Текст книги "Древо познания"

Автор книги: Умберто Р. Матурана

Соавторы: Франсиско Х. Варела
сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 13 страниц)

На лезвии бритвы

Согласно наиболее распространенной и современной точке зрения на нервную систему, последняя представляет собой инструмент, посредством которого организм получает информацию из окружающей среды и использует ее для построения образа (репрезентации) мира, и на основе этого образа формирует адекватное поведение, позволяющее ему выжить (рис. 34). Такая точка зрения требует, чтобы окружающая среда оставляла в нервной системе свой характерный отпечаток и чтобы нервная система использовала этот отпечаток, строя свое поведение, примерно так, как мы, пользуясь картой, составляем схему маршрута.

Однако мы знаем, что нервная система как часть организма функционирует со структурной детерминированностью. Это означает, что структура окружающей среды не может определять те или иные изменения нервной системы, а может только запускать их. Как наблюдатели мы имеем доступ и к нервной системе и к структуре окружающей ее среды. Тем самым мы имеем возможность описать поведение организма так, как если бы оно возникало в результате оперирования его нервной системы с репрезентациями окружающей среды или как выражение некоторого ориентированного на достижение цели процесса. Но такие описания не отражают функционирование нервной системы как таковой. Они хороши только для коммуникации между нами как наблюдателями Для научного объяснения такие описания неадекватны.

Поразмыслив немного над приведенными выше примерами, мы поймем, что во всех случаях мы склон ны основывать наше описание происходящего на использовании в том или ином виде метафоры «получения информации» из образа окружающей среды внутри нас

Рис. Цезарь в соответствии с метафорой репрезеитациониста.

Но из хода наших рассуждений следует, что использование метафоры такого типа противоречит всему, что мы знаем о живых существах. Мы сталкиваемся с труднопреодолимым препятствием, потому что единственной альтернативой точке зрения на нервную систему как систему, оперирующую с мысленными образами, кажется отрицание окружающей реальности. Действительно, если нервная система не оперирует (и не может оперировать) с образами окружающего мира, то что обусловливает необычайную функциональную эффективность человека и животных и их недюжинные способности к обучению и манипулированию окружающим·⁵ Если мы отрицаем объективность познаваемого мира, то разве мы не оказываемся в ха осе полнейшего произвола, ибо в таком случае возможно все?

Ситуация напоминает хождение по лезвию бритвы. С одной стороны, нас поджидает ловушка – мы не сможем понять феномен познания, если допустим существование информирующего нас мира объектов, поскольку сам механизм делающий это «информирование» возможным, отсутствует. С другой стороны, нас подстерегает другая опасность – хаос и произвол необъективности, где все кажется возможным– Нам необходимо научиться выбирать среднюю дорогу – путь, проходящий прямо по лезвию бритвы (рис. 35).

В самом деле, мы не должны попадать в ловушку, уготовленную предположением о том, что нервная система оперирует с образами мира. Это действительно ловушка, так как подобное предположение ослепляет нас лишая возможности осознать, что нервная система все время функционирует как определенная операционально замкнутая система. В этом мы убедимся в следующей главе.

Рис. 35. Эпистемологическая одиссея: плавание между Сциллой – чудовищем репрезентационизма и Харибдой – водоворотом солипсизма.

Но мы должны избежать и другой опасности – отрицания окружающей среды в предположении, что нервная система функционирует в полном вакууме, где все верно и все возможно. В этом – другая крайность, а именно: абсолютное когнитивное одиночество, или солипсизм, классическая философская традиция согласно которой существует только внутренняя жизнь каждого. Опасность же заключается в том что подобная точка зрения не позволяет объяснить, каким образом существует надлежащая пропорция, или соизмеримость, между функционированием организма и окружающим его миром.

Эти две крайности, или ловушки, существовали с самых первых попыток понять познание. Ныне превалирует репрезентационалистская крайность, в другие времена предпочтение отдавалось противоположной точке зрения.

Теперь мы намереваемся изложить способ, позволяющий рассечь этот явный гордиев узел и найти естественный подход, позволяющий избежать бездн по обе стороны лезвия бритвы. Внимательный читатель, наверное, уже догадался, что именно мы собираемся сказать, ибо это уже содержится в сказанном ранее. Ключ к решению в том, чтобы следовать точному логическому расчету. Это означает, что мы не должны терять из виду то, что утверждали в самом начале: все сказанное сказано кем-то. Решение, как и во всех случаях видимых противоречий, лежит в уходе от противопоставления и в изменении характера вопроса с тем, чтобы он охватывал более широкий контекст.

В действительности ситуация проста. Как наблюдатели мы можем рассматривать единство в различных областях, в зависимости от тех операций различения, которые мы проводим. Так, с одной стороны, мы можем рассматривать систему в той области, в которой действуют ее компоненты, в области ее внутренних состояний и структурных изменении При таком подходе для внутренней динамики системы окружающая среда не существует – она не нужна. С другой стороны, мы можем рассматривать единство, которое взаимодействует также и со своей окружающей средой, и описывать историю его взаимодействий с этой средой. В этом случае, если наблюдатель может установить отношения между некоторыми свойствами окружающей среды и поведением единства, несущественной становится внутренняя динамика такого единства.

Ни один из этих двух вариантов описания сам по себе не является проблемой: оба описания необходимы для нашего понимания единства. Именно наблюдатель со своей внешней точки зрения коррелирует оба эти описания. Именно он осознает, что структура системы определяет ее взаимодействия, и выделяет те конфигурации окружающей среды, которые могут запускать структурные изменения в системе. Именно наблюдатель убеждается, что окружающая среда не определяет и не направляет структурные изменения системы. Проблема возникает, когда мы, сами того не замечая, переходим из одной области в другую и тре буем, чтобы устанавливаемые нами соответствия между областями (поскольку мы видим обе области одновременно) в деиствительности были составной частью функционирования единства – в данном случае организма и нервной системы. Если мы будем неукоснительно следовать принципу логического расчета, то отмеченное осложнение исчезает; мы осознаем существование двух описанных выше подходов и объединяем их в один более широкий. В результате отпадает необходимость отступать на позиции репрезен-тационализма или отрицать, что система действует в окружающей среде знакомой по истории структурного сопряжения.

Возможно, аналогия поможет лучше понять сказанное Представим себе человека, который постоянно живет в подводной лодке Он никогда не покидает ее и умеет обращаться со всеми устройствами и механизмами на ее борту. Мы стоим на берегу и наблюдаем за элегантно всплывающей подводной лодкой. Затем берем в руки микрофон и по радио передаем мореплавателю, находящемуся внутри субмарины: «Поздравляем! Вам удалось миновать рифы а ваше всплытие выше всяких похвал Вы действительно зна ете как обращаться с подводной лодкой» Однако наша радиограмма вызывает у подводника недоумение «О каких рифах и каком элегантном всплытии вы говорите? Я лишь передвигал определенные ручки, нажимал кнопки и, производя эти действия, устанавливал те или иные соответствия между показаниями приборов. Все свои действия я производил в заранее предписанной последовательности, как меня учили. Я не делал ничего особенного А вы еще, сверх того говорите мне о какой то субмарине. Должно быть вы шутите!»

Для человека, обитающего внутри подводной лодки, существуют только показания приборов, кнопки, ручки и способы установления определенных соответствий между показаниями приборов и положениями ручек и кнопок. И только для нас, находящихся вне подводной лодки и наблюдающих за тем, как изменяются отношения между подводной лодкой и окружающей ее средой, существует поведение подводной лодки, которое в зависимости от последствий представляется более или менее адекватным.

Поведение

Под поведением мы понимаем изменения пространственного положения или отношения живого организма, которые наблюдатель описывает как движения или действия по отношению к определенной окружающей среде.

Если мы хотим следовать логическому расчету в описании происходящего, то мы не должны смешивать действия самой подводной лодки и динамику ее различных состояний с ее пе ремещениями и изменениями положения в окружающей среде. В динамику различных состояний подводной лодки с ее командиром, не знающим ничего о внешнем мире, никогда не входит оперирование с теми образами мира, которые видит внешний наблюдатель: сюда не входят ни «берега», ни «рифы», ни «водная поверхность», а только корреляции (в определенных пределах) между показаниями приборов. Такие сущности, как берега, рифы и водная поверхность, обладают реальностью только для внешнего наблюдателя, но не для подводной лодки или мореплавателя, который действует как один из компонентов подвод ной лодки

Все, что действительно для подводной лодки в этой аналогии, действительно и для всех живых существ: для лягушки с повернутым глазом, для девочки-волка и для каждого из людей.

Поведение и нервная система

То, что мы, наблюдая изменения в состоянии организма в окружающей среде, называем поведением, соответствует нашему описанию движений организма в той окружающей среде, на которую мы указываем. Поведение – это не то, что живое существо делает в самом себе (поскольку в живом существе происходят только внутренние структурные изменения), а то, на что мы указываем. Поскольку изменения состояния организма (с нервной системой или без нее) зависят от его структуры, а эта структура зависит от истории ее структурного сопряжения, изменения состояния организма в окружающей среде с необходимостью соответствуют среде и хорошо «осведомлены» о ней, независимо от описываемых нами поведения или окружающей среды. Поэтому адекватность поведения как конкретной последовательности движенй зависит от среды, в которой мы его описываем. Успех или неуспех поведения всегда определяется ожиданиями, которые устанавливает наблюдатель. Если бы читатель находился в пустыне и при этом совершал те же движения и принимал те же позы, которые он совершает и принимает сейчас при чтении этой книги, то его поведение было бы не только эксцентричным, но и патологическим.

Таким образом, поведение живых существ не является изобретением нервной системы и не связано исключительно с нервной системой, поскольку наблюдатель будет видеть поведение, глядя на любое живое существо в его окружающей среде. Что же касается нервной системы, то она расширяет область возможных вариантов поведения, наделяя организм необычайно подвижной и пластичной структурой. Это и станет темой следующей главы.

7. Нервная система и познание

В этой главе мы хотим рассмотреть, каким образом нервная система расширяет области взаимодействия организма. Мы уже знаем, что поведение не является изобретением нервной системы. Оно присуще любому единству, рассматриваемому в окружающей среде, где зто единство определяет область возмущений и поддерживает свою организацию в соответствии с теми изменениями состояния, которые запускают в нем возмущения.

Все это необходимо ясно представлять себе поскольку обычно мы рассматриваем поведение как нечто, присущее животным с нервной системой. Кроме того, обычные ассоциации со словом «поведение» проистекают из таких действий, как ходьба, прием пищи поиск и т д. Если мы попытаемся выяснить, что общего у всех зтих видов активности, обычно ассоциируемых с понятием «поведение», то обнаружим, что все они так или иначе связаны с движением Но движение, будь то движение на суше или в воде, присуще далеко не всем живым существам. Среди многих форм, порождаемых естественным дрейфом, существует немало таких, которым движение не свойственно.

Естественная история движения

Рассмотрим в качестве примера растение на рис. 37. Когда стрелолист растет вне воды, он принимает форму, изображенную в верхней части рисунка. Но когда уровень воды поднимается и растение погружается в воду, его структура в течение нескольких дней изменяется и трансформируется в водную форму, которая изображена в нижней части рисунка. Ситуация обратима; происходящие структурные преобразования отличаются большой сложностью и связанны с определенным типом дифференциации, затрагивающей различные части растения. Этот случай мы могли бы описать как поведение, поскольку речь идет о структурных изменениях, которые выглядят как видимые изменения формы растения, призванные компенсировать повторяющиеся возмущения окружающей среды. Но обычно такую ситуацию описывают как изменение развития растения, а не его поведения. Почему?

Сравним поведение стрелолиста с пищевым поведением амебы, которая готовится проглотить небольшое простейшее и вытягивает в его сторону ложноножки

Рис. 37. Наземная и водная Формы стрелолиста Sagittaria sagitufoiia

Рис. 38. Заглатывание (рис. 38). Такие ложноножки представляют собой выступы, или «пальцы», протоплазмы, образование которых связано с локальными изменениями физико-химического состава клеточной мембраны и цитоплазмы. В результате протоплазма течет в ту или иную сторону, толкая животное в соответствующем направлении – амебоподобное существо движется. Такое изменение, в отличие от того, что происходит со стрелолистом, мы не колеблясь описываем как поведение.

С нашей точки зрения ясно, что между этими двумя ситуациями существует непрерывный переход. И в том, и в другом случае мы имеем дело с поведением. Интересно отметить, что один из них (в отличие от другого) нам легче назвать поведением только потому, что у амебы мы обнаруживаем движение, тогда как стрелолист остается недвижим. Иначе говоря, между движением амебы и неисчерпаемым богатством поведения высших животных, которое мы всегда наблюдаем как разнообразные формы движения, существует непрерывный переход. Наоборот, изменения в дифференциации стрелолиста представляются нам далекими оттого, что принято понимать под движением, поскольку они происходят очень медленно, и мы видим в них только изменения формы. Вообще говоря, с точки зрения устройства и изменений нервной системы возможность движения существенна. Именно это делает историю движения захватывающе интересной. Как это происходит и почему, мы намереваемся выяснить в этой главе. Но сначала взглянем на проблему более обобщенно. Посмотрим, как проявляется движение в различных природных ситуациях.

На рис. 39 показаны размеры различных природных единств в зависимости от их способности двигаться,

Рис. 39. Зависимость между размером и скоростью движения р природе измеренной по их максимальной скорости[10]10
  Bonner J. Т. The bvolution °f Culture in Animal Societies. Princeton, N.J.: Princeton University Press, 1980.


[Закрыть]. Нетрудно видеть, что самые большие и самые маленькие природные объекты – галактики и элементарные частицы – способны совершать очень быстрые движения со скоростями порядка тысяч километров в секунду. Если мы обратимся к большим молекулам, являющимся компонентами живых существ, то их движение замедляется по мере увеличения их размеров, к тому же движутся они в вязкой окружающей среде, образованной другими молекулами. Например, многие молекулы белков, входящие в состав живых организмов, настолько велики, что их спонтанное движение незначительно по сравнению с подвижностью молекул меньших размеров.

Именно при этих обстоятельствах (как было показано в гл. 2) возникают аутопоэзные системы; их появление становится возможным благодаря существованию многочисленных больших органических молекул. Как только образовалось много больших молекул, направление кривой резко изменяется, поскольку история клеточных преобразований приводит к возникновению таких структур, как жгутики или псевдоножки. С их помощью движение вновь заметно ускоряется, поскольку они вводят в игру силы, значительно превосходящие силы вязкости. Кроме того, когда возникают многоклеточные организмы, у некоторых из них (путем дифференциации клеток) развиваются гораздо более эффективные способности к передвижению в пространстве. Например, антилопа импала может бежать со скоростью многих километров в час, хотя сама импала гораздо крупнее, чем небольшая молекула, которая (в среднем) движется с такой же скоростью. Многоклеточные животные и подвижные одноклеточные организмы создают диапазон движений, в их размерном классе не имеющий равного в природе.

Однако не следует упускать из виду, что внешнее проявление этого типа движения не является ни универсальным, ни необходимым для всех форм живых существ. В частности, у растений, которые представляют собой одно из фундаментальных порождений естественной эволюции, движение как способ бытия по существу отсутствует. Предположительно это связано с тем, что растения поддерживают свое существование за счет фотосинтеза при условии постоянного локального поступления питательных веществ и воды из почвы, а также газов и света из атмосферы. Это позволяет им сохранять адаптацию, не нуждаясь в интенсивных или быстрых движениях в течение большей части своего онтогенеза.

Для наблюдателя очевидно, что движение открывает перед организмом многочисленные возможности. Многие из них реализуются вследствие естественного дрейфа организмов. Например, подвижные организмы основывают на движении не только размножение, но и питание и способы взаимодействия с окружающей средой. Именно в связи с такого рода живыми существами естественный дрейф привел к появлению подвижности, при которой важное значение приобретает нервная система. Рассмотрим это обстоятельство более подробно.

Сенсомоторная координация в одноклеточных организмах

Вернемся к амебе в тот момент, когда она собирается поглотить простейший организм. Что при этом происходит? Суть процесса сводится к следующему: присутствие простейшего создает в окружающей среде концентрацию определенных веществ. Эти вещества способны взаимодействовать с мембраной амебы, инициируя изменения в консистенции протоплазмы, что приводит к формированию ложноножки. В свою очередь ложноножка вызывает изменения в положении движущегося животного, тем самым изменяя число молекул окружающей среды, взаимодействующих с мембраной амебы. Этот цикл повторяется; таким образом, последовательность движений амебы является результатом сохранения внутренней корреляции между степенью изменения амебной мембраны и тех модификаций протоплазмы, которые мы наблюдаем в виде псевдоножек. Иначе говоря, между возмущенной или сенсорной поверхностью организма и ее участком, способным порождать движение (моторной поверхностью), устанавливается периодически возобновляемая или неизменная корреляция, которая поддерживает ряд внутренних соотношений в амебе.

Еще один пример поможет лучше понять, о чем идет речь. На рис. 40 вы видите простейшее животное, обладающее специальной структурой – жгутиком. С помощью этого жгутика простейшее может двигаться в жидкой среде. В рассматриваемом нами частном случае жгутик движется так, что тянет клетку за собой. Плавая, простейший организм время от времени наталкивается на препятствие. Что происходит в такой ситуации? Поведение одноклеточного, стремящегося изменить направление движения, весьма интересно: когда простейшее сталкивается с препятствием, его жгутик изгибается. Этот изгиб вызывает изменения в основании жгутика, погруженном вглубь клетки. В свою очередь, клетка производит изменения в цитоплазме, которые вынуждают жгутик повернуться, в результате чего следующим взмахом жгутик вынуждает клетку двигаться в другом направлении. Такой механизм позволяет простейшему животному, натолкнувшемуся на препятствие, повернуть и не врезаться в него. Как и в случае амебы, происходящее сводится к сохранению определенной внутренней корреляции между структурой, способной выдерживать некоторые возмущения (сенсорной поверхностью), и структурой, способной порождать движение (моторной поверхностью). В этом примере интересно то, что и сенсорной, и моторной поверхностью в действительности служит одна и та же поверхность, поэтому их связь осуществляется непосредственно. рис. 40. Сенсомоторная корреляция у простейших животных

Рассмотрим еще один пример такой связи между сенсорными и моторными поверхностями. Существуют одноклеточные бактерии с жгутиками, Hai юминаю-щими по внешнему виду жгутики некоторых простейших. Но, как видно из рис. 41, жгутики бактерии действуют совершенно иначе<sup>[11]11
  8 Berg Н. Scientific American, 233 (1975): 36


[Закрыть]</sup>. Они не «хлопают» из стороны в сторону; основание жгутиков остается неподвижным, а сами жгутики вращаются наподобие гребного винта, причем они могут вращаться как в одну, так и в другую сторону. Но если при вращении жгутиков в одну сторону координация вращений приводит к отчетливому движению бактерий, то при вращении в противоположную сторону бактерии просто толкутся на одном месте. Можно поместить бактерию под микроскоп и проследить за тем, что с ней происходит при различных контролируемых условиях. Например, если в среду, в которой находится бактерия, бросить где-нибудь в уголке крупинку сахара, то бактерия прекратит «топтание на месте», изменит направление вращения своего жгутика и направится в зону с наибольшей концентрацией сахара следуя по направлению градиента концентрации. Каким образом это происходит? Оказывается, в мембране бактерии имеются специальные молекулы, способные взаимодействовать с сахаром, поэтому, когда вблизи бактерии возникает разность концентрации, в ней происходят изменения; именно эти изменения и заставляют жгутик вращаться в другом направлении. Таким образом, в каждый момент времени между сенсорной поверхностью и моторной поверхностью клетки возникает устойчивая корреляция, которая и обусловливает четко выраженное дискри-минаторное поведение бактерии, которая неизменно устремляется в зоны более высокой концентрации некоторых веществ. Это явление известно под названием «хемотаксис» Оно служит примером поведения на одноклеточном уоовне, многие молекулярные детали которого известны.

В отличие от бактерий стрелолист, о котором мы упоминали выше, и другие растения не обладают моторной поверхностью, которая наделяла бы их способностью двигаться. Правда, и среди бактерий встречаются такие, которых можно рассматривать как своего рода компромисс между способностью и неспособностью двигаться Например, когда Caulobacter оказывается в очень влажной среде, она прикрепляется к почве с помощью пьедестала, напоминающего по внешнему виду растение. Но при обезвоживании бактерия репродуцируется, и новые клетки вырастают с жгутиком, который помогает им перебраться в более влажную среду.

Рис 41 Движение с помощью жгутиков у бактерий