Нейрофизиологические основы возникновения измеряемой активности мозга

Психические процессы в основном приписываются функциям коры головного мозга. Передача и обработка информации у человека протекает примерно в 10⁹-10¹⁰ нейронах. Помимо этого, столько же глиальных клеток берут на себя задачу обеспечения и опоры и поддерживают локальную биохимическую среду. В одно время одна нервная клетка может получать информацию от 100-1000 других нервных клеток, а при активации передает информацию дальше еще на 5-10 тысяч клеток. Число контактов между двумя нейронами, называемых синапсами, составляет часто 7000-8000. Что касается количественных параметров подключения (Braitenberg & Schüz, 1991) — например, количество синапсов на нейрон, число синапсов на аксон (180/мм), длина аксона на нейрон (4 см) или длина всех аксонов на одном мм³ (4,1 км) или просто распределение разных типов клеток в различных областях коры, — то оказывается, что различные области качественно не различаются в отношении своей архитектуры. Распределение и автокорреляция расстояний, скорее, выглядят так, «как будто синапсы дождем просыпались на аксон». Если не считать макроскопических пучков волокон, которые устанавливают дальнюю связь, то кажется, будто установление соединений между нейронами имеет стохастическую природу. Длину всех дендритов на нейрон можно оценить примерно в 3-5 мм, или 400 м/(мм³ коры). Соответственно на один мм дендрита приходится примерно 2 синапса. Под электронным микроскопом после окрашивания можно различить два вида синапсов: синапсы I типа считаются возбуждающими, синапсы II типа (максимум 10% всех синапсов) — тормозными. Три четверти всех синапсов (и 85% синапсов I типа) находятся в спинном мозге. Даже если в коре головного мозга и можно выделить разные типы нейронов, все же этот «смешанный лес» обнаруживает очень похожий состав, поэтому напрашивается предположение, что как схема и закономерности обработки, так и генерирование электромагнитных феноменов в различных областях коры головного мозга тоже сходны.

Часто нервные клетки в мозгу синхронно продуцируют равнонаправленную электрическую активность (фундаментальные знания о передаче импульса можно почерпнуть в соответствующей специальной литературе по биологической психологии, например, Schmidt & Thews, 1996, Birbaumer & Schmidt, 1996). В результате возникает электрический ток, который идет по внеклеточному пространству и, распространяясь вперед, вызывает деполяризацию перехвата Ранвье данного аксона, этот ток можно определить на поверхности тела, например, с помощью электрокардиограммы (ЭКГ) или электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Электрический ток течет в дендритах — от синапсов (возбужденный) или к ним (тормозной). Любой электрический ток или любое перемещение электрических зарядов создает магнитное поле. Если какой-то импульс поступает ко многим возбуждающим синапсам в области апикальных дендритов, то поблизости от поверхности коры может появляться «негативная волна». Внутриклеточно возникший ток от дендритов к телу нейрона продуцирует магнитное поле, которое можно обнаружить соответственно чувствительными детекторами в МЭГ (магнитоэнцефалограмме).

Сенсорные входные волокна в кору составляют у человека примерно 1/1000 всех кортикальных нейронов; следовательно, подавляющее большинство нейронов — это промежуточные нейроны. Таким образом, каждый сенсорный сигнал, достигающий коры, разветвляется по многим нейронам, пока это не приведет к моторному поведению, доступному наблюдению. Результат в гораздо большей степени определяется функциональным статусом этой сети в определенный момент, чем сенсорным входом.