Давайте вернемся к нашему столу для препарирования и еще раз взглянем на мозг. Для невооруженного глаза на неокортексе практически нет каких либо ориентиров. Точнее, есть немного, такие как гигантская борозда, разделяющая большие полушария, и заметная борозда, разделяющая передние и задние отделы мозга. Но повсюду, куда бы вы не посмотрели, извилистая поверхность практически одинакова. Нет никаких видимых разделительных линий или цветовых пометок, обозначающих области, специализирующиеся на различной сенсорной информации или различных типах мыслей.

Однако людям давно уже известно, что где-то границы все-таки есть. Даже до того, как нейрофизиологи смогли разглядеть что-нибудь полезное об устройстве кортекса, они уже знали, что некоторые ментальные функции локализованы в определенных областях мозга. Если боксерский удар поражает правую затылочную долю Джо, он может потерять, представьте себе, способность к восприятию чего-либо на левой стороне своего тела или в левой половине пространства вокруг себя. Удар в левую переднюю область, известную как область Брока, наоборот, компрометирует его способность использовать правила грамматики, хотя его словарный запас и способность понимать значение слов не изменятся. Удар в так называемую веретенообразную извилину может вырубить способность распознавать лица — Джо не может узнать свою мать, своих детей или даже свое собственное лицо на фотографии. Замечательные нарушения наподобие этих дали первым нейрофизиологам представление о том, что кортекс состоит из множества функциональных областей.

За прошедшее столетие нам многое стало известно о функциональных областях, но еще много предстоит открыть. Каждый из этих регионов частично независим и, кажется, специализирован для определенных аспектов восприятия или мышления. Физически они организованы в виде лоскутного одеяла, которое совсем немного отличается у разных людей. Они редко бывают четко очерчены. Функционально они организованы в ветвящуюся иерархию.

Упоминание об иерархии критично, так что я хочу выделить время на то, чтоб основательно определить ее. Я буду ссылаться на нее в течение всей книги. В иерархических системах некоторые элементы располагаются «выше» или «ниже» других. В иерархии бизнеса, например, менеджеры среднего уровня выше почтового клерка и ниже вице-президента. Это не имеет ничего общего с физическим положением; даже если менеджер работает этажом ниже клерка, он все равно остается «выше» по иерархии. Я акцентировал на этом внимание для того, чтобы прояснить, что я имею в виду, когда говорю о том, что некоторые функциональные области выше или ниже других. Их физическое расположение в мозгу не имеет значения. Все функциональные области кортекса располагаются на одной и той же свернутой кортикальной поверхности. Что делает один регион выше другого — это то, как они соединены друг с другом. В кортексе нижние области передают информацию к верхним областям путем определенных межнейронных соединений, тогда как верхние передают информацию нижним через другие соединения. Есть также латеральные соединения между областями, которые в различных ветвях иерархии, подобно тому, как менеджер среднего уровня общается с сотрудником из другого офиса этой же компании в другом штате. Детальная схема соединений кортекса обезьяны была разработана двумя учеными, Дэниелом Феллеманом и Дэвидом ван Эссеном. Схема показывает множество областей, соединенных вместе в сложную иерархию. Мы можем предполагать, что человеческий кортекс имеет похожую структуру.

Самые нижние функциональные области, — это первичные сенсорные области, куда первоначально приходит информация в кортекс. Эти области обрабатывают информацию в ее наиболее сырой форме, на самом базовом уровне. Например, визуальная информация попадает в кортекс через первичную визуальную область, называемую для краткости V1. V1 обрабатывает низкоуровневые визуальные элементы, такие как крошечные краевые сегменты, мелкомасштабные компоненты движения, бинокулярные несоответствия (для стереоскопического зрения) и базовую цветовую и контрастную информацию. V1 затем передает информацию верхним областям, таким как V2, V4 и IT (расскажем о ней позже) и помимо этого многим другим областям. Каждая из этих областей работает с более специализированными или абстрактными аспектами информации. Например, нейроны в V4 отвечают на объекты среднего уровня сложности, такие как форма звезды в различных цветах, например красном и синем… Другая область, MT, специализируется на движении объектов. В верхних эшелонах визуального кортекса есть области, отвечающие за представление ваших визуальных воспоминаний всех сортов объектов типа лиц, животных, инструментов, частей тела и т. п.

Другие ваши чувства имеют похожую иерархию. В вашем кортексе есть первичная слуховая область, называемая A1, и иерархия слуховых областей над ней; в нем есть первичная соматосенсорная область, называемая S1, и иерархия соматосенсорных областей над ней. В итоге сенсорная информация попадает в «ассоциативные области», так называют иногда области кортекса, которые получают информацию более чем с одного органа чувств. Например, в вашем кортексе есть область, получающая информацию от зрения и осязания. Благодаря ассоциативным областям вы понимаете, что то, что вы видите муху, ползающую по вашей руке, и что ощущаете щекотку, вызвано одной и той же причиной. Большинство из этих областей получают сильно обработанную информацию от нескольких чувств, и их функция остается непонятной. Я еще много скажу про кортикальную иерархию позже в этой книге.

Так же есть другой набор областей в передних долях мозга, создающих двигательную (моторную) информацию. Моторная система кортекса также иерархически организована. Самая нижняя область, M1, посылает соединения в позвоночник и напрямую управляет мускулатурой. Области выше M1 посылают более сложные моторные команды в M1. Иерархия моторных областей и иерархия сенсорных областей выглядят удивительно похоже. Кажется, что они объединялись одним и тем же образом. Считается, что в моторных областях информация распространяется вниз по иерархии к M1, чтоб привести в действие мускулатуру, а в сенсорных — вверх по иерархии от органов чувств. Но в действительности информация распространяется в обоих направлениях. Что считается обратной связью в сенсорных регионах — в моторных регионах является выходной информацией, и наоборот.

Большинство описаний мозга базируется на блок-схемах, которые отображают очень упрощенную точку зрения на иерархию. То есть, входные потоки (визуальные, акустические, осязательные) попадают в первичные сенсорные области и обрабатываются по мере продвижения вверх по иерархии, затем передаются через ассоциативные области, затем попадают в передние доли кортекса и, наконец, передаются обратно вниз к моторным областям. Я не говорю, что такая точка зрения полностью ошибочна. Когда вы читаете вслух, визуальная информация несомненно приходит в V1, поднимается к ассоциативным областям, проделывает путь через фронтальный кортекс и возбуждает мускулатуру вашего рта и гортани формировать звуки речи. Но это еще не все. Не все так просто. С упрощенной точки зрения, которой я не советую придерживаться, процессы в основном рассматриваются как информация, текущая в одном направлении, как изделие на сборочном конвейере. Но информация в кортексе всегда течет также и в обратном направлении, и гораздо больше проекций, передающих вниз по иерархии, чем вверх. Когда вы читаете вслух, высшие области вашего кортекса посылают гораздо больше сигналов «вниз» к первичному визуальному кортексу, чем ваши глаза получают с напечатанной страницы! В последующих главах мы разберем, что делают эти обратные связи. Сейчас же я хочу убедить в одном факте: хотя иерархия действительно существует, необходимо всегда быть начеку, чтоб не думать, что информация течет только в одном направлении.

Вернемся к столу для препарирования, предположим, что мы настроили мощный микроскоп, взяли тонкий срез от кортикального слоя, подкрасили некоторые клетки, и взглянули на наше творчество через окуляр. Если мы подкрасили все клетки в нашем срезе, мы должны увидеть плотную черную массу, потому что клетки так плотно упакованы и перемешаны. Но если мы используем краску, которая пометит гораздо меньше клеток, мы увидим 6 слоев, о которых я упоминал. Эти слои сформированы изменением плотности клеточных тел, типов клеток и их соединений.