Учёные из Нового Южного Уэльса: мозг воображает образы, гася лишние нейроны

Почему мы видим с закрытыми глазами: нейроученые перевернули модель воображения

Закройте глаза. Представьте лицо близкого человека. Получилось? Большинство ответит «да». Но как именно мозг рисует эту картинку, если на сетчатку не падает ни лучика света? Долгое время считалось, что воображение — это просто «зрение наоборот». Оказалось — полная ерунда.

Недавно группа из Университета Нового Южного Уэльса опубликовала концепцию, которая перечеркивает старые учебники. Разберемся без зауми — как на самом деле работает внутреннее кино.

Гипотеза активации: почему она рухнула

Когда вы смотрите на яблоко, свет бьет по сетчатке, сигнал бежит в затылок — в первичную зрительную кору. Там нейроны палят потенциалами действия: одни отвечают за красный, другие — за круглую форму. Процесс идет снизу вверх.

Старая идея: воображение заставляет те же нейроны стрелять, только команда идет сверху вниз — от памяти к зрительной коре. Логично? На уровне функциональной МРТ — да. Томограф фиксирует прилив крови к коре, когда человек представляет картинку. Но МРТ видит только метаболическую активность, а не сами разряды. И тут начались проблемы.

Главный нож в спину гипотезы — нейронная усталость.

Смотрите на линии, наклоненные вправо, минуту — нейроны, отвечающие за этот угол, устают. Переводите взгляд на прямые — они кажутся наклоненными влево. Если бы воображение реально возбуждало клетки, оно тоже вызывало бы усталость. Но психофизические тесты показывают: сколько ни представляй линии — эффекта нет. Нисходящие сигналы слишком слабы, чтобы раскачать нейроны до полноценного разряда.

Новая модель: тишина вместо крика

Исследователи предложили «гипотезу перестройки спонтанной активности». Звучит страшно, но суть проста.

Мозг никогда не молчит. Даже в темноте зрительная кора генерирует непрерывный фоновый шум — нейроны хаотично щелкают, тратя кучу энергии. Это спонтанная активность.

Так вот, чтобы вообразить объект, высшие центры не заставляют нужные нейроны палить. Они затыкают все лишние клетки, кроме тех, которые соответствуют образу. Представьте экран с хаотичными точками. Чтобы изобразить квадрат, не надо зажигать точки по контуру — достаточно погасить все остальные. На фоне темноты оставшиеся вспышки сами сложатся в квадрат.

Это не просто теория. Экспериментально доказано: нейронные сети способны кодировать информацию не только активностью, но и молчанием клеток. Паттерн заторможенных нейронов несет столько же данных, сколько и паттерн возбужденных. Алгоритмы машинного обучения по этому «молчащему коду» безошибочно определяют, что именно представляет человек.

Почему мы видим расплывчато и кто видит ярко

Новая модель объясняет сразу три загадки.

Первое. Мысленные образы нестабильны. Фоновый шум постоянно флуктуирует — вы ничего не можете сделать, чтобы зафиксировать картинку идеально. Каждую долю секунды спонтанная активность меняется, и образ плывет. Именно поэтому яркие детали — редкость.

Второе. Афантазия и гиперфантазия — крайние полюса. Если ваша зрительная кора «перевозбуждена», нисходящие тормозные сигналы не могут подавить шум — паттерн не формируется, воображения нет (афантазия). Если тормозные механизмы работают как часы, мозг создает контрастный, почти реальный образ (гиперфантазия). И это проверяли: когда ученые снижали базовую возбудимость коры током, яркость воображения у испытуемых росла.

Третье. Эволюция защищает нас от галлюцинаций. Если бы воображение и реальное зрение использовали одни и те же электрические разряды, мозг физически не смог бы отличить внешнюю картинку от внутренней. Но сейчас механизмы разные: зрение — возбуждение, воображение — подавление фонового шума. Когда этот барьер рушится и внутренние сигналы начинают «кричать» в коре, возникают галлюцинации — при шизофрении, например.

Личное наблюдение автора. Недавно я заметил, что у людей, которые жалуются на «пустую голову» при попытке визуализировать, часто высокий уровень тревожности. Теперь понимаю: тревога повышает базальную возбудимость коры — и тормозным сигналам становится сложнее вырезать четкий паттерн. Так что успокойтесь — и картинка придет сама.

Как это работает: простая аналогия

Представьте, что зрительная кора — это комната с тысячью диктофонов, каждый бормочет свое. Чтобы услышать голос друга, вы не заставляете его говорить громче. Вы глушите все остальные диктофоны. Тишина выделяет нужный голос.

То же делает мозг: он выборочно подавляет клетки, не соответствующие образу, и оставшаяся спонтанная активность рисует картинку.

Сравнительная таблица: старая гипотеза vs новая

Резюме от автора

Мозг не копирует внешний мир внутри черепа. Он использует хитрый трюк: гасит лишнее, чтобы выделить нужное. Это экономнее, быстрее и защищает нас от путаницы с реальностью. Так что в следующий раз, когда закроете глаза и увидите лицо друга, знайте: вы не включили проектор — вы выключили помехи.