Новая теория сознания: мысли – это вальс дендритов и череда нейронных взрывов

В мире нейронауки продолжается интригующая дискуссия о природе разума. Пока ведущие теории — Теория интегрированной информации (IIT) и Теория глобального нейронного рабочего пространства (GNWT) — продолжают соперничать, на арену выходит новый претендент: теория дендритной интеграции (DIT).

Йохан Шторм , нейробиолог из Университета Осло, обращает внимание научного сообщества на эту альтернативную концепцию. Согласно DIT, сознание возникает в результате сложных процессов, происходящих внутри отдельных нейронов мозга.

Шторм объясняет, что каждый нейрон подобен миниатюрному компьютеру, обладающему тысячами молекулярных механизмов для обработки информации. При этом одна клетка может иметь более 20 000 связей с другими нейронами. Эта сложная система соединений и обратных связей позволяет сопоставлять новую информацию с уже имеющимися в мозге данными.

Ключевой момент теории заключается в том, что при совпадении новых и старых данных в нейроне происходит своего рода взрывная реакция, в результате которой клетка посылает множество нервных импульсов другим клеткам. Именно эта реакция, по мнению некоторых исследователей, и порождает сознание.

Пирамидные нейроны 5-го слоя коры головного мозга получают и обрабатывают принципиально разную информацию в двух отдельных областях: апикальном и базальном отделах, которые разделены как физически, так и функционально.

Электрическое разделение между ними усиливается особенностями проводимости, что позволяет процессам в апикальных и соматических частях нейрона протекать практически независимо друг от друга.

Однако, несмотря на разделение, нейроны способны объединять информацию, поступающую в оба отдела. Это происходит благодаря сложным нелинейным процессам, зависящим от ионных каналов в дендритах, активность которых меняется в зависимости от электрического потенциала. Этот процесс тонко регулируется через специфическое торможение и нейромодуляцию, воздействующие на определенные участки дендритного дерева.

Особый интерес представляет способность теории дендритной интеграции объяснить механизм действия общей анестезии. Как полагает Шторм, анестетики подавляют способность клеток мозга к внутренней коммуникации. Это препятствует возникновению той самой «взрывной реакции», необходимой для формирования осознанного опыта.

Другими словами, общие анестетики нарушают электрическое взаимодействие между апикальными и базальными дендритами. В результате апикальные дендриты не могут повлиять на формирование выходного сигнала нейрона.

Согласно теории, если «отключение» апикальных дендритов от базальных происходит в достаточно большом количестве нейронов коры, человек теряет сознание. Именно этот механизм в микроструктуре мозга может оказаться ключевым.

Однако ученые предостерегают от поспешных выводов. Способность теории объяснить потерю сознания не обязательно означает, что она может полностью раскрыть тайну его возникновения и существования. Вероятно, в этом процессе задействованы и другие факторы.

Исследования демонстрируют поразительную сложность даже отдельных нервных клеток. Это наблюдение справедливо не только для человека, но и для лабораторных крыс, используемых в экспериментах. Ученые предупреждают: сейчас сформулировать простую и всеобъемлющую теорию сознания просто невозможно. К изучению феномена нужен комплексный подход. Эту мысль хорошо отражает известное высказывание, приписываемое Альберту Эйнштейну: «Все следует упрощать до тех пор, пока это возможно, но не более того».

По мнению Шторма, все известные теории отчасти верны, и призывает к более конструктивному диалогу между сторонниками разных концепций. По его мнению, будущее нейронауки зависит от того, насколько исследователи готовы искать факты, а не защищать материалистический взгляд на наш разум любой ценой.