За да създаде съзнателно преживяване, мозъкът трябва да координира дейността на милиарди неврони в реално време, като същевременно някак успява да постигне това, използвайки количество електроенергия, достатъчно за захранването на слаба електрическа крушка.

Според нова теория този забележителен логистичен процес се управлява от разпространяващи се мозъчни вълни, които координират огромно количество синаптични връзки по начин, наподобяващ аналогови изчисления.

В нова научна статия екипът, разработил тази хипотеза, започва с изтъкването на добре установения принцип на „смесена селективност“ – способността на всеки неврон да променя модела си на активност в зависимост от конкретни сигнали и контекст, като по този начин участва в множество мисловни процеси, вместо да изпълнява само една фиксирана функция.

„Тези връзки описват детайлното съдържание на мисълта, външния свят и подробностите на двигателните действия, а също така съхраняват всички спомени в мозъка ви“, казва авторът на изследването Ърл Милър от Масачузетския технологичен институт. „Но трябва да има нещо, което да организира всичко това. Все едно разполагате с безброй много овце и по някакъв начин трябва да ги съберете в едно стадо“.

Традиционно невроучените работят с предположението, че мозъкът непрекъснато регулира активността на всеки отделен неврон, за да генерира постоянния поток от мисли, спомени и променящо се съзнание, които определят нашата същност.

И все пак, както отбелязват Милър и колегите му, такъв модел е невъзможно сложен и крайно неефективен.

„Прилича на феновете на спортен стадион, които правят „мексиканска вълна“, казва той. "Представете си, че се опитвате да създадете тази вълна, като влияете на хората един по един – това би било невъзможно. Но въздействието на самата вълна естествено организира тълпата, и точно това, според нас, правят мозъчните вълни.“

Идеята е, че докато мозъчните вълни преминават през мозъчната кора, те създават вълнички от координирана невронна активност, които на свой ред пораждат нашето съзнателно преживяване. А когато тези вълни си взаимодействат, те генерират нови вълнови модели и така дават възможност за появата на непрекъснато променящата се съвкупност от мисли, изпълващи съзнанието ни.

„Тези нови вълнови модели представляват нови състояния на мозъка“, обяснява Милър.

В този смисъл процесът наподобява аналоговите изчисления, които Милър описва като „математика, извършвана чрез сливането на вълни“. Например, когато различни мозъчни вълни се срещнат, те или се усилват взаимно (ако върховете им съвпаднат), или се неутрализират (когато връх на едната вълна срещне падина на другата).

Докато това се случва, активността на огромен брой неврони се модулира мигновено и по високоорганизиран начин. „Това е нещо, което дигиталните изчисления не могат да направят. При тях всичко се свежда до изпълнение на стъпки една по една“, казва Милър.

Обобщавайки този модел, авторите на изследването отбелязват, че макар съдържанието и структурата на съзнанието ни да се определят от електрическите сигнали, излъчвани от невроните, „изчисленията в реално време могат да се извършват чрез развиващи се вълнови модели, а не само чрез отделни нервни импулси“.

„Следователно съзнанието възниква, когато тези динамични вълнови модели приведат мозъчната кора в състояние на организация и глобална интеграция – състояние, което по естествен начин свързва и влияе върху широкообхватна активност“, допълват те.

Освен това целият процес е двупосочен и самоподдържащ се, тъй като генерирането на нервни импулси в отговор на външни стимули поражда нови електрически трептения, които след това се разпространяват из мозъка под формата на вълни. Докато се разпространяват, те организират активността на по-големи групи неврони, създавайки нови вълнови модели, които си взаимодействат с останалите и пораждат напълно нови състояния на мозъка.

„Ефективността на аналоговите изчисления би могла да обясни как мозъкът извършва огромно количество изчисления, консумирайки едва около 20 вата – мощност, съизмерима с тази на слабо светеща електрическа крушка“, пишат авторите на изследването. „За разлика от него, съвременните цифрови системи с изкуствен интелект изискват огромно количество енергия.“

Снимка: Unsplash

Виж още: След тест на популярни марки: вашият смарт часовник вероятно лъже за това колко калории сте изгорили