Страница:
Каждому из нас когда-либо приходилось замечать за собой, что мы не слышим постоянного фонового шума[12] – например, стука дятла, сопровождающего вашу прогулку в лесу, или какого-нибудь заигранного мотивчика в маленькой кофейне. С другой стороны, как только он прекращается, мы сразу же это замечаем. Наши слуховые зоны спрогнозировали, что звук будет непрекращающимся, поэтому, когда он не менялся, вы не обращали на него ровным счетом никакого внимания. И вот звук исчез, ваши ожидания не оправдались, и это сразу привлекло ваше внимание. Приведу исторический пример: сразу после того, как в Нью-Йорке были отменены наземные поезда, многие жители города посреди ночи звонили в полицию и жаловались, что их разбудило грохотание. Как правило, звонки раздавались в те часы, когда наземный поезд должен был бы проходить мимо их домов.
Часто говорят, что верить и видеть сродни друг другу Однако мы видим то, что ожидали увидеть, только тогда, когда действительно это видим. Наиболее ярким примером может служить явление, названное исследователями заполнением. Возможно, вы обращали внимание, что в каждом вашем глазу есть темная точка – здесь ваш зрительный нерв выходит из сетчатки через отверстие, называемое зрительным диском. В этой зоне нет фоторецепторов, поэтому она является постоянной слепой зоной в поле вашего зрения. Существуют две причины, по которым вы, как правило, не замечаете этих зон. Первая причина состоит в том, что эти два пятна никогда не пересекаются, поэтому один глаз компенсирует то, чего не увидел другой.
Но что любопытно – вы не замечаете темного пятна, когда у вас открыт только один глаз. Ваша зрительная система «заполняет» пробелы. Если вы закроете один глаз и будете разглядывать богато расшитый турецкий ковер, то целые узлы ковра будут ускользать из поля зрения вашей сетчатки, попадая в ваше слепое пятно. Однако ваш опыт цельного рисунка на ковре поможет вам создать непрерывный поток прогнозов, и вы легко восстановите цельное изображение.
Заполнение происходит во всех частях визуального изображения, а не только в слепых пятнах сетчатки глаза. Например, я покажу вам картинку побережья со скалами, на которых лежит бревно. Граница между скалами и бревном очень четкая и хорошо различимая. Увеличив изображение, мы увидим, что бревно и скалы практически неразличимы по цвету в точках их пересечения. При достаточно большом увеличении масштаба провести между ними границу вовсе не представляется возможным. Видимая четкость контуров бревна при взгляде на исходное изображение объясняется тем, что мы выделили их по отношению к остальной части рисунка. Когда мы смотрим на мир, то видим четкие контуры и границы объектов, хотя фактические сигналы, поступающие в зрительные зоны, преимущественно нечеткие и неоднозначные. Кора нашего головного мозга заполняет пробелы и выделяет четкие контуры, основываясь на своих ожиданиях. Мы же в конечном счете воспринимаем все как реальную картину.
Прогнозирование в зрительном восприятии является функцией движений ваших глаз. В главе 3 я упоминал о саккаде. Три раза в секунду ваши глаза фиксируются на одной точке, а потом перемещаются в другую. Вы не осознаете этих движений и не контролируете их сознательно. Всякий раз, когда ваши глаза фиксируются на новой точке, сигналы, поступающие в зрительную зону неокортекса, отличны от тех, которые сопровождали фиксацию на предыдущей точке. Получается, трижды в секунду ваш мозг видит новое изображение. Саккады глаз нельзя назвать совершенно непроизвольными. Когда вы рассматриваете лицо другого человека, то, как правило, ваш взор сначала останавливается на одном его глазу, потом на другом, затем перепрыгивает туда и обратно, время от времени фиксируясь на носу, ушах, рте и других чертах. Вы воспринимаете «лицо», но ваши глаза смотрят на один глаз, второй глаз, нос, рот, снова глаз и так далее. Скорее всего, вы этого совсем не осознаете. Вам кажется, что вы видите непрерывную картину мира, но первичные данные, поступающие в ваш мозг, настолько же беспорядочны, как и съемка на плохо настроенной цифровой видеокамере.
А теперь представьте себе, что вы встретили кого-то со вторым носом на месте одного глаза. Ваши глаза сначала фиксируются на одном глазу, потом перепрыгивают к другому, но там вместо глаза вы видите нос. Вы сразу понимаете: что-то не в порядке. Ваш мозг сформировал определенное ожидание, или прогноз, того, что вы должны были увидеть, но оно не оправдалось. Вы предвидели еще один глаз, а вместо этого увидели нос, и это привлекает ваше внимание. Именно поэтому так трудно не пялиться на людей, обладающих физическими особенностями. Легко ли вам было бы отвести свой взгляд от человека с двумя носами? Естественно, если бы вы пожили вместе с ним некоторое время, то привыкли бы к двум носам и не воспринимали бы эту его особенность как нечто из ряда вон выходящее.
А сейчас проведите самоанализ. Какие ожидания формируются у вас в данный момент, в процессе чтения этой книги? Когда вы переворачиваете страницы, у вас есть ожидания касательно того, как они будут переворачиваться. Ожидания относительно страниц книги отличаются от ожиданий от переворачивания обложки книги. Если вы сидите, значит, у вас есть ожидание, что ощущение давления на тело не исчезнет. Если сидение под вами вдруг станет мокрым, или начнет отодвигаться назад, или же с ним начнут происходить другие непредвиденные изменения, вы отвлечетесь от чтения до тех пор, пока не выясните, что происходит. Понаблюдав за собой таким образом, вы наверняка поймете, что ваше восприятие и понимание мира самым непосредственным образом связано с прогнозированием. В вашем мозге хранится модель мира, которая подвергается постоянному сопоставлению с реальностью.
Прогнозирование действует не только в отношении сигналов сенсорной информации низшего порядка. До сих пор я ограничивал наш анализ такими примерами, потому что это самый простой путь найти рамки понимания интеллекта. Если придерживаться принципа Маунт-кастла, принципы восприятия информации зонами низшего порядка справедливы и для высших зон коры головного мозга. Мозг человека обладает более высоким интеллектом, чем мозг животных, поскольку способен составлять прогнозы для более абстрактных типов сигналов и более длинных их последовательностей. Чтобы спрогнозировать, что жена скажет мне при встрече, я должен знать, что она говорила мне в прошлом, а также учитывать, что сегодня пятница и что мусор нужно выносить в контейнер в пятницу вечером, чего я не сделал на прошлой неделе, а ее лицо в таких случаях принимает характерное выражение. Еще до того как она откроет рот, у меня есть обоснованные предположения о том, что она скажет. Разумеется, я не уверен стопроцентно, но с большой долей вероятности могу утверждать, что она будет напоминать мне, чтобы я не забыл выбросить мусор в контейнер. Высший интеллект по признаку процесса формирования не отличается от интеллекта перцептивного. Они оба базируются на одной и той же системе памяти коры головного мозга и на общем прогностическом алгоритме.
Обратите внимание, что наши тесты на определение коэффициента интеллекта (IQ) по своей сути являются прогностическими задачами. Предназначенные для вычисления IQ людей всех возрастных категорий – от дошкольников до аспирантов, – эти тесты оценивают прогностическую способность. Вам предлагают определить, какое число будет следующим в представленной вам последовательности. Вам предлагают три разные проекции одного предмета и спрашивают, какой из предложенных рисунков является еще одной проекцией того же предмета. Или предлагают найти слово, которое относится к слову В так же, как и слово А относится к слову Б.
По сути, даже наука основана на прогнозировании. Мы расширяем свои знания о мире путем формулирования гипотез и их проверки. Эта книга является прогнозом того, что такое интеллект и как функционирует мозг. Даже разработка дизайна товара тоже является прогностическим процессом. При создании нового фасона одежды или типа мобильных телефонов дизайнеры и инженеры пытаются предвидеть запросы потребителей, возможные действия конкурентов, стоимость нового проекта и прочее.
Интеллект определяется способностью запоминать и предвидеть различные аспекты внешнего мира, включая язык, математику, физические свойства объектов, социальные ситуации. Ваш мозг получает сигналы из внешнего мира, сохраняет их в форме воспоминаний, и на основе того, что случилось раньше, и того, что происходит сейчас, составляет прогнозы о будущем.
Сейчас вы, наверное, подумаете: «Ладно, допустим, я согласен, что мой мозг непрерывно занят прогнозированием и может проявлять интеллект, даже когда я лежу в потемках и ни о чем не думаю. Как вы отметили, мне не надо действовать, чтобы осознавать или проявлять интеллект. Но разве подобная ситуация не является исключением? Вы в самом деле полагаете, что интеллект и разумное поведение совершенно независимы? В конце концов, разве не поведение, а прогнозирование является главным проявлением нашего разума? Ведь именно поведением определяется возможность выживания».
Такие вопросы закономерны. В конечном счете для выживания животного поведение действительно является определяющим. Прогнозирование и поведение не являются независимыми, но связь между ними очень тонкая и трудноуловимая. Во-первых, кора головного мозга появилась у млекопитающих лишь тогда, когда их поведение развилось до уровня достаточно сложных форм. Таким образом, влияние неокортекса нужно рассматривать с точки зрения усовершенствования заведомо существовавших моделей поведения животных. Разумное поведение возникло прежде интеллекта. Во-вторых, подавляющее большинство наших ощущений в значительной мере зависят от того, что мы делаем и как передвигаемся в этом мире. Прогнозирование и поведение тесно связаны друг с другом. Давайте остановимся на этом более подробно. У млекопитающих развилась большая кора головного мозга, потому что это создавало дополнительное преимущество для выживания, и это преимущество в конечном счете закрепилось в поведении. Однако вначале кора головного мозга служила для извлечения наибольшей пользы из существующих моделей поведения, а не для создания принципиально новых моделей. Чтобы лучше понять данный тезис, нам стоит рассмотреть, как развивался человеческий мозг.
Простейшие нервные системы развились у многоклеточных еще сотни миллионов лет назад. Но вот история появления настоящего разума начинается со времен наших предшественников – рептилий. Рептилии очень успешно завоевывали все новые и новые территории. Они распространились по всем континентам и стали родоначальниками множества видов. У них были хорошо развиты органы чувств и мозг, обеспечивающий их сложными моделями поведения. Их прямые потомки – современные рептилии – обладают точно такими же характеристиками. У аллигатора, например, органы чувств настолько же хорошо развиты, как у вас или у меня. Он использует сложные модели поведения, включая умение плавать, прятаться, охотится, загорать, обустраивать гнездо и спариваться.
Насколько велика разница между мозгом человека и мозгом рептиптилии? С одной стороны, невелика, с другой – огромна. Невелика, потому что в грубом приближении все, что имеется в мозге рептилии, присутствует и у человека. Огромна, потому что кора головного мозга человека гораздо больше, чем у пресмыкающегося.
Доводилось ли вам слышать упоминания о «старом», или «простейшем», мозге? Эта часть мозга находится в основании черепа и отвечает за функции жизненно важные функции организма: репродуктивные, инстинкт самосохранения, циркуляцию крови, дыхание, сон, сокращение мышц в ответ на внешнюю стимуляцию[13]. Когда вы стоите, передвигаетесь или держите равновесие, то в значительной мере это происходит благодаря «старому» мозгу. Так чем же тогда занята кора головного мозга, если она не является незаменимой для того, чтобы видеть, слышать и передвигаться?
Млекопитающие умнее рептилий благодаря коре головного мозга – неокортексу, развившемуся десятки миллионов лет назад, позже всего в процессе эволюции (именно поэтому его называют «новым мозгом»). Неокортекс присутствует только у млекопитающих, причем стремительное увеличение коры головного мозга у человека произошло всего лишь пару миллионов лет тому назад. Кора головного мозга у разных видов в целом однородна. Слой вашего неокортекса имеет ту же толщину и почти ту же структуру, что и ткань коры головного мозга ваших млекопитающих сородичей. Любые значительные эволюционные изменения, происходящие в короткий промежуток времени, обеспечиваются заимствованием существующих структур. Существует распространенное, но ошибочное мнение, что человеческий мозг является кульминационным результатом миллиардов лет эволюционного развития. Подобное мнение верно для нервной системы в целом, но кора головного мозга является относительно новой структурой и существует не так давно, чтобы стало возможным продолжительное эволюционное усовершенствование. Мы умнее за счет увеличения количества повторяющихся элементов универсального алгоритма коры головного мозга.
В этом и состоит сущность моего подхода к пониманию неокортекса – к признанию системы памяти и прогностической функции главными ключами к тайне разума. В мозге рептилии отсутствует неокортекс. Согласно эволюционной теории, появление в головном мозге коры знаменует переход к умению прогнозировать. Представьте себе, что «старый» мозг рептилий занимается тем же, что и всегда, но теперь сенсорные сигналы одновременно поступают и в кору головного мозга. Кора головного мозга сохраняет полученную сенсорную информацию в своей памяти. В будущем, если животное сталкивается с такой же или подобной ситуацией, память распознает сигналы как похожие на полученные в прошлом и вспоминает, что случилось. Вызванное воспоминание сравнивается с потоком поступающей сенсорной информации. Оно дополняет настоящий поток сигналов и прогнозирует, что случится дальше. Сравнивая поступающие сенсорные сигналы с вызванным воспоминанием, животное не только понимает происходящее, но и может предвидеть, что случится в будущем. А теперь представьте себе, что кора головного мозга не только помнит то, что увидело животное, но помнит также и то, какую модель поведения использовал «старый» мозг в подобных ситуациях. Не следует считать, что кора головного мозга проводит различие между ощущениями и поведением. Для неокортекса как первое, так и второе – всего лишь сигналы. Когда животное попадает в такую же или подобную ситуацию, оно не только прогнозирует будущее, но и вспоминает, какая модель поведения привела к подобному прогнозу будущего. Таким образом, память и прогнозирование позволяют животному использовать существующие модели поведения (хранящиеся в «старом» мозге) более разумно.
Рассмотрим еще один пример. Представьте крысу, впервые попавшую в лабиринт и пытающуюся найти из него выход. Возбужденное голодом и неопределенностью животное использует врожденные качества своего «старого» мозга для исследования непривычной среды, т. е. слушает, смотрит, обнюхивает, осторожно передвигается вдоль стен. Получаемая сенсорная информация не только используется старым мозгом, но попадает в кору головного мозга, где и сохраняется. Когда некоторое время спустя крыса помещается в тот же лабиринт, ее кора распознает текущие сигналы как уже знакомые и вспоминает сохраненные сигналы, которые описывают то, что случилось в прошлом. По сути, кора помогает крысе увидеть наиболее краткий путь в будущее. Если бы животное могло говорить, то, скорее всего, сказало бы: «О, узнаю этот лабиринт, и вот этот угол я тоже хорошо помню». Крыса помнит, где лежит сыр и как она добралась до него в прошлый раз. «Если я поверну здесь, то знаю, какой поворот будет следующим. В конце того коридора лежит кусочек сыра. Я вижу его в своем воображении». Пробираясь через лабиринт вслепую, переставляя лапки или шевеля усиками, крыса полагается на старые примитивные структуры мозга. Благодаря своей относительно большой коре головного мозга крыса способна запомнить места, в которых побывала, и узнать их в будущем, а также спрогнозировать дальнейшие события. У ящерицы отсутствует кора головного мозга, поэтому ее способности запоминать прошлое намного более ограничены. Сколько бы раз не оказалась ящерица в лабиринте, ей приходится искать выход по-новому. Крыса же благодаря системе памяти коры головного мозга имеет образ мира и прогнозирует будущее. В мозге животного всплывают яркие образы опасностей и вознаграждений, стоящих за каждым принятым решением, поэтому крыса, обладая способностью предвидения, существует в мире более эффективно.
Обратите внимание: крыса не следует никакой сверхсложной или принципиально новой модели поведения. Она не сконструировала себе дельтаплан, чтобы долететь до вожделенного сыра в конце коридора. Кора головного мозга крысы составляет прогнозы о сенсорных сигналах, которые позволяют ей предвидеть будущее, но палитра моделей поведения животного остается неизменной. Ее способности подпрыгивать, красться, исследовать помещение почти такие же, как и у ящерицы.
По мере развития и увеличения в процессе эволюции кора головного мозга обретала способность запоминать все большие и большие объемы информации о мире, соответственно, совершенствовалась ее прогностическая функция. Сложность воспоминаний и прогнозов тоже возросла. Но произошло еще одно чрезвычайно важное событие, которое привело к появлению у человека истинного разумного поведения.
Человеческое поведение значительно превосходит старый базовый репертуар ориентирования, свойственный крысе. Эволюция коры головного мозга человека вышла на качественно новый уровень. Только человеческие существа в состоянии были создать разговорную речь и письменность. Только люди готовят себе пищу, шьют одежду, летают на самолетах, сооружают небоскребы. Наши моторные способности и умение планировать намного превосходят способности наших ближайших животных сородичей. Как удается коре головного мозга, изначально предназначавшейся для составления сенсорных прогнозов, генерировать сложные модели поведения, присущие лишь человеку? Откуда могли появится эти модели столь неожиданно? Есть два возможных ответа на поставленный вопрос. Первый: алгоритм функционирования коры головного мозга чрезвычайно мощный и гибкий. Путем незначительных изменений способа соединения, что присуще только человеку, она может создавать новые сложные модели поведения. Второй: поведение и прогноз являются двумя сторонами одной и той же медали. Кора головного мозга действительно может предвидеть будущее, но ее сенсорные прогнозы будут отличаться точностью лишь при учете текущих моделей поведения.
Вспомните пример с крысой, мечущейся по лабиринту в поисках сыра. На любом перекрестке у животного есть выбор: повернуть направо или налево. Только благодаря одновременному воспоминанию о месте расположения сыра и правильной модели поведения оно составляет правильный прогноз, который и приводит к сыру. Конечно, это примитивный пример, но он прекрасно демонстрирует тонкую связь между поведением и сенсорными прогнозами. Наше поведение оказывает огромное влияние на то, что мы слышим, видим и чувствуем. Большинство наших сиюминутных ощущений зависят от наших действий. Проведите рукой перед лицом. Чтобы спрогнозировать вид руки, мозг учитывает, что он приказал руке двигаться. Если ваш мозг увидит движущуюся руку, не давая такой моторной команды, вы будете очень удивлены. Сначала кора головного мозга приказала руке двигаться, а потом спрогнозировала то, что должна увидеть. Я полагаю, такое объяснение неверно. По-моему, кора головного мозга прогнозирует увидеть руку, именно этот прогноз заставляет моторные команды осуществить ожидания. Сначала вы думаете, это заставляет вас действовать, и таким образом ваши мысли осуществляются.
А сейчас давайте разберемся, какие изменения привели к значительному расширению репертуара моделей поведения человека. Существуют ли физические различия между корой головного мозга обезьяны и человека, которые могли бы объяснить, почему только у людей существует язык, а также другие сложные модели поведения. Объем человеческого мозга превышает объем мозга обезьяны приблизительно в три раза. Однако дело здесь вовсе не в том, что больше – всегда лучше. Ключом к пониманию качественного прыжка человеческого поведения является форма связи между зонами неокортекса и «старым» мозгом. У человека и животных эти формы связи различны.
Давайте рассмотрим данную особенность более подробно. Вам наверняка известно, что головной мозг делится на правое и левое полушария. Но существует и другая форма разделения, используя которую мы лучше сможем понять, чем отличается человек от остальных животных.
Головной мозг, особенно если он достаточно большой, разделяет кору головного мозга на переднюю и заднюю часть, антериорную и пастериорную. Их разделяет извилина, которую называют центральной бороздой. Заднюю часть коры головного мозга образуют зоны сенсорного восприятия, получающие входные сигналы от органов зрения, слуха и осязания. Передняя часть коры головного мозга включает зоны, осуществляющие мышление и планирование высокого уровня сложности. Сюда также входит моторная зона коры головного мозга, отвечающая за контроль над мышцами, т. е. за непосредственное поведение.
В процессе эволюции кора головного мозга (особенно ее передняя часть) у людей и приматов увеличилась. По сравнению с другими приматами и ранними гоминидами[14] у нас непропорционально большой лоб, основное назначение которого – служить вместилищем для очень большой передней части коры головного мозга. Но одного этого факта недостаточно, чтобы объяснить улучшение наших моторных способностей по сравнению с другими живыми существами. Способность человека осуществлять сложнейшие движения связана с тем, что моторная зона коры головного мозга у homo sapience имеет намного больше связей с мышцами тела, чем у других млекопитающих. Поведение большинства животных генерирует «старый» мозг. А у человека передняя часть неокортекса узурпировала большую часть моторного контроля. Если вы повредите моторную зону коры головного мозга крысы, она не почувствует существенных неудобств. Если вы повредите моторную зону коры головного мозга человека, он будет парализован.
Меня часто спрашивают о дельфинах: правда ли, что у них очень большой мозг. Да, это правда. С более простым строением, чем у человека (три слоя вместо шести), но в целом мозг дельфина довольно велик. Вполне возможно, что дельфин может запоминать и понимать большое количество информации, распознавать лица, сохранять в памяти события своей жизни. Не исключено, что он запоминает все уголки океана, в которых ему когда-либо случалось побывать. Но, несмотря на способность проявлять сложные модели поведения, возможности дельфина далеки от человеческих. Таким образом, приходим к выводу, что даже у этих удивительных созданий кора головного мозга не оказывает столь существенного влияния на поведение, как у человека. Кора головного мозга в первую очередь развивалась с целью запоминания мира. Животные с достаточно большой корой головного мозга воспринимают мир ничуть не хуже нас с вами. Однако то, что делает человека уникальным, – это доминирующая роль коры головного мозга в формировании поведения. Именно по этой причине у людей существует система речи, именно поэтому создаются замысловатые инструменты. Именно поэтому мы можем писать романы, находить информацию в Интернете, посылать исследовательские зонды на Марс и строить корабли, в то время как животные совершенно не способны на подобные виды деятельности.
Вот мы и подошли к тому, чтобы нарисовать полную картину. Природа создала рептилий со сложными органами чувств и сложными, но относительно устойчивыми моделями поведения. Потом она сделала открытие: если дополнить их мозг системой памяти, к которой подключить поток сенсорной информации, животное сможет запоминать свой прошлый опыт. Когда животное попадает в такую же или подобную ситуацию, происходит вызов воспоминания из памяти, а это ведет к прогнозированию того, что, вероятнее всего, должно случится. Таким образом, разум и понимание начались с системы памяти, которая посылала прогнозы в поток сенсорного восприятия. Эти прогнозы являются сущностью понимания. Знать что-либо означает, что вы можете составлять об этом предположение.
Часто говорят, что верить и видеть сродни друг другу Однако мы видим то, что ожидали увидеть, только тогда, когда действительно это видим. Наиболее ярким примером может служить явление, названное исследователями заполнением. Возможно, вы обращали внимание, что в каждом вашем глазу есть темная точка – здесь ваш зрительный нерв выходит из сетчатки через отверстие, называемое зрительным диском. В этой зоне нет фоторецепторов, поэтому она является постоянной слепой зоной в поле вашего зрения. Существуют две причины, по которым вы, как правило, не замечаете этих зон. Первая причина состоит в том, что эти два пятна никогда не пересекаются, поэтому один глаз компенсирует то, чего не увидел другой.
Но что любопытно – вы не замечаете темного пятна, когда у вас открыт только один глаз. Ваша зрительная система «заполняет» пробелы. Если вы закроете один глаз и будете разглядывать богато расшитый турецкий ковер, то целые узлы ковра будут ускользать из поля зрения вашей сетчатки, попадая в ваше слепое пятно. Однако ваш опыт цельного рисунка на ковре поможет вам создать непрерывный поток прогнозов, и вы легко восстановите цельное изображение.
Заполнение происходит во всех частях визуального изображения, а не только в слепых пятнах сетчатки глаза. Например, я покажу вам картинку побережья со скалами, на которых лежит бревно. Граница между скалами и бревном очень четкая и хорошо различимая. Увеличив изображение, мы увидим, что бревно и скалы практически неразличимы по цвету в точках их пересечения. При достаточно большом увеличении масштаба провести между ними границу вовсе не представляется возможным. Видимая четкость контуров бревна при взгляде на исходное изображение объясняется тем, что мы выделили их по отношению к остальной части рисунка. Когда мы смотрим на мир, то видим четкие контуры и границы объектов, хотя фактические сигналы, поступающие в зрительные зоны, преимущественно нечеткие и неоднозначные. Кора нашего головного мозга заполняет пробелы и выделяет четкие контуры, основываясь на своих ожиданиях. Мы же в конечном счете воспринимаем все как реальную картину.
Прогнозирование в зрительном восприятии является функцией движений ваших глаз. В главе 3 я упоминал о саккаде. Три раза в секунду ваши глаза фиксируются на одной точке, а потом перемещаются в другую. Вы не осознаете этих движений и не контролируете их сознательно. Всякий раз, когда ваши глаза фиксируются на новой точке, сигналы, поступающие в зрительную зону неокортекса, отличны от тех, которые сопровождали фиксацию на предыдущей точке. Получается, трижды в секунду ваш мозг видит новое изображение. Саккады глаз нельзя назвать совершенно непроизвольными. Когда вы рассматриваете лицо другого человека, то, как правило, ваш взор сначала останавливается на одном его глазу, потом на другом, затем перепрыгивает туда и обратно, время от времени фиксируясь на носу, ушах, рте и других чертах. Вы воспринимаете «лицо», но ваши глаза смотрят на один глаз, второй глаз, нос, рот, снова глаз и так далее. Скорее всего, вы этого совсем не осознаете. Вам кажется, что вы видите непрерывную картину мира, но первичные данные, поступающие в ваш мозг, настолько же беспорядочны, как и съемка на плохо настроенной цифровой видеокамере.
А теперь представьте себе, что вы встретили кого-то со вторым носом на месте одного глаза. Ваши глаза сначала фиксируются на одном глазу, потом перепрыгивают к другому, но там вместо глаза вы видите нос. Вы сразу понимаете: что-то не в порядке. Ваш мозг сформировал определенное ожидание, или прогноз, того, что вы должны были увидеть, но оно не оправдалось. Вы предвидели еще один глаз, а вместо этого увидели нос, и это привлекает ваше внимание. Именно поэтому так трудно не пялиться на людей, обладающих физическими особенностями. Легко ли вам было бы отвести свой взгляд от человека с двумя носами? Естественно, если бы вы пожили вместе с ним некоторое время, то привыкли бы к двум носам и не воспринимали бы эту его особенность как нечто из ряда вон выходящее.
А сейчас проведите самоанализ. Какие ожидания формируются у вас в данный момент, в процессе чтения этой книги? Когда вы переворачиваете страницы, у вас есть ожидания касательно того, как они будут переворачиваться. Ожидания относительно страниц книги отличаются от ожиданий от переворачивания обложки книги. Если вы сидите, значит, у вас есть ожидание, что ощущение давления на тело не исчезнет. Если сидение под вами вдруг станет мокрым, или начнет отодвигаться назад, или же с ним начнут происходить другие непредвиденные изменения, вы отвлечетесь от чтения до тех пор, пока не выясните, что происходит. Понаблюдав за собой таким образом, вы наверняка поймете, что ваше восприятие и понимание мира самым непосредственным образом связано с прогнозированием. В вашем мозге хранится модель мира, которая подвергается постоянному сопоставлению с реальностью.
Прогнозирование действует не только в отношении сигналов сенсорной информации низшего порядка. До сих пор я ограничивал наш анализ такими примерами, потому что это самый простой путь найти рамки понимания интеллекта. Если придерживаться принципа Маунт-кастла, принципы восприятия информации зонами низшего порядка справедливы и для высших зон коры головного мозга. Мозг человека обладает более высоким интеллектом, чем мозг животных, поскольку способен составлять прогнозы для более абстрактных типов сигналов и более длинных их последовательностей. Чтобы спрогнозировать, что жена скажет мне при встрече, я должен знать, что она говорила мне в прошлом, а также учитывать, что сегодня пятница и что мусор нужно выносить в контейнер в пятницу вечером, чего я не сделал на прошлой неделе, а ее лицо в таких случаях принимает характерное выражение. Еще до того как она откроет рот, у меня есть обоснованные предположения о том, что она скажет. Разумеется, я не уверен стопроцентно, но с большой долей вероятности могу утверждать, что она будет напоминать мне, чтобы я не забыл выбросить мусор в контейнер. Высший интеллект по признаку процесса формирования не отличается от интеллекта перцептивного. Они оба базируются на одной и той же системе памяти коры головного мозга и на общем прогностическом алгоритме.
Обратите внимание, что наши тесты на определение коэффициента интеллекта (IQ) по своей сути являются прогностическими задачами. Предназначенные для вычисления IQ людей всех возрастных категорий – от дошкольников до аспирантов, – эти тесты оценивают прогностическую способность. Вам предлагают определить, какое число будет следующим в представленной вам последовательности. Вам предлагают три разные проекции одного предмета и спрашивают, какой из предложенных рисунков является еще одной проекцией того же предмета. Или предлагают найти слово, которое относится к слову В так же, как и слово А относится к слову Б.
По сути, даже наука основана на прогнозировании. Мы расширяем свои знания о мире путем формулирования гипотез и их проверки. Эта книга является прогнозом того, что такое интеллект и как функционирует мозг. Даже разработка дизайна товара тоже является прогностическим процессом. При создании нового фасона одежды или типа мобильных телефонов дизайнеры и инженеры пытаются предвидеть запросы потребителей, возможные действия конкурентов, стоимость нового проекта и прочее.
Интеллект определяется способностью запоминать и предвидеть различные аспекты внешнего мира, включая язык, математику, физические свойства объектов, социальные ситуации. Ваш мозг получает сигналы из внешнего мира, сохраняет их в форме воспоминаний, и на основе того, что случилось раньше, и того, что происходит сейчас, составляет прогнозы о будущем.
Сейчас вы, наверное, подумаете: «Ладно, допустим, я согласен, что мой мозг непрерывно занят прогнозированием и может проявлять интеллект, даже когда я лежу в потемках и ни о чем не думаю. Как вы отметили, мне не надо действовать, чтобы осознавать или проявлять интеллект. Но разве подобная ситуация не является исключением? Вы в самом деле полагаете, что интеллект и разумное поведение совершенно независимы? В конце концов, разве не поведение, а прогнозирование является главным проявлением нашего разума? Ведь именно поведением определяется возможность выживания».
Такие вопросы закономерны. В конечном счете для выживания животного поведение действительно является определяющим. Прогнозирование и поведение не являются независимыми, но связь между ними очень тонкая и трудноуловимая. Во-первых, кора головного мозга появилась у млекопитающих лишь тогда, когда их поведение развилось до уровня достаточно сложных форм. Таким образом, влияние неокортекса нужно рассматривать с точки зрения усовершенствования заведомо существовавших моделей поведения животных. Разумное поведение возникло прежде интеллекта. Во-вторых, подавляющее большинство наших ощущений в значительной мере зависят от того, что мы делаем и как передвигаемся в этом мире. Прогнозирование и поведение тесно связаны друг с другом. Давайте остановимся на этом более подробно. У млекопитающих развилась большая кора головного мозга, потому что это создавало дополнительное преимущество для выживания, и это преимущество в конечном счете закрепилось в поведении. Однако вначале кора головного мозга служила для извлечения наибольшей пользы из существующих моделей поведения, а не для создания принципиально новых моделей. Чтобы лучше понять данный тезис, нам стоит рассмотреть, как развивался человеческий мозг.
Простейшие нервные системы развились у многоклеточных еще сотни миллионов лет назад. Но вот история появления настоящего разума начинается со времен наших предшественников – рептилий. Рептилии очень успешно завоевывали все новые и новые территории. Они распространились по всем континентам и стали родоначальниками множества видов. У них были хорошо развиты органы чувств и мозг, обеспечивающий их сложными моделями поведения. Их прямые потомки – современные рептилии – обладают точно такими же характеристиками. У аллигатора, например, органы чувств настолько же хорошо развиты, как у вас или у меня. Он использует сложные модели поведения, включая умение плавать, прятаться, охотится, загорать, обустраивать гнездо и спариваться.
Насколько велика разница между мозгом человека и мозгом рептиптилии? С одной стороны, невелика, с другой – огромна. Невелика, потому что в грубом приближении все, что имеется в мозге рептилии, присутствует и у человека. Огромна, потому что кора головного мозга человека гораздо больше, чем у пресмыкающегося.
Доводилось ли вам слышать упоминания о «старом», или «простейшем», мозге? Эта часть мозга находится в основании черепа и отвечает за функции жизненно важные функции организма: репродуктивные, инстинкт самосохранения, циркуляцию крови, дыхание, сон, сокращение мышц в ответ на внешнюю стимуляцию[13]. Когда вы стоите, передвигаетесь или держите равновесие, то в значительной мере это происходит благодаря «старому» мозгу. Так чем же тогда занята кора головного мозга, если она не является незаменимой для того, чтобы видеть, слышать и передвигаться?
Млекопитающие умнее рептилий благодаря коре головного мозга – неокортексу, развившемуся десятки миллионов лет назад, позже всего в процессе эволюции (именно поэтому его называют «новым мозгом»). Неокортекс присутствует только у млекопитающих, причем стремительное увеличение коры головного мозга у человека произошло всего лишь пару миллионов лет тому назад. Кора головного мозга у разных видов в целом однородна. Слой вашего неокортекса имеет ту же толщину и почти ту же структуру, что и ткань коры головного мозга ваших млекопитающих сородичей. Любые значительные эволюционные изменения, происходящие в короткий промежуток времени, обеспечиваются заимствованием существующих структур. Существует распространенное, но ошибочное мнение, что человеческий мозг является кульминационным результатом миллиардов лет эволюционного развития. Подобное мнение верно для нервной системы в целом, но кора головного мозга является относительно новой структурой и существует не так давно, чтобы стало возможным продолжительное эволюционное усовершенствование. Мы умнее за счет увеличения количества повторяющихся элементов универсального алгоритма коры головного мозга.
В этом и состоит сущность моего подхода к пониманию неокортекса – к признанию системы памяти и прогностической функции главными ключами к тайне разума. В мозге рептилии отсутствует неокортекс. Согласно эволюционной теории, появление в головном мозге коры знаменует переход к умению прогнозировать. Представьте себе, что «старый» мозг рептилий занимается тем же, что и всегда, но теперь сенсорные сигналы одновременно поступают и в кору головного мозга. Кора головного мозга сохраняет полученную сенсорную информацию в своей памяти. В будущем, если животное сталкивается с такой же или подобной ситуацией, память распознает сигналы как похожие на полученные в прошлом и вспоминает, что случилось. Вызванное воспоминание сравнивается с потоком поступающей сенсорной информации. Оно дополняет настоящий поток сигналов и прогнозирует, что случится дальше. Сравнивая поступающие сенсорные сигналы с вызванным воспоминанием, животное не только понимает происходящее, но и может предвидеть, что случится в будущем. А теперь представьте себе, что кора головного мозга не только помнит то, что увидело животное, но помнит также и то, какую модель поведения использовал «старый» мозг в подобных ситуациях. Не следует считать, что кора головного мозга проводит различие между ощущениями и поведением. Для неокортекса как первое, так и второе – всего лишь сигналы. Когда животное попадает в такую же или подобную ситуацию, оно не только прогнозирует будущее, но и вспоминает, какая модель поведения привела к подобному прогнозу будущего. Таким образом, память и прогнозирование позволяют животному использовать существующие модели поведения (хранящиеся в «старом» мозге) более разумно.
Рассмотрим еще один пример. Представьте крысу, впервые попавшую в лабиринт и пытающуюся найти из него выход. Возбужденное голодом и неопределенностью животное использует врожденные качества своего «старого» мозга для исследования непривычной среды, т. е. слушает, смотрит, обнюхивает, осторожно передвигается вдоль стен. Получаемая сенсорная информация не только используется старым мозгом, но попадает в кору головного мозга, где и сохраняется. Когда некоторое время спустя крыса помещается в тот же лабиринт, ее кора распознает текущие сигналы как уже знакомые и вспоминает сохраненные сигналы, которые описывают то, что случилось в прошлом. По сути, кора помогает крысе увидеть наиболее краткий путь в будущее. Если бы животное могло говорить, то, скорее всего, сказало бы: «О, узнаю этот лабиринт, и вот этот угол я тоже хорошо помню». Крыса помнит, где лежит сыр и как она добралась до него в прошлый раз. «Если я поверну здесь, то знаю, какой поворот будет следующим. В конце того коридора лежит кусочек сыра. Я вижу его в своем воображении». Пробираясь через лабиринт вслепую, переставляя лапки или шевеля усиками, крыса полагается на старые примитивные структуры мозга. Благодаря своей относительно большой коре головного мозга крыса способна запомнить места, в которых побывала, и узнать их в будущем, а также спрогнозировать дальнейшие события. У ящерицы отсутствует кора головного мозга, поэтому ее способности запоминать прошлое намного более ограничены. Сколько бы раз не оказалась ящерица в лабиринте, ей приходится искать выход по-новому. Крыса же благодаря системе памяти коры головного мозга имеет образ мира и прогнозирует будущее. В мозге животного всплывают яркие образы опасностей и вознаграждений, стоящих за каждым принятым решением, поэтому крыса, обладая способностью предвидения, существует в мире более эффективно.
Обратите внимание: крыса не следует никакой сверхсложной или принципиально новой модели поведения. Она не сконструировала себе дельтаплан, чтобы долететь до вожделенного сыра в конце коридора. Кора головного мозга крысы составляет прогнозы о сенсорных сигналах, которые позволяют ей предвидеть будущее, но палитра моделей поведения животного остается неизменной. Ее способности подпрыгивать, красться, исследовать помещение почти такие же, как и у ящерицы.
По мере развития и увеличения в процессе эволюции кора головного мозга обретала способность запоминать все большие и большие объемы информации о мире, соответственно, совершенствовалась ее прогностическая функция. Сложность воспоминаний и прогнозов тоже возросла. Но произошло еще одно чрезвычайно важное событие, которое привело к появлению у человека истинного разумного поведения.
Человеческое поведение значительно превосходит старый базовый репертуар ориентирования, свойственный крысе. Эволюция коры головного мозга человека вышла на качественно новый уровень. Только человеческие существа в состоянии были создать разговорную речь и письменность. Только люди готовят себе пищу, шьют одежду, летают на самолетах, сооружают небоскребы. Наши моторные способности и умение планировать намного превосходят способности наших ближайших животных сородичей. Как удается коре головного мозга, изначально предназначавшейся для составления сенсорных прогнозов, генерировать сложные модели поведения, присущие лишь человеку? Откуда могли появится эти модели столь неожиданно? Есть два возможных ответа на поставленный вопрос. Первый: алгоритм функционирования коры головного мозга чрезвычайно мощный и гибкий. Путем незначительных изменений способа соединения, что присуще только человеку, она может создавать новые сложные модели поведения. Второй: поведение и прогноз являются двумя сторонами одной и той же медали. Кора головного мозга действительно может предвидеть будущее, но ее сенсорные прогнозы будут отличаться точностью лишь при учете текущих моделей поведения.
Вспомните пример с крысой, мечущейся по лабиринту в поисках сыра. На любом перекрестке у животного есть выбор: повернуть направо или налево. Только благодаря одновременному воспоминанию о месте расположения сыра и правильной модели поведения оно составляет правильный прогноз, который и приводит к сыру. Конечно, это примитивный пример, но он прекрасно демонстрирует тонкую связь между поведением и сенсорными прогнозами. Наше поведение оказывает огромное влияние на то, что мы слышим, видим и чувствуем. Большинство наших сиюминутных ощущений зависят от наших действий. Проведите рукой перед лицом. Чтобы спрогнозировать вид руки, мозг учитывает, что он приказал руке двигаться. Если ваш мозг увидит движущуюся руку, не давая такой моторной команды, вы будете очень удивлены. Сначала кора головного мозга приказала руке двигаться, а потом спрогнозировала то, что должна увидеть. Я полагаю, такое объяснение неверно. По-моему, кора головного мозга прогнозирует увидеть руку, именно этот прогноз заставляет моторные команды осуществить ожидания. Сначала вы думаете, это заставляет вас действовать, и таким образом ваши мысли осуществляются.
А сейчас давайте разберемся, какие изменения привели к значительному расширению репертуара моделей поведения человека. Существуют ли физические различия между корой головного мозга обезьяны и человека, которые могли бы объяснить, почему только у людей существует язык, а также другие сложные модели поведения. Объем человеческого мозга превышает объем мозга обезьяны приблизительно в три раза. Однако дело здесь вовсе не в том, что больше – всегда лучше. Ключом к пониманию качественного прыжка человеческого поведения является форма связи между зонами неокортекса и «старым» мозгом. У человека и животных эти формы связи различны.
Давайте рассмотрим данную особенность более подробно. Вам наверняка известно, что головной мозг делится на правое и левое полушария. Но существует и другая форма разделения, используя которую мы лучше сможем понять, чем отличается человек от остальных животных.
Головной мозг, особенно если он достаточно большой, разделяет кору головного мозга на переднюю и заднюю часть, антериорную и пастериорную. Их разделяет извилина, которую называют центральной бороздой. Заднюю часть коры головного мозга образуют зоны сенсорного восприятия, получающие входные сигналы от органов зрения, слуха и осязания. Передняя часть коры головного мозга включает зоны, осуществляющие мышление и планирование высокого уровня сложности. Сюда также входит моторная зона коры головного мозга, отвечающая за контроль над мышцами, т. е. за непосредственное поведение.
В процессе эволюции кора головного мозга (особенно ее передняя часть) у людей и приматов увеличилась. По сравнению с другими приматами и ранними гоминидами[14] у нас непропорционально большой лоб, основное назначение которого – служить вместилищем для очень большой передней части коры головного мозга. Но одного этого факта недостаточно, чтобы объяснить улучшение наших моторных способностей по сравнению с другими живыми существами. Способность человека осуществлять сложнейшие движения связана с тем, что моторная зона коры головного мозга у homo sapience имеет намного больше связей с мышцами тела, чем у других млекопитающих. Поведение большинства животных генерирует «старый» мозг. А у человека передняя часть неокортекса узурпировала большую часть моторного контроля. Если вы повредите моторную зону коры головного мозга крысы, она не почувствует существенных неудобств. Если вы повредите моторную зону коры головного мозга человека, он будет парализован.
Меня часто спрашивают о дельфинах: правда ли, что у них очень большой мозг. Да, это правда. С более простым строением, чем у человека (три слоя вместо шести), но в целом мозг дельфина довольно велик. Вполне возможно, что дельфин может запоминать и понимать большое количество информации, распознавать лица, сохранять в памяти события своей жизни. Не исключено, что он запоминает все уголки океана, в которых ему когда-либо случалось побывать. Но, несмотря на способность проявлять сложные модели поведения, возможности дельфина далеки от человеческих. Таким образом, приходим к выводу, что даже у этих удивительных созданий кора головного мозга не оказывает столь существенного влияния на поведение, как у человека. Кора головного мозга в первую очередь развивалась с целью запоминания мира. Животные с достаточно большой корой головного мозга воспринимают мир ничуть не хуже нас с вами. Однако то, что делает человека уникальным, – это доминирующая роль коры головного мозга в формировании поведения. Именно по этой причине у людей существует система речи, именно поэтому создаются замысловатые инструменты. Именно поэтому мы можем писать романы, находить информацию в Интернете, посылать исследовательские зонды на Марс и строить корабли, в то время как животные совершенно не способны на подобные виды деятельности.
Вот мы и подошли к тому, чтобы нарисовать полную картину. Природа создала рептилий со сложными органами чувств и сложными, но относительно устойчивыми моделями поведения. Потом она сделала открытие: если дополнить их мозг системой памяти, к которой подключить поток сенсорной информации, животное сможет запоминать свой прошлый опыт. Когда животное попадает в такую же или подобную ситуацию, происходит вызов воспоминания из памяти, а это ведет к прогнозированию того, что, вероятнее всего, должно случится. Таким образом, разум и понимание начались с системы памяти, которая посылала прогнозы в поток сенсорного восприятия. Эти прогнозы являются сущностью понимания. Знать что-либо означает, что вы можете составлять об этом предположение.