у астроцитов.

4) Мантийные глиоциты – выполняют контроль микросреды симпатических ганглиев.

5) Микроглия – производная глиобластов, т.е. образуется из клеток крови и выполняет опорную, разграничительную, трофическую и секреторную функции: поступает из крови, реализует защитную функцию, утилизируя отмершие клетки. Составляет 20% всех глиальных клеток. В ходе фагоцитоза микроглия поглощает чужеродные ткани и мёртвые клетки мозга.

6) Шванновские клетки – оборачивают периферические нервы, образуя миелин, а также участвуют в поддержании питания нейрона, утилизации выделений. В случае разрыва аксон нейрона ПНС погибает, но шванновские клетки делятся, повторяя путь аксона и реконструируя его структуру, в результате чего нейрон образует новые отростки, которые проникают в «скелет», созданный шванновской клеткой.

Весь нейронный мир разрастается из единых стволовых клеток-предшественниц: и нейроны, и глиальные клетки возникают из качественно одной стволовой клетки: её дальнейшее развитие зависит от воздействия химических веществ и генов, определяющих переход в нейрон либо в глию.

4. Электромагнитные ритмы связывают модели НМ воедино, создавая видимость целостности и прозрачности (транспарентности) их свойств. Подробное описание основных ритмов представлено в гл. 2.

2. Нейронный мир: основные модели

Перед началом описания важно установить значения используемых терминов (https://ridero.ru/link/SQHeZjQd7ciLb6xsWCxe0): модель нейронного мира (МНМ) – учение, а модели нейронного мира – модули, из которых состоит НМ. Нейронный мир распадается на две базовые модели: 1) модель мира; 2) я-модель, создаваемую любым мозгом: будь то муха, акула, шимпанзе либо корова. Мозг всех землян моделирует НМ однородно, что следует из факта качественного единства мозговых ритмов во всех ЦНС [7, стр. 230]. Модель мира можно рассмотреть с двух уровней: 1) эмпирического (ЭМНМ), который содержит все сенсорные модальности, формирующие ЭМПНМ (эмпирическую модель пространства НМ), ЭММНМ (эмпирическую модель материи), ЭМВНМ (времени), ЭМПрНМ (причинности), ЭМРНМ (речи): например, ЭМПНМ распадается на а) ЭВМПНМ (визуальная модель пространства); б) ЭАМПНМ (аудиальная); г) ЭКМПНМ (кинестетическая); д) ЭОМПНМ (обонятельная); е) ЭВкМПНМ (вкусовая). Точно такие же модели содержит ЭММНМ; 2) абстрактного (АМНМ), заключающегося в диссоциации содержания эмпирических моделей посредством менее интенсивной активации тех же нейронных сетей, которые опосредуют эмпирические модели: например, АВМПНМ (визуальная) представляет диссоциацию ЭВМПНМ, т.е. менее интенсивную активацию нейросетей зрительной системы (не первичной зрительной коры), включающих дорсальный и вентральный потоки, соответственно, теменную и височную доли. Это справедливо в отношении любой связи ЭМНМ – АМНМ. Т.е. аудиальное воображение (ААМНМ) – это активация вторичной слуховой коры (A2) [13, стр. 361]. Этот механизм верен в отношении диссоциации всех эмпирических моделей НМ (ЭМНМ).

Общая схема НМ демонстрирует дифференциацию модулей, исходящих из базовых моделей, но это разделение условно и необходимо для наиболее детального описания НМ, тогда как в мозге наличествует единый нейронный процесс, лишенный целостности и состоящий из 87 миллиардов функциональных клеток и квадриллионов синапсов, чем и детерминируется иллюзия двойственности, характерная для нейронных миров всех землян.

Рис. 2 Общая схема НМ [18] (https://ridero.ru/link/6q85hSuifvgSnoFGuIJBF)

2.1. Общий принцип моделирования НМ

Нейронный мир основывается на электрической и химической активности нейронов, но не следует упускать из виду важнейший аспект, придающий НМ устойчивость – электромагнитную синхронизацию «мозговых соленоидов», как их назвал М. Николелис. Скорость проведения потенциалов действия (ПД) – 120 м/с обеспечивает гибридный аналоговый вычислительный механизм, заключающийся как в волновой интерференции, так и синхронизации, т.е. в причинностном взаимодействии ритмов, которые закладывают основание транспарентности НМ [1, стр. 95].

Электромагнитные ритмы – это схемы активации нейронов, связывающие кортикальные и субкортикальные сети в единую систему, создающую нейронный пространственно-временной континуум. Так, эксперимент, проведённый коллегами Николелиса, подтвердил, что после возбуждения небольшого набора нейронов с образованием единого потенциала действия, вся сеть распределённых в коре нейронов достигает синхронизации, создавая идеальные ритмические колебания [1, стр. 138]. Это наблюдение исходит из двух механизмов синхронного ритма, который зиждется на однородном принципе нейронной причинности: 1) ритм задаётся водителем ритма, подобно тому, как оркестр управляется дирижёром, где в роли дирижёра может выступать, например, таламус, проецирующийся во все области неокортекса либо ретикулярная активирующая система (РАС), ингибирующая бета-ритм в неокортексе, тем самым активируя НМ; 2) ритм представляет одновременную активность многих нейросетей, формирующих интерферирующие области возбуждения [8, стр. 231].

Магнитные мозговые поля обеспечивают транспарентность НМ за счёт синхронии: ТМС подтверждает тот факт, что воздействие на создаваемое мозгом поле приводит к наблюдаемым изменениям характеристик НМ. С помощью ТМС можно усилить 1) эффект резиновой руки – иллюзию, заключающуюся в обмане мозга на уровне модели тела и модели мира, когда резиновая рука интерпретируется мозгом как собственная [1, стр. 148]; 2) уменьшить фантомные боли через десинхронизацию ритмов, моделирующих фантомные переживания, которые для мозга то же, что и рецепторные; 3) улучшить реакцию в случае левостороннего пространственного игнорирования, что доказывает возможность воздействия на НМ через нарушение ритмов и, конечно, подтверждает фундаментальную значимость оных [1, стр. 155].

Объективную материю, формирующую нейронную материю (ЭММНМ – эмпирическая модель материи НМ) и все иные модели НМ, следует рассматривать с различных уровней, которые объединяются благодаря электромагнитной активности.

Табл. 1 Уровни организации НМ [1, стр. 143]

Это разделение полезно для того, чтобы продемонстрировать, что НМ лишён всякой целостности. Каждый более детальный уровень, в свою очередь, обусловлен ещё более детальным. И так до бесконечности, поскольку существование неделимых частиц логически и эмпирически противоречиво. Электромагнитные поля объединяют все эти уровни, моделируя я-модель и модель мира. Исходя из того, что невозможно установить конкретные зоны путём стимуляции мозга, ответственные за комплексные переживания – эмоции и иные аспекты НМ, следует, что они распределены в нейросетях и обретают значение лишь в результате синхронизации, складываются из миллионов нейронов, подобно пазлу.

Из этого достоверно следует, что электромагнитная синхронизация образует единое коммуникативное пространство сообщения между сетями и зонами мозга, регулируя отношения одной сети к другой и тем самым обеспечивая стабильность того или иного аспекта НМ в зависимости от конкретно взятого пучка нейронов. Если бы синхронизация была просто побочным продуктом активности нейронов, то при десинхронизации не выпадали бы соответствующие аспекты НМ, но всё как раз наоборот: стимуляция мозговых полей магнитной катушкой ТМС ведёт к изменению подавляемого/стимулируемого аспекта НМ, что свидетельствует в пользу их основополагающей роли в создании НМ: через ТМС-стимуляцию мы можем подавить любой аспект НМ – модель тела, если направим катушку в зоны S1— S2 и т. д. [1, стр. 158].

Нейронные ритмы колеблются от низкочастотных (0,01 Гц), до высокочастотных – до 1000 Гц [13, стр. 160]: каждый ритм вносит определяющий вклад в поддержание НМ либо его подавление. И низкочастотный, и высокочастотный ритмы могут быть как низкоамплитудными, так и высокоамплитудными, что демонстрирует интенсивность активности нейронных ансамблей. Ритм отражает синхронию нейронов, поэтому изучение нейронных колебаний имеет огромное значение для описания свойств НМ, поскольку одновременная активация групп нейронов сообщает о нейронном мире больше, чем активность частных нейронов. Однородность ритмов, не зависящая от объема мозга, доказывает единство нейронных миров всех животных: например, альфа-ритм одинаков у морской свинки, макаки, хомяка, свиньи и человека. То же самое справедливо в отношении всех остальных ритмов. Закономерно, что у остальных животных, чьей мозг создаёт НМ, ритмы одинаковы, поскольку иначе невозможен НМ: он существует в очень жёстких границах электрической активности, поэтому 1) существование его вне этих границ невозможно; 2) невозможно его несуществование при наличии мозговых ритмов.

Следует иметь в виду, что обозначения «гамма» и «бета» условны, т.к. в мозге нет жёсткого разделения ритмов, но наличествует единый динамический процесс конструирования ЭМНМ и АМНМ и их подавления. Имеют значение как высокочастотные (до 1000 Гц), так и низкочастотные – до 0, 01 Гц. Высокие уровни гамма-осцилляций реализуют сенсорную обработку, усиливают сенсорный вход, делая ЭМНМ устойчивой [35, стр. 257]. Полная синхронизация в некоторых случаях недостижима, поэтому наблюдается когерентность фаз – синхронизация со сдвигом во времени: в исследованиях больных эпилепсией выявили, что подача вспышки света в левый глаз вызывает широкое распространение синхронных гамма-ритмов через 300 мс после стимуляции из затылочной коры в теменную и височную (Doesburg, 2007), [25]. Взрывообразная волна синхронизации возникает через 100 мс после стимуляции и длится 500 мс, из чего ясно, что НМ моделируется подобными скачкообразными вспышками нейронной активности, устойчивой во времени и пространстве коннектома.

Зрительное узнавание индуцируется гамма-всплесками (Tallon-Boundry, Bertrand, 1999), [91] через 50—150 мс, что отражает синхронию визуальной модели пространства (ЭВМПНМ). Второй всплеск гамма-синхронии наступает через 250—300 мс и располагается над стриарной корой: в этой активности отражена модуляция зрительных карт – ЭМПНМ в первую очередь. Фоновая активность нейронов – это непосредственный синтез либо подавление НМ, либо поддержание прозрачности тоннеля НМ, а всплески активности – конструирование объектов и состояний по предсказательным алгоритмам нейронной причинности. Это подтверждается тем, что гамма- и бета-ритмы активируют объекты НМ, т.е. ими и являются: выходит, что данные ритмы наслаиваются на фоновую ритмическую активность, поддерживающую ЭМНМ и АМНМ. В то же время модули внимания таким же образом опосредованы гамма- и бета-синхронией: «подсвечивают» объект и включают его в ГРП (глобальное рабочее пространство). Если медленные волны – основание ЭМНМ и АМНМ, то быстрые, запрыгивая на гребень встающей медленной волны и создавая пространство активных состояний тоннеля НМ (ПАСТНМ), предопределяют активные изменения НМ, тогда как медленные закладывают фундамент пространства пассивных состояний тоннеля НМ (ППСТНМ), (Van Rullen, Koch, 2003), [24].

Тета-ритмы, а с ними все медленноволновые, организуют быстрые: если они закладывают основу АМНМ, то быстрые направлены как на передачу быстрых изменений, так и на реализацию познавательных способностей. Тета-ритмы переносят гамма-осцилляции подобно тому, как AM-волны переносят речь: эти ритмы – основные переносчики информации в гиппокампе, посему ясно, что они закладывают АМПНМ, организуя деятельность нейронов пространства (НП).

В то же время известно, что альфа-волны способны переносить гамма-ритм. Недавно открытые медленные дельта-осцилляции (0,1 Гц) (Sterlade, 2006), [16] служат конвергенции тета, альфа, бета и гамма-ритмов: именно они – элементы, бетонирующие НМ. Из этого выводим: сбой в медленных ритмах с неизбежностью приведёт к краху НМ, поскольку быстрые осцилляции, надстраивающиеся над медленными, выйдут из строя, поэтому ЭМНМ дестабилизируется и смешается с АМНМ, что приведёт к тому, что называют галлюцинациями. Галлюцинации возникают в результате сбоя нейромедиаторных механизмов, которые стабилизируют альфа-ритм, фильтрующий нейронный шум и поддерживающий транспарентность НМ.

Пассивное слушание предсказуемых тонов сопровождается тета-гамма синхронизацией (Conolty et al. 2006), [26]: в этом отношении тета так относится к гамма, как почва к семенам: за счёт тета, в частности, всходят семена гамма-осцилляций. Причём чем сложнее задача, тем интенсивнее синхронизация: задание на рабочую память «два назад» вызывает мощную синхронию быстрых ритмов. Отсюда следует, что чем выше интенсивность изменений ЭМНМ, тем масштабнее и сильнее синхронизация нейронов. Напрашивается вывод, что самые медленные ритмы складывают ЭМНМ, определяя её устойчивость.

Тормозящие нейроны синхронизируют возбуждающие: тормозящая клетка ритмически преобразует частоту в период для первого импульса каждого цикла, формируя, таким образом, основание для синхронизации нейронов и нейросетей (Mann EO, Paulsen O, 2007), [38]. ЭМНМ складывается из нейросетей, конвергирующих различные сенсорные модальности, которые объединяются электромагнитными ритмами. В связи с этим закономерно предположить, что разные ритмы, наслаиваясь, образуют иерархическую систему взаимодействий, производящую синтез пространственно-временного континуума (Friston, 2003), [39].

2.2. Нейронная синхронизация

Межмозговая кортикальная синхронизация, продемонстрированная в экспериментах Николелиса с двумя обезьянами, одна из которых управляла с помощью мозговой активности моторной коры специальным инвалидным креслом через нейроинтерфейс, что позволяло добраться до цели – вознаграждения, а другая – наблюдала за этим перемещением не просто так: если первая обезьяна – Пассажир – успевала добраться до цели, то вторая – Наблюдатель – получала вознаграждение. Синхронность нейронов двух обезьян оказывалась тем выше, чем они были ближе друг к другу в экспериментальной комнате [1, стр. 218]. Оказалось, что Наблюдатель проектировал траекторию инвалидной коляски с тем, чтобы оценить вероятность вознаграждения, чем и была обусловлена нейронная синхрония.

Это наблюдение доказывает: коли две обезьяны, находящиеся в двух разных точках комнаты, достигли нейронной синхронизации, то очевидно, что НМ в их мозгах в данном случае моделировался по единому каузальному механизму, что, в свою очередь, подтверждает однородность тоннеля НМ организмов – как минимум у представителей одного вида. В то время как у одного вида тоннель НМ наиболее схож, то если сравнивать тоннели всех организмов вообще, то окажется, что они однородны, поскольку сложены из одного материала. Подобная синхронизация указывает на общую причинностную природу тоннеля НМ, а также его способность к конвергенции с другим НМ без непосредственной физической связи. Два мозга, находящиеся в единых условиях и выполняющие одну и ту же задачу, несмотря на разницу нейронного следа (опыта), создают примерно идентичные тоннели НМ, что предопределено не только анатомо-функционально, но и однородностью электромагнитной активности нейросетей. Синхронизация тоннелей НМ наиболее интенсивна на расстоянии 1 метра обезьян друг от друга, что подтверждает вклад синхронии в социальное познание: ведь чем ближе объект НМ, тем больший ущерб он способен нанести, поэтому и сопровождается интенсивной активностью нейронов, необходимой для производства предсказаний в его отношении.

Нейроны первичной моторной коры прогнозируют не только траекторию движения тела, но и движения, необходимые для управления искусственными устройствами, такими как джойстик, расширяющими модель тела. Но, более того, эти нейроны вкладываются в создание нейронного пространства, а именно – между моделью тела и конечной целью: этот процесс представляет синхронию. Также моторная кора вносит вклад в мотивационное поведение организмов, «подсвечивая» объекты НМ: лобно-теменные сети нейронов накладываются на эмпирическую модель мира, оценивая движение объектов НМ и классифицируя их как субъектов. Визуальная модель пространства достигает моторной коры через вентральный поток из височной коры через ретранслятор в теменной доле. У организмов с аутизмом выявили активность зеркальных нейронов, но, видимо, она не использовалась в качестве источника данных сетью DMN, являющейся основой модели субъекта, в результате чего не реализовывалось познание отношений между моделью субъекта и объектами НМ: активность зеркальных нейронов в ответ на движения всего тела демонстрирует их задачу – прогнозирование поведения объектов НМ.

Организмы, реализующие одну и ту же задачу, демонстрируют единую мозговую активность, т.е. пребывают в состоянии синхронии: подобная взаимная интеграция ведёт к усилению социальных связей, повышая и привязанность, и омрачённость.

Например, после прочтения книги «X» организм организует форум, где обсуждаются идеи, высказанные в книге, а затем – сообщество: такая кооперация истекает из единства переживаний, состояний тоннеля НМ. Поэтому ясно, что межмозговая синхронизация вносит немалый вклад в инерционность нейронных миров: вслед за короткой фазой синхронизации активность систем подкрепления детерминирует кооперацию организмов: причём объединение на уровне млекопитающих соответствует таковому у растений – системы подкрепления выполняют ту же задачу, что и химические рецепторы у растений – стимулируют сближение и передачу ДНК. Системы подкрепления усиливают синапсические изменения, обуславливая архитектоническую предпосылку дальнейших взаимодействий организмов: данный механизм усиливает синхронию на более длительном отрезке времени.

Организмы, объединяясь в группы и синхронизируясь на уровне нейросетей, достигают общих целей путём постройки ульев, египетских пирамид, муравейников, подземных тоннелей: до начала строительства в мозге пчёл, муравьёв, голых землекопов, обезьян закладывается абстрактная модель будущего сооружения, необходимая для эффективного выживания и репликации ДНК. В основе их действий лежит общий принцип синхронизации тоннелей НМ: при этом первичная задача – снижение физической энтропии посредством постройки хоть сколь-нибудь устойчивых объектов: однако это ложный путь, ведущий ко всеобщему уничтожению: в действительности истина в том, что единственное состояние, связанное со снижением энтропии – не-существование.

Выходит, с одной стороны, существа только и стремятся к уменьшению энтропии-страданий через адаптацию к среде и адаптацию среды под себя, но с иной, всецело направляют действия на повышение энтропии, размножаясь и реплицируя ДНК. Любая кооперация организмов – это, в первую очередь, синхронизация действий, направленная на увеличение их эффективности. Для этого в ходе эволюции сформировались сенсорные системы «для» детализации НМ и более масштабной и успешной кооперации, что ведёт к повышению общего уровня энтропии Вселенной: точнее, представляет его выражение. Чем детальнее НМ, тем, как правило, легче осуществляется кооперация, но вместе с этим повышается вероятность войн. Поэтому с детализацией НМ возрастает и уровень энтропии коннектома, связанный с возможностью переживания тяжёлых страданий, вызванных поломкой самоописательных моделей мозга. Повышение энтропии, начиная с уровня индивидуальной системы, захватывает другие мозги и подключает их к общей системе, подобно тому, как оркестр постепенно разыгрывается и в определённый момент достигает точки максимальной синхронии. В этом отношении обозначу следующее: энтропия повышается в коннектоме по ходу взросления, когда интенсивность метаболизма повышается, а с ней – привязанность к объектам НМ. В результате этого процесса в зрелом возрасте коннектомы объединяются и враждуют, поэтому начинаются войны: между муравейниками, кланами шимпанзе, государствами, ульями: при этом частная энтропия относится к общей, как созревание отдельных яблок к росту яблони.