Текст книги "Машина мышления. Заставь себя думать"
Автор книги: Андрей Курпатов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 29 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]
Майкл Грациано – профессор психологии и нейронаук Пристанского университета – неплохо справляется с этой задачей, используя предложенную им же «Теорию схемы внимания» (Attention schema theory, AST).
Суть теории достаточно проста и вместе с тем невероятно изящна.
Любому специалисту по мозгу известен феномен «схемы тела» (я сам неоднократно рассказывал о нём в своих книгах).
«Схема тела» – это корковая модель нашего тела, отражающая его структуру, границы, диапазоны подвижности и степени свободы отдельных его частей. Когда вам надо пролезть через узкое пространство, вы заранее знаете, получится это у вас или нет.
Откуда такая информация? Из «схемы тела».
И вот Майкл Грациано определяет «схему внимания» как некое подобие «схемы тела»: примерно так же, как «схема тела» помогает нам принимать правильные решения относительно нашего тела, так и «схема внимания» помогает нам управляться с собственным субъективным опытом.
Само внимание Грациано определяет как способность мозга в каждый конкретный момент времени сосредотачивать свои ресурсы на небольшом фрагменте реальности, чтобы добиться большей глубины обработки соответствующей информации.
То есть принцип работы внимания – это способность вывести на передний план одну часть информационного поля, а другую в этот момент увести, так сказать, в тень, в состояние умолчания. И это касается не только внешних сигналов, но и нашего нажитого опыта.
Все мы знаем, что наше внимание может быть захвачено внешним стимулом. Например, громкий звук, прозвучавший где-то рядом, заставит вас вздрогнуть и оглядываться по сторонам. О том, куда направлено ваше внимание, расскажут нам ваши движения, включая, конечно, и движение глаз.
Но внимание может быть и внутренним (Грациано называет его «скрытым вниманием»), когда вы осмысляете свой опыт, знания, психологические состояния – как бы прислушиваетесь к себе, к своим мыслям, к своим представлениям о реальности. Это именно то, чем мы занимаемся в состоянии «блуждания».
Таким образом, наше внимание работает как с входящими сигналами, так и с информацией, заключённой в нашей «памяти» (вспоминаем две плоскости ввода, которые мы обнаружили, анализируя схему функциональной системы по Петру Кузьмичу Анохину).
«Схема тела» следит за тем, как наше тело вписывается в окружающий нас мир и функционирует в нём. А «схема внимания» – за тем, куда направлено наше внимание и как сочетается то, что мы воспринимаем извне, с тем, что мы имеем сказать по этому поводу изнутри.
Чтобы мы не запутались, Грациано постоянно подчёркивает: «Схема внимания – это комплекс информации, описывающий внимание: не предмет, на который оно направлено, а само внимание»23.
Это важное уточнение, особенно когда мы переходим от «внимания» к «сознанию». И в самом деле, тут часто возникает путаница: люди говорят о сознании, имея в виду содержание сознания, а не сознание как таковое, не состояние сознания. Но это разные вещи.
То, что является содержанием моего сознания, – это то, что я воспринимаю здесь и сейчас (нечто извне), или мои актуализированные воспоминания (нечто изнутри). А то, что я держу их в фокусе своего внимания и осознаю, – это уже состояние сознания.
Но чем тогда внимание отличается от сознания?
Что вы можете сказать о сознании, кроме того, что осознаёте нечто?
То, что вы осознаёте, – это содержание сознания, поэтому говорить об этом бессмысленно.
А что с самим опытом сознания?
Я спрашиваю человека:
– Ты в сознании?
– Да, в сознании, – отвечает он.
– А что это значит? – спрашиваю я снова.
– Это значит, что я сознаю себя, мир вокруг меня, своё состояние, – подумав, скажет он.
Но ответа на самом деле не прозвучало, прозвучала тавтология, которую мы уже разбирали в первой главе: если убрать всё, что относится к содержанию сознания – «себя», «мир вокруг меня», «своё состояние», – то останется одно только – «сознаю».
То есть обладать сознанием – значит нечто осознавать. Ну, небогато и вряд ли подойдёт для толкового определения.
Выход из тупика Грациано находит, как я уже сказал, изящный, и сейчас вы поймёте, почему я так долго говорил о его «схеме внимания»…
Итак, вспомним, что внимание может быть направлено вовне, когда мы познаём с его помощью окружающий мир[10], и может быть «скрытым» – когда мы обозреваем просторы своих воспоминаний, знаний и представлений.
Так вот, сознавать что-то, по Майклу Грациано, – это значит навести фокус нашего внимания на какой-то внешний или внутренний стимул и плюс к этому (и теперь самое интересное!) с помощью «скрытого внимания» актуализировать наши представления о «сознании».
Все же мы имеем некое представление о сознании – пакет усвоенных нами знаний о нём.
Например, то, что «сознавать что-то – это значит думать об этом», что «сознание – это высшая психическая функция» или «высшая форма отражения действительного мира», что «сознание – это субъективная реальность, внутренний мир человека» и «делает человека вершиной эволюции», что «люди могут сойти с ума, оказаться в аффекте и не осознавать то, что они делают», и т. д., и т. п.
В зависимости от того, в каком обществе вы воспитывались, вас и оснастили определенным арсеналом «знаний» о сознании. Но всё это – набор красивых, а иногда и не очень, слов.
На самом деле наше внимание или просто что-то держит в своём фокусе, или делает то же самое, но ещё и подсвечивает в этот момент наш модус «знаний о сознании», и тогда мы не просто внимаем чему-то, но и осознаём, как нам кажется, что мы чему-то внимаем.
Так что про «вершину эволюции» – это, конечно, совсем мимо. Вниманием, по Майклу Грациано, обзавелись уже крабы и осьминоги. А всё, что мы добавили в эту копилку, – это мифические представления о какой-то особой функции под названием «сознание».
Собственно в этом, судя по всему, и состоит «трудная проблема сознания», ведь трудно же (я бы даже сказал, что и невозможно) решить проблему, которой нет.
Глава третья
Роботы, сделанные из роботов
В конечном счете машина – мы сами.
Мы роботы, сделанные из роботов, сделанных из роботов.
Мы невероятно сложны, триллионы подвижных частей.
Но все это роботизированные части.
Здесь нет никакого чуда. Дэниел Деннет
В 1959 году увидела свет научная работа с нетривиальным названием Pandemonium (Пандемониум – обитель демонов), написанная будущим, как его теперь называют, «отцом машинного восприятия» Оливером Селфриджем24.
Случилось это через три года после ставшего уже легендарным летнего семинара в Дартмуте, где собрались ведущие умы из области кибернетики и теории автоматов – математики и компьютерщики.
В историю этот семинар вошёл потому, что именно его участники и постановили, что область, которой они занимаются, будет впредь называться «искусственным интеллектом» (эту историю я уже рассказывал в книге «Четвёртая мировая война»).
Селфридж как раз был в той небольшой когорте первопроходцев, основателей новой науки. Но тогда при чём тут какие-то «демоны» Пандемониума, спросите вы?..
Не удивляйтесь, работа Оливера Селфриджа не имеет никакого отношения к богословию. В ней он лишь предлагает читателю «мысленный эксперимент», которые так любят философы.
Когда нечто понять или просто объяснить трудно, философы частенько прибегают к этому фокусу с надуманными аналогиями.
Часто задача подобных «мысленных экспериментов» – справиться с контринтуитивностью информации и хоть как-то представить себе то, о чём идёт речь, хотя представить это и нельзя.
Пандемониум Селфриджа, по сути, бросает вызов картезианской модели, которую мы с вами уже разбирали, – один мысленный эксперимент против другого.
Если у Декарта на вершине иерархии думающей машины появляется некий разумный гомункулус, живущий в эпифизе, то Селфридж предлагает систему, в которой нет абсолютного лидера и центра.
И правда, что если в нашем мозге живёт не один суперразумный гомункулус («дух», «сознание»), а множество чуточку разумных демонов, почти транзисторов, каждый из которых, как муравьи или нейроны, специализирован на какой-то простой задаче?
Смогут ли они создать что-то осмысленное?
Допустим, что они находятся на разных этажах организации психики, но, в сущности, мало чем различаются и от этажа к этажу особо не умнеют. Просто занимаются другими делами, характерными именно для этого этажа, то есть, по сути, лишь как-то иначе специализированы.
Напомню, что Селфридж – «отец машинного восприятия», поэтому рассмотрим, как эти демоны работают на разных уровнях зрительной организации (рис. 16):
«демоны изображения» («демоны данных») воспринимают сигналы из внешней среды,
«демоны выделения признаков» («вычислительные демоны») предназначены для распознавания конкретных признаков,
«демоны опознавания» («демоны понимания») определяют конкретные образы,
«демон принятия решений» принимает решение, что именно мы видим.
Рис. 16. Пандемониум Селфриджа в системе зрительного восприятия.
Конечно, одни и те же данные могут обрабатываться разными «демонами выделения признаков», которые интерпретируют их по-своему. Вплоть до того, что на уровне «демонов решений», находящихся в разных каналах, может даже возникать конфликт интерпретаций.
Вот, например, знаменитый треугольник Канижа (рис. 17).
Что происходит в вашей зрительной коре, когда вы на него смотрите?
Вроде бы вы должны видеть три чёрных круга с отсутствующим сектором и три острых угла.
Рис. 17. Треугольник Канижа.
Но при этом у вас возникает стойкое ощущение, что перед вами знаменитая звезда Давида.
Приглядевшись внимательнее, вы понимаете, что одного из двух видимых, но кажущихся вам треугольников (того, что смотрит вершиной вверх), вообще нет – это чистой воды зрительная иллюзия.
То есть ваша зрительная кора буквально дорисовывает этот треугольник в вашем воображении, специфическим образом интерпретируя взаимоотношение фактически нарисованных фигур.
Она знает о звезде Давида и, зная это, предлагает вам видеть то, чего нет.
Итак, каков правильный ответ? Вы и в самом деле видите треугольник Канижа или всё-таки три неполных чёрных круга и три угла?
Ну или можно посводить с ума свою зрительную кору «невозможным трезубцем» – посмотрите на него и почувствуйте, как демоны решений различных «демонических коридоров» то берут верх, то сдаются (рис. 18).
Рис. 18. «Невозможный трезубец».
И треугольник Канижа, и «невозможный трезубец» – классические примеры того, как нас могут путать разные «демонические коридоры», каждый из которых предлагает свою интерпретацию одного и того же объекта.
А дальше, на этаже, где живут «демоны (демон) решений», начинается дискуссия или даже борьба – какое из решений победит?
Можно понять так, а можно понять иначе.
В случае оптических иллюзий, вообще говоря, почти невозможно остановиться на одном варианте интерпретации и отбросить другой: в зрительной коре будет продолжаться эта борьба, которая буквально щекочет наши нервы.
Дэниел Деннет не сразу воспринял «Пандемониум» Селфриджа и на первых порах даже критиковал эту концепцию (хотя, как мы увидим ниже, гипотеза Селфриджа получила полное научное подтверждение в рамках нейрофизиологии зрения).
Впрочем, спустя какое-то время Деннет понял, что ей просто не хватает нескольких штрихов, чтобы из условной модели работы восприятия превратиться в полноценную модель работы нашей «мыслящей машины» в целом.
И Деннет произвёл необходимые доработки «Пандемониума».
Во-первых, он предложил рассматривать работу «демонических каналов», в которых выстроены этажи из «демонов» разных подвидов, не настолько в лоб.
Ведь в этом случае всё равно получается, что где-то на вершине должен будет появиться какой-то мудрый гомункулус, принимающий окончательное решение (или, на худой конец, «совет старейшин» из мудрых гомункулов), а это возвращает нас к Декарту и его дурной бесконечности из инопланетян.
Что если говорить не о «демонах решений», а о том, что разные каналы создают множество различных «набросков»? И дальше им – этому множеству набросков – уже предстоит конкурировать друг с другом?
Но что тогда такое эта конкуренция, за счёт чего она осуществляется?
На примере треугольника Канижа и «невозможного трезубца» мы вроде бы посмотрели, как это работает. Однако у нас так и нет ответа на вопрос – почему побеждает то один, то другой вариант?
И тут Деннет вводит понятие «славы» – и это его второе важное дополнение к «Пандемониуму» Селфриджа.
Итак, во-вторых, «слава в мозге» – меметическая ценность конкретных психических процессов. Что это значит?
Меметика – это теория, основу которой впервые сформулировал Ричард Докинз в своей культовой уже книге «Эгоистичный ген»25. Там он описал нас с вами как контейнеры или, если угодно, инкубаторы, которые используются генами для увеличения количества своих копий.
Но в ней же он предположил, что и наша культура работает по тому же самому принципу. Только если единицей биологической эволюции является ген, то единица культурной эволюции – «мем»[11].
Вот вам пример. В английском языке нет двух слов для обозначения отдельно синего и отдельно голубого цвета. Оба эти цвета в английском называются blue.
Ну и что, спросите вы? А то, что люди, говорящие на английском языке, как выяснилось, хуже различают оттенки сине-голубого, чем представители тех культур, где оба слова присутствуют.
То есть наличие или отсутствие соответствующего мема (например, blue вместо «синего», «голубого») определяет и то, как я воспринимаю окружающий меня мир? Да, так и есть.
Конечно, «мемы» как единицы смысла или значения имеют не только языковую природу. Например, жесты, которыми мы обмениваемся, являются мемами, или стилизованное изображение сердца в смайликах.
Мемами могут быть и предметы – например, новогодняя ёлка или красно-сине-белое полотнище (вы же сразу догадались, что речь о флаге?).
То, что вы носите одежду какого-то бренда, – это тоже мем, который призван что-то значить, что-то сообщать о вас окружающим. Да мы часто и сами себя идентифицируем через мемы – «интеллигенция», «силовик», «рабочий», «хипстер», «тиктокер».
Наконец, то, что мы видим окружность вогнутой или выпуклой в зависимости от того, заштрихована у неё верхняя или нижняя часть, – это тоже своего рода мем (рис. 19).
Рис. 19. Оптическая иллюзия выпуклой и вогнутой круглой формы.
Вроде бы и нет какого-то здравого объяснения тому, почему круг, заштрихованный снизу, кажется нам выпуклым, а заштрихованный сверху – вогнутым. Но это так, можете перевернуть изображение и убедиться в этом.
Объяснение данного феномена и в самом деле не лежит на поверхности. У этого мема, как это ни удивительно, генетическая природа.
Свет в естественной среде падает на предметы сверху, а поэтому тень является отражением их объёма. Соответственно, если тень появляется снизу, то предмет должен быть выгнутым, а если сверху, то вогнутым.
На представленном изображении круги плоские и двухмерные, но когда результаты интерпретаций изображения оказываются на уровне «демонов решений», побеждает самый «прославленный».
Вот что такое эффект «славы в мозге»: любая интерпретация, любые смыслы и значения имеют в нашем мозге какие-то ассоциативные связи (то есть соответствующие нервные центры связаны с другими нервными центрами), и чем больше таких ассоциаций, тем больше нейронов и нейронных связей оказывается вовлечено в распознавание стимула, тем больше его «слава в мозге».
То есть, когда создается множество «набросков», во множестве «демонических каналов» на верхнем этаже происходит, по сути, математическое взвешивание – определяется более «тяжёлый» набросок, и именно он – «прославленный» – побеждает в мозге.
Наконец, в-третьих, Деннет вводит понятие «пробы».
Понятно, что какая-то мысленная каша в нашей голове постоянно варится (я называю её в «Чертогах разума» «умственной жвачкой»), и по большому счёту это как раз конкуренция между теми самыми «набросками».
Но в любой момент это вращающееся колесо можно ведь и остановить. Как крупье может застопорить колесо рулетки за игральным столом, так и меня могут спросить: «О чём ты сейчас думаешь?»
В этот миг я почувствую, что кто-то застопорил колесо моей мысленной «рулетки».
Я словно бы в замедленной съёмке наблюдаю за нервно скачущим по застопорившемуся пространству шариком – бац-бац-бац, и он наконец останавливается в какой-то лузе.
Анализируя эти бац-бац-бац и номер лузы, заглядывая внутрь в себя, я отвечаю: «Я сейчас думаю о том-то и о том-то…»
Вот это и есть «проба» по Деннету: мы прерываем всю эту чехарду «потока сознания», как называл его Уильям Джеймс, и выхватываем из него нечто – какой-то промежуточный вариант мысли, какие-то образы, что-то, что просчитывалось сейчас в моей дефолт-системе мозга.
Примерно так мы формируем большинство своих суждений: обстоятельства в какой-то момент вынуждают нас остановиться на чём-то, на каком-то варианте – на какой-то комбинации набросков, «слава» которых в мозге сейчас, возможно, по случайному стечению обстоятельств, больше, чем у конкурентов.
Признаюсь, со мной случается такое довольно часто: меня кто-то спрашивает, что я думаю о том или ином вопросе, теории, человеке и т. д. И я буквально ощущаю на себе, как будто на меня обрушивается множество «набросков»…
И мне нужно то самое «канемановское время», чтобы остановить это затапливающее меня наводнение записок, заметок, справок и выбрать из них несколько более-менее внятных и сложить из них ответ.
Проще говоря, дефолт-система вываливает на меня кучу своих наработок, а центральная исполнительная сеть выбирает из них несколько подходящих к ситуации (схваченной, в свою очередь, сетью выявления значимости) и практически зачитывает их вопрошающему, не моргнув, что называется, глазом.
Итак, вот она, «модель множественных набросков» по Дэниелу Деннету: «Пандемониум» Селфриджа, состоящий из созданных «демонами» меметических «набросков», которые конкурируют друг с другом в зависимости от своей «прославленности в мозге» и актуальности к моменту конкретной «пробы».
И хотя «демоны» Селфриджа – это не «даймон» Сократа, его «Пандемониум», доработанный Деннетом, – вполне.
Но как же всё это работает на уровне реального мозга, в котором, конечно, нет места «демонам», даже философским? Об этом сейчас и поговорим…
Жизнь нейрона
Действие даже самого крохотного существа приводит к изменениям во всей Вселенной. Никола Тесла
Два предмета дались мне в Военно-медицинской академии, прямо скажем, с боем – биохимия и биофизика. За оба я каким-то чудом получил на экзаменах «хорошо» и был этими четвёрками несказанно счастлив.
Звучит вроде бы незатейливо – биохимия, биофизика. Но если вникнуть – всё, что происходит в нашем организме, на самом деле происходит на микроуровне, который и описывается данными дисциплинами.
Конечно, мы привыкли думать, что сердце толкает кровь по сосудам, желудочно-кишечный тракт переваривает пищу, иммунная система борется с чужеродными агентами в нашем организме и т. д.
Но каким образом они это делают?
Все перечисленные процессы – это, метафорически выражаясь, вид из космоса на планету Земля. При этом там, на Земле, в реальности происходят совсем другие вещи – например, муравьи строят свои муравейники, а вы в своей квартире завариваете чай.
За каждым «простым» и «понятным» процессом, который мы наблюдаем в своем организме, стоят мириады сложнейших химических реакций и непосредственно физических процессов – от электрических импульсов до изменчивости структуры молекул под воздействием тех или иных факторов.
Вот и нейрон вовсе не так примитивен, как может показаться на первый взгляд. Выглядит он, конечно, как простой передатчик – получает информацию в одном месте и отправляет её куда-то по цепочке.
Но нет, на самом деле всё значительно сложнее, потому что каждый нейрон «думает» и использует для этого сложнейшую технологию…
Когда мы говорим, что нейрон имеет тысячи, а то и десятки тысяч сочленений с другими нейронами, это значит, что он должен уметь обрабатывать соответствующие объёмы информации. А это, я вам скажу, не фунт изюму!
Наш организм – это огромнейший химический завод с сотнями тысяч производственных линий, каждая из которых вызывает биофизические эффекты – то есть создаёт физику живой материи.
Поэтому, когда я сейчас должен буду максимально сжато рассказывать вам о том, что происходит с нейронами, когда они коммуницируют друг с другом, помните: это даже не верхушка айсберга, а так, наскальный рисунок в пещере древнего человека.
Вы можете сделать вид, что сразу с первого раза всё поняли, можете вообще пропустить этот фрагмент (я бы, честно говоря, так и сделал).
Если же эта тема вас и в самом деле заинтересует, вернее будет обратиться к специалистам, куда лучше понимающим эти удивительные и загадочные биохимиофизические явления, нежели ваш покорный слуга.
НЕЙРОНЫ РАЗГОВОРЫ РАЗГОВАРИВАЮТ
Начнём с общей схемы передачи сигнала в синапсе – галопом по европам это выглядит так (рис. 20).
Рис. 20. Передача сигнала в синапсе.
Что происходит в рамках одного взятого синапса, когда один нейрон передаёт информацию другому?
Осуществляется этот «разговор» за счёт нейромедиатора, который выстреливает из «говорящего» нейрона (пресинаптическая мембрана) в «слушающий» (постсинаптическая мембрана).
Долетев до «слушающего» нейрона, медиатор связывается на постсинаптической мембране со специализированным под данный нейромедиатор рецептором.
Будучи активизированным, данный рецептор на несколько миллисекунд открывает в этом нейроне натрий-калиевые каналы, через которые внутрь клетки самотёком устремляются ионы Na+.
Если нейромедиатора, оказавшегося в синаптической щели, поступило в клетку достаточно много, то ионы Na+ вызовут открытие в мембране дополнительных потенциал-зависимых натриевых каналов.
Это что-то вроде внутреннего процесса усиления импульса – в клетке окажется ещё больше ионов Na+, что, соответственно, приведёт к открытию следующих потенциал-зависимых натриевых каналов. Ну и так далее – по цепочке.
Помните, как муравьи распыляют свои феромоны по трассе в строгом соответствии с количеством оставшейся в условленном месте еды? Вот тут так же.
В результате заполнения внутреннего пространства клетки ионами Na+ положительный заряд внутри нейрона, принявшего сигнал, стремительно увеличивается, а снаружи – на поверхности его мембраны, – наоборот, относительно растёт отрицательный заряд.
Возникает деполяризация, которая формирует потенциал действия (рис. 21): «слушавший» нейрон становится «говорящим» – он выстреливает нейромедиатором уже в свою аксональную синаптическую щель, а там снова всё происходит по той же схеме, но уже с другим нейроном.
Рис. 21. Потенциал действия на мембране нейрона.
Отстрелявшись, нейрону необходимо вернуться в исходное состояние, а для этого он должен справиться с деполяризованной мембраной, избавившись от избытка ионов Na+.
Эту функцию выполняют те же натрий-калиевые каналы, о которых мы говорили в начале этой истории. Но теперь для выдворения Na+ нейрону потребуются затраты энергии.
Ионы натрия проникли в клетку самотёком, а вот чтобы откачать их из неё – на это требуется уже определённое количество энергии. Роль аккумулятора здесь выполняет главная энергетическая молекула организма – АТФ (аденозинтрифосфат) (рис. 21).
Рис. 21. Работа натрий-калиевого насоса.
Натрий-калий-зависимая аденозинтрифосфатаза (молекула, выполняющая роль натрий-калиевого насоса) расщепляет молекулу АТФ, что позволяет ей набраться сил и выбросить во внешнюю среду три иона Na+, запустив обратным током внутрь себя два иона К+.
Калий нейрону нужнее, чем солёнящий его натрий, а обмен трёх положительных зарядов Na+ на два положительных заряда К+ постепенно приводит к тому, что «плюсов» снаружи клетки становится столько же, сколько и внутри – клетка, так сказать, успокаивается, жизнь налаживается.
Казалось бы, что тут хитрого и где тут, как было заявлено, место для «мысли» нейрона? Но давайте подумаем над этим.
Количество сочленений на одном отдельно взятом нейроне огромно. То есть нейрон не просто получает сигнал от другого нейрона, он получает тысячи сигналов от разных нейронов. И опять-таки не просто сигналов…
Какие-то из нейронов возбуждены сильнее (у них мощный потенциал действия), а поэтому они выстреливают значительным количеством молекул нейромедиатора в синаптические щели.
Какие-то из нейронов по своей природе являются возбуждающими, то есть передают потенцирующий заряд на соседа, а какие-то, напротив, тормозными, то есть они не увеличивают, а, наоборот, уменьшают поляризацию на принимающей сигнал мембране (то есть деполяризуют её).
• Наконец, плотность соприкосновения разных нейронов с нейроном-реципиентом тоже различается. Проще говоря, разные синаптические щели по площади вовсе не одинаковы. Посмотрите, как это выглядит на рис. 22.
Кто читал мою «Красную таблетку», наверное, помнит о синаптических «шипиках», которые были обнаружены Эриком Канделом в его экспериментах на аплазиях (за это открытие он получил Нобелевскую премию в 2000 году)26.
Рис. 22. На изображении слева – срез нервной ткани, осуществляемой для последующего JD-моделирования коннектома (справа) – всех связей между нейронами мозга.
Отрастание этих «шипиков» – основной механизм долговременной памяти: если нейроны вынуждены взаимодействовать друг с другом часто, то их синапсы становятся анатомически больше, что увеличивает общую плотность соприкосновения данных нейронов.
Таким образом, когда два таких нейрона общаются друг с другом, то даже при незначительном, казалось бы, возбуждении одного он передаёт второму достаточно мощный сигнал, потому что просто физически дотягивается до большего количества рецепторов на его постсинаптической мембране.
Итак, один нейрон получает от других нейронов тысячи сигналов – разного заряда (возбуждающие и тормозные), а также разной интенсивности по причине силы активации этих нейронов и своей площади соприкосновения с ними.
Тут, как вы понимаете, без высшей математики не обойтись… И если «мышлением» деятельность нейрона ещё, наверное, трудно назвать, в том что он подобен «слабому искусственному интеллекту» («роботу», как говорит Дэниел Деннет), сомнений нет никаких.
Впрочем, вся эта «математика» на уровне нейрона только начинается… И чтобы разобраться в этом, давайте чуть отодвинемся и увеличим, так сказать, площадь обзора.
Каждый нейрон живёт в группах нейронов. Они могут быть организованы по-разному – в виде кортикальных колонок в коре головного мозга (рис. 23), о чём мы с вами ещё поговорим, или, например, специфическими ядрами в подкорковых областях.
Рис. 23. Слева представлена схема организации одной микроколонки, а справа – организация этих мини-колонок в более крупные образования – макроколонки, гиперколонки.
Есть своя специфическая, очень плотная организация и у нейронов мозжечка (где их, кстати, даже больше, чем во всём остальном мозге), и у протяжённых клеток ретикулярной формации, и у других изначально функционально связанных групп нейронов.
Каждая такая группа отвечает за какой-то свой функционал – от самого примитивного до, в случае, например, гиперколонки, уже достаточно сложного. Это определяется и генетически, и, что особенно актуально для коры головного мозга, за счёт тренировки и жизненного опыта.
Однако такая «локальная интеграция» клеток – это только один из уровней организации общей, весьма сложной иерархической структуры мозга.
Объединившись в кортикальную колонку (или группу кортикальных колонок) в зрительной коре, такое образование будет иметь свою конкретную миссию: опознавать или, точнее сказать, генерить внутреннее изображение какой-то геометрической формы.
Зрительные колонки, находящиеся в другой области мозга, будут опознавать/производить и что-то другое – звуковой образ, например, или тактильное ощущение, запах и т. д.
Но и тут не всё так просто… Эту сложность легче всего представить на примере именно зрительного анализатора. Какую фигуру вы видите на рис. 24 слева, а какую – справа?
Рис. 24. Правильный шестнадцатиугольник.
И слева, и справа – правильный шестнадцатиугольник. Но подумайте о том, какая сейчас конкуренция происходит в вашей зрительной коре!
Одни группы кортикальных колонок отчаянно уверяют вас в том, что вы видите «круг», а другие яростно сигналят о куче «углов».
Что ж, теперь вам, наверное, стоит оглянуться вокруг: весь этот мир создан вашим мозгом из таких вот элементарных кортикальных откликов – палочка, косая палочка, кривая палочка…
ПАЛКА, ПАЛКА, ОГУРЕЧИК – ВОТ И ВЫШЕЛ ЧЕЛОВЕЧЕК
За открытие того, что наш с вами визуальный мир состоит именно из таких палочек разных форм и прочих загогулин, Дэвид Хьюбел и Торстен Визель получили в 1981 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине27.
Вот схема эксперимента, в котором они мучили кошку, а именно – её зрительную кору (рис. 25).
Рис. 25. Схема классического эксперимента
Д. Хьюбела и Т. Визеля (справа на вертикальной диаграмме изображены предъявляемые животному стимулы, слева – интенсивность реакции нейронов зрительной коры, в которые был установлен воспринимающий нейронные разряды электрод).
Исследователи установили в зрительную кору кошки электроды, которые должны были фиксировать активность соответствующих нейронов. Закрепили голову кошки перед экраном и начали демонстрировать ей стимульный материал.
Экспериментальному животному сначала показывали самые разные статичные объекты, потом объекты в движении, но клетки, в которых были установлены электроды, молчали как мёртвые.
Исследователи были в отчаянии. И буквально случай – неаккуратное смещение экспонируемого объекта в угол поля зрения – дал вдруг резкий разряд: до того молчавший, проинтрубированный электродом нейрон сработал!
Хьюбел с Визелем предположили, что зафиксировали реакцию не на объект, а на то, как он выглядел в этот момент для животного, а именно – как наклонённая линия.
То есть попавшийся (во время установки) их электроду нейрон, как оказалось, реагировал строго на вид линии определённого наклона.
Последующие исследования доказали, что не он один, а все нейроны зрительной коры (точнее, небольшие кортикальные колонки) отвечают за подобные – совершенно незначительные, примитивные, казалось бы, по отдельности – элементы.
Это может казаться странным, неправдоподобным и, конечно, является контринтуитивным… Но вспомните своё впечатление, когда вы смотрите на гравюру или на знаменитые импрессионистские «Кувшинки» Клода Моне.
Разве перед вашими глазами не изображения соответствующих объектов? Да, вы видите и то, что изображено на гравюре, и кувшинки на водной глади пруда. Но приблизьтесь – перед вами на самом деле вовсе не объекты, а палочки, линии, отдельные мазки краски.
