Как только между двумя нейронами или двумя группами нейронов устанавливается связь, они приобретают способность активировать друг друга. Так, когда одна группа нейронов возбуждается в ответ на стимул, вторая группа с большей вероятностью тоже перейдет в возбужденное состояние. Подобная связь наблюдается в областях мозга, которые обрабатывают информацию из множественных сенсорных источников – например, нейрон в зрительной коре, настроенный на красный цвет, и нейрон в слуховой коре, настроенный на определенную тональность, могут связаться друг с другом в префронтальной коре, области мозга, где, как считается, формируются наши мысли и решения. Свяжите эти два сенсорных входных сигнала с воспоминанием о «скорой помощи», и вы получите четкий пример правила Хебба.
Хотя некоторые нейроны активируют другие, примерно половина наших нейронов выполняет противоположную функцию: они подавляют возбуждение. Вместо того чтобы снижать степень поляризации мембраны нейрона, вызывая его активацию, эти нейроны вызывают гиперполяризацию, затрудняя передачу сигнала. Химические вещества, способные усиливать или ослаблять ответ нейронов, известны как нейромедиаторы. К ним относятся в том числе допамин, серотонин и норадреналин.
Между нейронами, которые возбуждаются одновременно, возникает прочная связь.
Пучки нейронов образуют сеть, или нервный паттерн. Эти сети могут возбуждаться совместно или последовательно и могут контактировать друг с другом через различные области мозга. Еще более разветвленными являются сети, которые соединяются с другими сетями и, подобным образом, возбуждаются или тормозятся нейромедиаторами. Каждая взаимосвязанная сеть выполняет определенную функцию, например запускает движение или воспринимает физическое ощущение в организме. Эти сети коры головного мозга взаимосвязаны и никогда не работают независимо.
Нейроны в различных областях головного мозга генерируют импульсы с различными частотами. Эти частоты связаны с разными функциональными состояниями, такими как движение или сон. Сложные взаимодействия, которые определяют ответ нейронов на любой стимул, формируются и частотой, и амплитудой передаваемых сигналов, в пределах сети или вне ее. Мы получаем все больше доказательств, что выборочное внимание использует соотношения частот для усиления значимой и подавления незначимой и отвлекающей информации.
* * *
На биологическом уровне захват является результатом нервных паттернов, которые создаются в ответ на различные переживания. Первый опыт, или переживание, может привести к созданию уникальной нервной сети, связанной с определенными чувствами и действиями, и, в свою очередь, эти нервные сети могут вызывать эмоции и физическую реакцию. Реакция нейронов и постепенное создание нервных паттернов не является статическим, или неизменным, процессом. Нейроны могут менять свою настройку в соответствии с переживаниями; когда информация, поступающая к нейрону, изменяется, также меняется и его ответ. Это делает возможным обучение новому. Часто называемая нейропластичностью, эта идея все увереннее заменяет широко распространенное в свое время представление о том, что мозг взрослого человека не способен изменяться.
Захват основывается на нашей способности к выборочной реакции на специфические стимулы. Когда что-то завладевает нашим вниманием – когда свет падает на Брюса Спрингстина, стоящего на сцене, и льются первые ноты песни «Рожденный бежать», – наши нейроны энергичнее отвечают на этот особенный стимул, чем на толчки толпы или жар от софитов. Когда Спрингстин начинает петь, мы сосредотачиваемся на особых стимулах, потому что сети нейронов, позволяющие нам осмысливать мир, не реагируют одинаково на все, что нас окружает. Напротив, эти сети позволяют нам различать то, что имеет большее и меньшее значение в настоящий момент, что является лишним или угрожающим. Они образуют каналы связи для нашего внимания, направляя его в надлежащем направлении. Это называется избирательным вниманием, и это прямой путь к осознанности.
Однако, даже если мы не будем сознательно обращать внимание на стимулы, наши нейроны все равно отреагируют на них. Например, нейроны, которые возбуждаются в присутствии визуальных стимулов, остаются в возбужденном состоянии, пока наши глаза открыты: несмотря на то что мыслями вы витаете в стороне от книги, которую держите в руках, вы продолжаете взглядом фиксировать слова на открытой странице. В поле нашего зрения попадает так много объектов, что мы не можем обработать их все за один раз: слишком много стимулов постоянно борются за наше внимание. Мы используем механизм избирательного внимания для усиления сигнала нейронов, чтобы определенные стимулы привлекли больше внимания или же, наоборот, подавляем сигналы, которые нет нужды рассматривать.
Спусковым крючком для реакции нейронов является не только сенсорный или внешний стимул – мысли и чувства также могут активировать возбуждение нервных клеток. Отдельные нервные сети реагируют на внешние и внутренние стимулы и имеют элементы управления, которые позволяют нам переключать внимание с одного стимула на другой.
Существуют два самостоятельных, но тесно взаимосвязанных пути передачи сигналов, каждый из которых управляется своей сетью нервных клеток: восходящий и нисходящий. Нисходящие процессы, контролирующие внимание, протекают в тех областях мозга, которые имеют дело с сенсорными входными сигналами, а также в областях, обучающихся определенным образом реагировать на задачи. Нисходящие процессы часто играют роль в принятии решений. Большинство отделов мозга участвуют в нисходящих процессах того или иного рода.
Восходящие процессы обработки информации лучше всего рассматривать как непроизвольные и автоматические; это некий инструмент для выявления неожиданных стимулов и привлечения к ним внимания. Так же как иммунная система организма постоянно сканирует тело в поисках микробов-захватчиков, восходящие сети мозга постоянно сканируют окружающую среду для выявления сигналов, требующих немедленного внимания. Как только выявляется такой стимул, эти сети перенаправляют наше внимание, позволяя нам немедленно его зафиксировать. Именно так мы воспринимаем человека, который перебегает дорогу перед нашим автомобилем – прежде чем осознаем его присутствие.
Память играет не меньшую роль в процессе избирательного внимания. Мозг обрабатывает воспоминания двумя различными способами. Оперативная, или кратковременная, память – это важнейший механизм для сохранения информации, которую мы используем прямо сейчас, или для опыта, пережитого только что. Оперативная память хранит информацию спустя много времени после того, как изначальные сенсорные стимулы, связанные с переживанием, исчезнут: не существует видимого (осязаемого, слышимого и т. д.) объекта, но мы все еще можем вызвать из памяти воспоминания о нем. Одна часть оперативной памяти, расположенная в подкорковых отделах мозга, удерживает информацию, а высшие отделы мозга манипулируют ею и обновляют сохраненные данные. Информация, которая в настоящий момент находится в оперативной памяти, определяет, на чем прямо сейчас будет сфокусировано наше внимание.
Оперативная память необходима для обучения. Например, когда вы только учитесь водить машину, вам нужно прикладывать активные усилия для того, чтобы скоординировать все шаги для безопасного управления автомобилем, активно думать о том, что вы делаете. Этот процесс предполагает оперирование большим количеством новой информации. Когда вы станете опытным водителем, он уже не будет требовать таких активных мыслительных процессов и оперативная память будет задействована в меньшей степени. Скорее всего, ваш навык вождения станет настолько автоматическим, что вам будет трудно научить кого-нибудь пошаговому выполнению этого процесса.
Существует тесное взаимодействие между вниманием, которое позволяет нам выявлять значимую информацию, и оперативной памятью, помогающей эту информацию использовать. На оба этих избирательных процесса влияет то, насколько активно реагируют наши нейроны на внутренний или внешний стимул. Когда мы обращаем внимание на что-то, это «что-то» с большей вероятностью сохранится в оперативной памяти. И зеркально: если это «что-то» сохраняется в оперативной памяти, оно имеет хорошие шансы на то, что мы обратим на него внимание. Само действие обращения внимания также может позволить нам контролировать значимость содержимого нашей оперативной памяти. Предположим, мы показываем человеку красный предмет и желтый предмет, а потом убираем их и просим испытуемого подумать только о красном. В тот же миг нейроны, настроенные на красный цвет, среагируют быстрее. Оба объекта останутся в оперативной памяти, но тот, к которому было привлечено внимание, вызовет бо́льшую активность в мозговых сетях.