Зовнішній стимул, який знаходиться на межі чутливості, мозок підсилює всередині себе сам і на свій розсуд.
Ми часто говоримо, що нам щось почулося або почудилося, коли ми побачили або почули щось, чого насправді немає. Комусь здалося, що його гукнули по імені, комусь здалося, що пахне тютюном, хоча поруч ніхто не курив, а Єгидику в тумані, наприклад, ввижався слон. Такі випадки не можна назвати галюцинаціями - у кожного «бачення» є якийсь сенсорний привід, тобто ми дійсно щось бачимо і щось чуємо, просто мозок інтерпретує це не так, як воно є насправді.
Нейробіологи з Університету Джонса Хопкінса спробували дізнатися, що відбувається в нервовій системі при подібних недо- або переінтерпретаціях відчуттів. Тут важливо відзначити, що здаватися нам щось починає тоді, коли зовнішній стимул дуже слабкий, знаходиться на межі різності: чи то якийсь силует в тумані, чи то ні, чи то є якийсь запах навколо, чи то ні.
Деніел О'Коннор (Daniel H O'Connor) і його колеги, експериментуючи з мишами, «виховали» тварин так, щоб вони реагували на саме на такий ледь різний сигнал - мишу чіпали за ус настільки м'яко, наскільки можливо, так, щоб вона відчувала дотик через раз. Якщо ж миша все-таки відчувала, що до її вуса (точніше, вібрису), доторкнулися, вона отримувала нагороду. Від тварин не можна безпосередньо дізнатися, що їм здалося, а що ні, але це можна зрозуміти непрямим чином - якщо миші щось здавалося, вона йшла за нагородою.
Потім залишалося тільки стежити за активністю нейронів у мозку тварин. Одержувачем обов'язкових сигналів служить первинна соматосенсорна кора, і ось, проаналізувавши активність декількох сотень нервових клітин, автори роботи виявили, що тоді, коли миша щось відчуває і йде за нагородою, активність обережних нейронів в корі виявляється вище, ніж коли до вуса доторкнулися, але миша все-таки нічого не відчула. Стимул по силі, тривалості і т. д. був один і той же, але поведінка тварин відрізнялася, і реакція нейронів в корі була теж різною.
В який момент з'являються відмінності в роботі нейронного ланцюга? У статті в Nature Neuroscience дослідники пишуть, що нервові клітини, які безпосередньо отримують сигнал від вібрису, в обох випадках реагують однаково, незалежно від того, відчула щось миша чи ні. Але потім імпульс прямує в ствол мозку, а потім в таламус, який грає роль сенсорного хаба: до нього стікаються сигнали від усіх сенсорних рецепторів почуттів (за винятком нюшових), а він вже перерозподіляє їх по тих чи інших ділянках кори.
Виявилося, що при передачі сигналу через таламус і далі відбувається невелике його посилення, якого тим не менш все одно було б недостатньо, щоб підстьобнути нейрони кори (нагадаємо, що соматосенсорна кора раз від разу реагувала по-різному, то сильніше, то слабше, і в тих випадках, коли реакція була сильною, миша, очевидно, щось відчувала і йшла за нагородою). Інші сенсорні відчуття теж не могли дати такий ефект: якщо в таламус приходив ледь помітний зобов'язальний сигнал і дуже сильний світловий, то на активності саме зобов'язальної кори це позначалося слабо (хоча якийсь ефект все-таки був).
Відповідь з'явилася, коли звернули увагу на корковий аналізатор більш високого рівня. Первинна соматосенсорна кора працює, грубо кажучи, тільки з тим, що є, з тим стимулом, який щойно трапився. Однак у сприйнятті зовнішнього сигналу беруть участь і інші області кори, які поміщають сприйнятий стимул у більш широкий контекст, пов'язаний з пам'яттю та іншими когнітивними функціями; можна сказати, що вони забезпечують вищий рівень сприйняття. Як виявилося, нейрони вищого рівня не просто приймають сигнали від «колег» нижчого рівня, а й самі посилають імпульси в первинний аналізатор. Саме їх активність час від часу стимулює клітини первинного аналізатора, так що в результаті стимул, який знаходиться на межі чутливості, її все-таки переходить.
Отже, мозок додає якусь відсебятину, однак такий механізм може виявитися досить корисним, наприклад, коли сигнал про небезпеку відчувається ще до того, коли ця сама небезпека постане, так би мовити, «в явному вигляді». (Що до мишей з експерименту, то і їм була своя користь - вони отримували смачне частування, коли їм щось «здавалося».) Ймовірно, те ж саме відбувається і з іншими сенсорними системами.
І якщо тут беруть участь області мозку, що мають справу з пам'яттю, то зрозуміло, звідки беруться ті чи інші форми, які нам, скажімо, чудяться в тумані: їх підказує наш досвід, психологічний стан, тощо. Психологи, напевно, здогадувалися про те і раніше, але тепер нам стало відомо нейробіологічне підґрунтя того, що відбувається - хоча, звичайно, хотілося б переконатися, що точно такий же нейронний механізм посилення працює і у приматів.