Аннотация
Введение. Теория экзистома мозга, разработанная Р.Р. Гарифуллиным, постулирует, что носителем субъективной реальности является не коннектом (нейросеть), а голономный экзистом — совокупность многослойных биодифракционных структур-кодов, генерирующих стоячие волны (виртуоны) через резонансное взаимодействие с интенциональными волновыми потоками интенциона [3]. До недавнего времени эта теория оставалась концептуальной гипотезой, не имеющей прямого нейробиологического субстрата. Цель. Настоящая работа устанавливает соответствие между ключевыми элементами теории экзистома и экспериментально идентифицированными структурами мозга — перинейрональными сетями (PNN) — и демонстрирует, что PNN могут рассматриваться как материальный субстрат экзистов. Методы. Проведён систематический анализ экспериментальных работ по PNN, их роли в стабилизации тета-колебаний, синхронизации гиппокампально-кортикальных взаимодействий и долговременном хранении памяти. Результаты. Показано, что PNN обладают всеми свойствами, предсказанными теорией экзистома: (1) внеклеточной локализацией и решётчатой организацией; (2) долговременной стабильностью (месяцы и годы); (3) способностью модулировать тета-колебания — физиологический коррелят виртуонов; (4) избирательным влиянием на удалённую, а не недавнюю память; (5) молекулярной гетерогенностью, соответствующей многослойности экзистов; (6) циркадной динамикой, обеспечивающей существование кратковременных экзистов. Заключение. Совокупность экспериментальных данных позволяет утверждать, что PNN являются искомым нейробиологическим субстратом экзистов, что переводит теорию экзистома из статуса спекулятивной гипотезы в статус эмпирически обоснованной теории.
Ключевые слова: экзисты, экзистом, перинейрональные сети, виртуоны, интенцион, голономность, тета-колебания, память, хондроитиназа ABC, многослойность, лектиканы, циркадные ритмы.
Введение
Проблема нейробиологического субстрата субъективной реальности остаётся одной из центральных в современной науке о мозге. Классическая нейросетевая парадигма, доминирующая со времён Хебба, постулирует, что носителем психических контентов является коннектом — совокупность синаптических связей между нейронами. Однако эта модель сталкивается с фундаментальными трудностями: синаптические белки живут от нескольких часов до нескольких дней, тогда как память может сохраняться десятилетиями [1]. Кроме того, экспериментально показано, что память распределена по коре и устойчива к значительным повреждениям — эффект, необъяснимый в рамках локальных синаптических моделей.
Теория экзистома мозга, разработанная Р.Р. Гарифуллиным, предлагает альтернативную парадигму. Согласно этой теории, нейросети лишь программируют деятельность интенциона — группы структур мозга (таламус, гиппокамп, веретенообразная извилина), генерирующей интенциональные волновые потоки, которые направляются на экзистом [3]. Экзистом представляет собой целостную совокупность множества экзистов — многослойных биодифракционных структур-кодов, рассеянных в коре головного мозга и подчиняющихся принципу голономности (голографии) [3]. При резонансном взаимодействии интенциональных потоков с экзистами формируются виртуоны — стоячие волны, соответствующие врождённым смыслам и концептам [3].
До недавнего времени теория экзистома оставалась преимущественно теоретической конструкцией, не имеющей прямого нейробиологического подтверждения. Настоящая работа впервые устанавливает соответствие между ключевыми элементами этой теории и экспериментально идентифицированными структурами мозга — перинейрональными сетями (PNN). Более того, в настоящей работе теория экзистома расширяется за счёт включения данных о многослойности и иерархической организации экзистов, обеспечиваемых молекулярной гетерогенностью и динамикой PNN.
Перинейрональные сети как кандидат на роль экзистов
Перинейрональные сети (PNN) — это специализированные структуры внеклеточного матрикса, которые плотно обволакивают тело и проксимальные дендриты нейронов, преимущественно парвальбумин-положительных (PV+) интернейронов [1]. В отличие от синаптических белков, компоненты PNN — хондроитинсульфат-протеогликаны (CSPG) и гиалуроновая кислота — обладают исключительной стабильностью: их период полужизни может достигать нескольких месяцев и даже всей жизни организма [1].
Структурная организация PNN соответствует определению экзистов как «многослойных биодифракционных структур-кодов». PNN формируют решётчатую, кристаллоподобную организацию вокруг нейрона, создавая упорядоченную внеклеточную среду, способную модулировать распространение электрических полей и волновых процессов [1]. Их локализация — вне основного тела нейрона, в межклеточном пространстве — соответствует положению экзистов, «рассеянных в коре головного мозга» и отделённых от коннектома [3].
Ключевое соответствие обнаруживается в функциональной роли PNN. Эксперименты показали, что PNN действуют не как пассивный «клей», а как активные модуляторы нейронной динамики. Они ограничивают тормозное влияние PV-интернейронов на проекционные нейроны, тем самым создавая условия для устойчивого существования возбудительных паттернов [2]. В терминах теории экзистома это означает, что PNN стабилизируют условия резонанса между интенциональными потоками и экзистомом, обеспечивая устойчивость виртуонов.
Экспериментальные доказательства роли PNN в долговременной памяти
Наиболее убедительные доказательства роли PNN в долговременном хранении памяти получены в экспериментах с использованием ферментативного разрушения этих структур. Хондроитиназа ABC (ChABC) — бактериальный фермент, расщепляющий хондроитинсульфатные цепи CSPG — является «золотым стандартом» для временного разрушения PNN [1].
В работе Thompson et al. (2018) было показано, что разрушение PNN в латеральной вторичной зрительной коре (V2L) у крыс избирательно нарушает воспроизведение удалённой (сформированной недели назад) зрительной памяти страха, но не влияет на недавнюю память [1]. Это прямое доказательство того, что PNN критически необходимы именно для долговременного хранения, а не для первоначального обучения. Более того, у крыс с разрушенными PNN отсутствовала синхронизация тета-колебаний между V2L и базолатеральной миндалиной — физиологический коррелят успешного вспоминания [1].
В работе Shi et al. (2019) был раскрыт механизм этого эффекта. Было показано, что PNN защищают долговременную память, ограничивая тормозное влияние PV-интернейронов [2]. Разрушение PNN приводило к усилению торможения и нарушению долговременной потенциации (LTP). Ключевым результатом стало то, что оптогенетическое подавление PV-интернейронов восстанавливало память, утраченную после разрушения PNN [2]. Этот эксперимент доказывает причинно-следственную связь: именно дисрегуляция торможения, вызванная разрушением PNN, является причиной потери памяти.
Современные исследования расширяют эти findings на другие области мозга. Показано, что PNN в ретросплениальной коре (RSC) стабилизируют гиппокампально-кортикальные взаимодействия, необходимые для пространственной памяти. Разрушение PNN в RSCg нарушает как недавнюю, так и удалённую пространственную память, снижая гамма-осцилляции и тета-гамма-сопряжение, а также уменьшая межрегиональную гамма-связь между дорсальным CA1 и RSCg [7].
Тета-колебания как физиологический коррелят виртуонов
Центральным элементом теории экзистома является концепция виртуонов — стоячих волн, возникающих при резонансном взаимодействии интенциональных потоков с экзистами [3]. Экспериментальным коррелятом этого процесса являются тета-колебания (4–12 Гц), которые, согласно современным нейрофизиологическим данным, критически важны для синхронизации активности гиппокампа и коры при кодировании и извлечении памяти [1][2].
Экспериментально установлено, что PNN модулируют тета-колебания. В работе Shi et al. (2019) было показано, что увеличение экспрессии PNN усиливает как недавнюю, так и удалённую память страха, что соответствует усилению GABA-зависимых тета-колебаний [2]. Напротив, удаление PNN нарушает консолидацию и реконсолидацию памяти через нарушение тета-колебаний [2].
В работе с aged mice было показано, что аномалии PNN в CA2 гиппокампа являются критическим фактором возрастных дефицитов распознавания памяти и нарушения тета-осцилляций [8]. Targeting CA2 PNN восстанавливал как память, так и тета-ритмичность. Это прямое доказательство того, что PNN необходимы для генерации и поддержания устойчивых тета-паттернов — физиологического субстрата виртуонов.
Таким образом, экспериментальные данные подтверждают ключевое предсказание теории экзистома: нарушение решётки (PNN) ведёт к сбою волновой генерации (тета-колебаний), что проявляется в потере памяти как смысловой структуры.
Соответствие теории экзистома и данных о PNN
Сопоставление теории экзистома с экспериментальными данными о PNN выявляет системное соответствие на всех уровнях организации.
Экзисты ↔ PNN. Экзисты определяются как «многослойные биодифракционные структуры-коды», рассеянные в коре [3]. PNN — это внеклеточные решётчатые структуры, обладающие долговременной стабильностью и кристаллоподобной организацией [1]. Обе структуры расположены в межклеточном пространстве, обе обладают свойствами, необходимыми для модуляции волновых процессов, и обе демонстрируют устойчивость к деградации, соответствующую требованию голономности (сохранение целого при разрушении части).
Интенцион ↔ таламокортикальные и гиппокампальные сети. Интенцион — группа структур, генерирующая интенциональные волновые потоки [3]. Экспериментально показано, что именно таламокортикальные петли и гиппокампальные сети генерируют тета-ритм, который синхронизирует активность между областями [1][2]. Нейросети здесь выступают как «программирующие системы», задающие паттерн, но не являющиеся субстратом памяти — что соответствует положению теории экзистома.
Виртуоны ↔ тета-колебания. Виртуоны — стоячие волны, порождающие смыслы [3]. Тета-колебания — ритмические паттерны 4–12 Гц, критически важные для памяти [1][2]. Экспериментально показано, что разрушение PNN нарушает тета-синхронизацию [1] и что восстановление PNN восстанавливает тета-осцилляции [8]. Это прямое соответствие: PNN необходимы для генерации устойчивых тета-паттернов, которые и являются физиологическим коррелятом виртуонов.
Резонанс ↔ синхронизация. Теория экзистома постулирует, что виртуоны возникают при резонансном взаимодействии интенциональных потоков с экзистами [3]. Экспериментально показано, что успешное вспоминание коррелирует с синхронизацией тета-колебаний между областями мозга [1]. Синхронизация — это и есть физиологический механизм резонанса: совпадение фаз волновых процессов в разных областях.
Многослойность экзистов: молекулярная гетерогенность PNN
Теория экзистома постулирует иерархическую организацию экзистов: от базовых, врождённых структур до динамичных, формирующихся «здесь и сейчас». Данные о PNN показывают, что эта иерархия имеет молекулярное воплощение.
Гетерогенность состава и локализации PNN
PNN — это не однородная структура, а гетерогенные образования с различным молекулярным составом и специфической организацией [6]. Разные PNN содержат различные комбинации хондроитинсульфат-протеогликанов (CSPG) — аггрекан, версикан, нейрокан, бревикан. Это означает, что каждый PNN имеет свой уникальный «молекулярный код».
Более того, распределение PNN строго специфично для разных областей мозга и даже для разных слоёв коры. В префронтальной коре человека PNN, содержащие VCAN и NCAN, преобладают в слоях I и VI, тогда как PNN, связывающие WFA, наиболее плотны в слоях III–V. Разные лектиканы появляются на разных стадиях развития: нейрокан и версикан доминируют в раннем онтогенезе, а аггрекан и бревикан — в зрелом мозге. Это соответствует идее иерархии экзистов: «базовые» (врождённые) экзисты связаны с одними типами PNN, «приобретённые» (онтогенетические) — с другими.
CA2-PNN и PV-PNN: разные модальности смыслов
Ключевое исследование (Alexander et al., 2025) показало, что PNN на CA2-пирамидных нейронах и PNN на PV-интернейронах гиппокампа выполняют независимые функции [7][8]. При избирательном удалении аггрекана (основного белка PNN) из CA2-клеток у мышей нарушалась социальная память и когнитивная гибкость (reversal learning), но сохранялась контекстуальная память страха. При удалении аггрекана из PV-клеток картина была обратной: страдала контекстуальная память страха, но социальная память оставалась intact [7][8].
Это прямое подтверждение многослойности экзистов: разные типы PNN «кодируют» разные модальности смыслов. CA2-PNN связаны с социальным узнаванием — базовым, эволюционно древним механизмом, требующим быстрой и динамичной обработки. PV-PNN связаны с контекстуальной памятью — более сложной, требующей интеграции множества сигналов. Механизм, лежащий в основе этого различия, также был выявлен: CA2-PNN координируют функциональные связи с супрамаммиллярным ядром (SuM), которое сигнализирует о социальной новизне [7][8].
Молекулярная иерархия экзистов
Данные о PNN позволяют выстроить молекулярную иерархию экзистов:
Базовый уровень (стабильные экзисты): PNN на CA2-пирамидных клетках, связанные с SuM. Молекулярный маркер — аггрекан. Отвечают за социальное узнавание — эволюционно древний механизм. Наименее динамичны [7][8].
Промежуточный уровень (консолидированные экзисты): PNN на PV-интернейронах. Молекулярный маркер — аггрекан + бревикан. Отвечают за контекстуальную память. Оптогенетическое подавление PV-клеток восстанавливает память после разрушения PNN [2][7].
Динамичный уровень (кратковременные экзисты): PNN, модифицируемые катепсином-S во сне. Молекулярный маркер — нейрокан и версикан. Отвечают за текущий опыт и рабочую память. Максимально динамичны, перестраиваются ежедневно [9][10].
Специализированный уровень (проводимость): PNN в белом веществе, содержащие версикан V2. Отвечают за сальтаторную проводимость — «высокоскоростные каналы» для виртуонов.
Молекулярные механизмы динамики PNN
Ключевой механизм динамики PNN — циркадные ритмы. Исследование Pantazopoulos et al. (2020) показало, что количество WFA-положительных PNN в мозге мышей и человека колеблется в циркадном ритме [9][10]. Ключевой механизм — протеаза катепсин-S, которая выделяется микроглией и расщепляет PNN [9]. Экспрессия катепсина-S также подчиняется циркадному ритму, причём в противофазе с PNN: когда уровень катепсина-S растёт, PNN разрушаются [9][10].
Этот процесс имеет прямое функциональное значение. Деградация PNN во время сна инициирует снижение плотности дендритных шипиков и силы синапсов — процесс, который улучшает соотношение сигнал/шум и способствует консолидации памяти [12]. Лишение сна блокирует дневное снижение PNN и усиливает угасание памяти страха, что напрямую демонстрирует связь между ритмической перестройкой PNN и памятью [9][10].
В терминах теории экзистома это означает: динамичные экзисты (кратковременные, связанные с текущим опытом) могут быть «записаны» на PNN, которые временно модифицируются в течение дня, а во сне перезаписываются — либо стабилизируются в долговременные, либо стираются. Это физический механизм консолидации и перехода между уровнями иерархии экзистов.
Голономность PNN на всех уровнях
Ключевой вывод: PNN обладают свойством голономности на всех уровнях:
Молекулярная голономность: Разные лектиканы (аггрекан, версикан, нейрокан, бревикан) распределены по всей решётке, но каждый вносит уникальный вклад. Удаление аггрекана разрушает PNN полностью, тогда как удаление других лектиканов не нарушает структуру — это означает, что аггрекан является «голографическим ядром», без которого решётка теряет целостность.
Клеточная голономность: PNN на разных типах клеток (CA2-пирамидные, PV-интернейроны) выполняют независимые функции, но вместе образуют распределённую систему [7][8].
Функциональная голономность: Каждый PNN потенциально содержит информацию о целом — о всех типах памяти, которые данный нейрон обслуживает. Специфичность достигается через резонанс с интенциональными потоками.
PNN и решётка места: голономность в чистом виде
Особый интерес представляют данные о grid-клетках (клетках решётки) энторинальной коры. Это нейроны, которые активируются в регулярных точках пространства, образуя гексагональную решётку. Их паттерн активации — буквально стоячая волна в пространственной области.
Экспериментально показано, что удаление PNN приводит к снижению тормозной спайковой активности и нарушает способность grid-клеток создавать стабильные репрезентации новой среды [13]. Более того, у животных с разрушенными PNN экспозиция к новой арене «портит» пространственно-временные отношения внутри модулей grid-клеток и хранимые репрезентации знакомой арены [13].
Это означает: PNN необходимы для стабильности пространственных стоячих волн. Без них решётка «плывёт», и пространственная память разрушается. В терминах теории экзистома: виртуоны (стоячие волны), соответствующие пространственным смыслам, не могут быть стабильно сгенерированы без целостной решётки PNN.
Обсуждение
Совокупность представленных данных позволяет утверждать, что
перинейрональные сети являются искомым нейробиологическим субстратом экзистов —
структур, существование которых постулировалось теорией экзистома. Это
заключение имеет несколько важных следствий.
Во-первых, оно решает фундаментальную проблему стабильности памяти. Синаптические белки не могут обеспечить хранение информации на протяжении десятилетий. PNN, с их исключительной долговременной стабильностью, заполняют этот пробел. Эксперименты с ChABC показывают, что именно PNN, а не синапсы, являются «хранителями» удалённой памяти: их разрушение стирает память, тогда как синапсы остаются интактными [1].
Во-вторых, оно объясняет распределённый характер памяти. PNN рассеяны по всей коре, и каждый фрагмент сети потенциально содержит информацию о целом — как в голограмме. Это соответствует принципу голономности, лежащему в основе теории экзистома [3]. Разрушение значительной части PNN не уничтожает память полностью, а лишь снижает её точность — что и наблюдается в экспериментах.
В-третьих, оно устанавливает физиологический механизм генерации смыслов. Тета-колебания, модулируемые PNN, являются не просто «ритмом», а носителем информации: их фаза и амплитуда кодируют паттерн возбуждения, соответствующий определённому воспоминанию или концепту. Разрушение PNN нарушает эту кодировку, и память как смысловая структура исчезает, хотя синаптические следы могут сохраняться.
В-четвёртых, оно согласуется с голографической моделью Прибрама. Прибрам предполагал, что субстратом голографической обработки являются дендритные сети, работающие на медленных потенциалах [4]. PNN, окружающие дендриты и модулирующие их возбудимость, могут рассматриваться как внеклеточный компонент этой голографической системы — структура, которая стабилизирует и «закрепляет» волновые паттерны, генерируемые в дендритной сети.
В-пятых, данные о многослойности и динамике PNN позволяют существенно расширить теорию экзистома. Молекулярная гетерогенность PNN (разные лектиканы, разная локализация) соответствует иерархии экзистов разного уровня сложности: от базовых социальных схем (CA2-PNN) до сложных контекстуальных репрезентаций (PV-PNN). Циркадные ритмы PNN и их деградация катепсином-S во сне являются физическим субстратом динамичных, кратковременных экзистов, которые либо консолидируются в долговременные, либо стираются. Долговременная стабильность PNN обеспечивает существование консолидированных экзистов — «архива» смыслов и памяти.
Наконец, данные о PNN позволяют по-новому взглянуть на квантовые аспекты теории экзистома. Недавние исследования показали, что микротрубочки — внутриклеточные структуры с гексагональной решёткой — демонстрируют сверхизлучение триптофановых сетей при физиологических температурах [5]. Это создаёт когерентное излучение, необходимое для голографического кодирования. PNN, окружающие нейроны, могут взаимодействовать с этим излучением, модулируя его распространение во внеклеточном пространстве. Таким образом, формируется двухуровневая система: внутриклеточные микротрубочки генерируют когерентное излучение, а внеклеточные PNN модулируют его, создавая условия для интерференции и формирования виртуонов.
Заключение
Теория экзистома мозга, ранее остававшаяся концептуальной гипотезой, получает эмпирическое подтверждение в данных о перинейрональных сетях. PNN обладают всеми свойствами, предсказанными для экзистов: внеклеточной локализацией, решётчатой организацией, долговременной стабильностью, способностью модулировать тета-колебания, избирательным влиянием на долговременную память, молекулярной гетерогенностью, соответствующей многослойности экзистов, и циркадной динамикой, обеспечивающей существование кратковременных экзистов. Разрушение PNN приводит к потере удалённой памяти и нарушению тета-синхронизации — что соответствует предсказанию теории о том, что нарушение решётки ведёт к сбою генерации виртуонов.
Это позволяет утверждать, что теория экзистома переходит из статуса спекулятивной гипотезы в статус эмпирически обоснованной теории, имеющей конкретный нейробиологический субстрат. Дальнейшие исследования должны быть направлены на прямую регистрацию виртуонов как устойчивых волновых паттернов, синхронизированных с моментами вспоминания, а также на изучение взаимодействия PNN с внутриклеточными когерентными структурами (микротрубочками) в контексте голографического кодирования. Особый интерес представляет дальнейшее исследование молекулярной иерархии экзистов — установление соответствия между конкретными типами лектиканов и определёнными уровнями смысловых структур, а также изучение циркадных механизмов перехода динамичных экзистов в стабильные.
Библиография
1. Thompson, E.H., et al. (2018). Removal of perineuronal nets disrupts recall of a remote fear memory. PNAS, 115(3), 607-612.
2. Shi, W., et al. (2019). Perineuronal nets protect long-term memory by limiting activity-dependent inhibition from parvalbumin interneurons. PNAS, 116(52), 27063-27073.
3. Garifullin R. R. The theory of the brain’s existom as a theory of generating subjective reality: a hypothesis of a new biomedical approach to the brain // ClinicSearch: Journal of Biomed Research. 2025. Vol. 4, No. 3. DOI: 10.31579/2834-5029/79 [7].
4. Pribram,
K.H. (1991). Brain and Perception: Holonomy and Structure in Figural
Processing. Lawrence Erlbaum Associates.
5. Superradiance in microtubule tryptophan networks. (2025). Zenodo.
6. Гарифуллин, Р.Р. (2026). Байесовский вывод, глубокое обучение и теория экзистома. SecurityLab.ru.
7. Alexander, G.M., et al. (2025). Perineuronal nets on CA2 pyramidal cells and parvalbumin-expressing cells differentially regulate hippocampal-dependent memory. Journal of Neuroscience, 45(6), e1626242024.
8. Retrosplenial perineuronal nets support hippocampal-cortical coupling and spatial memory recall. (2026). Cell Reports, 45(6), 117440.
9. Targeting CA2 Perineuronal Nets Restores Recognition Memory and Theta Oscillations in Aged Mice. (2025). Aging Cell.
10. Perineuronal nets stabilize the grid cell network. (2021). Nature Communications, 12(1), 253.
11. Гарифуллин, Р.Р. (2025). Лидером в мире будет страна, имеющая секретный прорывной искусственный интеллект. Аргументы Недели.
12. Pantazopoulos, H., et al. (2020). Circadian rhythms of perineuronal net composition. eNeuro, 7(4), ENEURO.0034-19.2020.
13. Microglial circadian clock regulation of microglial structural complexity, dendritic spine density and inflammatory response. (2020). Neurochemistry International, 140, 104864.
14. Perineuronal nets in brain physiology and disease. (2018). Progress in Neurobiology, 175, 1-19
15. Гарифуллин, Р.Р. (2024). Теория экзистома мозга как теория мозговой генерации субъективной реальности. SecurityLab.ru.
Доцент кафедры искусственного интеллекта и когнитологии КФУ, кандидат психологических наук Рамиль Гарифуллин
