Книга Мозг прирученный. Что делает нас людьми? - Брюс Гуд

Тогда, в 1960-е гг., искусственный интеллект представлял собой новую область науки и обещал безбедное будущее, когда роботы будут убирать дом, мыть посуду и вообще делать все рутинные будничные дела, которыми приходится заниматься людям. С тех пор мы наблюдаем замечательный прогресс в области вычислительных и других технологий; бесспорно, рядом с нами появились очень умные пылесосы и посудомоечные машины. Но мы до сих пор не можем построить робота, который воспринимал бы мир так же, как человек. Внешне робот уже сегодня может быть похожим на человека, но при этом он не в состоянии решить некоторые простейшие задачи, которые мы выполняем автоматически; большинство детей овладевают соответствующими навыками до первого дня рождения.

Есть еще одна причина, по которой теория о чистом листе не может быть верна; дело в том, что она психологически противоречива. Наши чувства заранее сконфигурированы в ожидании сигналов, которые младенец, по идее, должен получать. Нам не приходится учиться различать цвета, нам не нужно объяснять, что граница между светлым и темным соответствует краю объекта. Если снять сигналы с клеток мозга, реагирующих на ощущения, у еще не родившихся животных в утробе матери (то есть до того, как они приобретут хоть какой-то опыт общения с внешним миром), окажется, что они уже реагируют на стимулы, с которыми пока не сталкивались. Новорожденный человек демонстрирует некоторые предпочтения сразу же, не имея никакого опыта, так что можно сказать, что мир новорожденного не совсем сумбурен. Подобные ранние проявления показывают, что мозг новорожденного уже в значительной мере «отформатирован», что позволяет ему начать накопление опыта практически сразу.

Подобно купленному в магазине компьютеру, мозг появляется на свет с предустановленной операционной системой. А заложено в него будет то, что вы с ним будете делать. Биология и опыт вместе, рука об руку формируют развивающийся мозг, приспособленный к внешнему миру. Каждый ребенок самостоятельно расшифровывает хитросплетения окружающего мира при помощи инструментов, которые вложила в него эволюция.

Сборка схемы

Мозг любого животного сложен ровно настолько, насколько это необходимо для решения мировых проблем, к которым готовила это животное эволюция. Иными словами, чем более гибкое поведение характерно для животного, тем сложнее его мозг. Гибкость зависит от способности к обучению, то есть к откладыванию воспоминаний в виде паттернов электрической проводимости в специализированных клетках мозга, которые меняются в ответ на переживания. Мозг взрослого человека состоит из приблизительно 170 млрд клеток, из которых 86 млрд — нейроны. Нейрон — базовый строительный блок коммуникационных процессов мозга, обеспечивающий мысль и действие.

По виду каждый нейрон напоминает фантастическое существо с множеством щупалец, из тела которого исходят тысячи рецепторов, или дендритов, принимающих сигналы других нейронов. Когда сумма принятых нервных импульсов достигает критической величины, принимающий нейрон срабатывает и выдает по отростку-аксону собственный импульс, задача которого — запустить еще одну цепную реакцию общения. Таким образом, каждый нейрон действует как миниатюрный микропроцессор. Паттерны нервных импульсов, распространяющиеся по обширной сети из триллионов нервных связей, представляют собой язык мозга, на котором он принимает, обрабатывает, передает и закладывает на хранение информацию. Представление опыта происходит заново и становится образом — нервным паттерном, отражающим переживания и внутренние вычислительные процессы, посредством которых наш мозг интерпретирует информацию.

Одно из самых удивительных открытий, связанных с развитием мозга, состоит в том, что маленькие человечки рождаются с почти полным набором нейронов, которыми они будут располагать, став взрослыми. При этом мозг новорожденного весит примерно втрое меньше, чем мозг взрослого человека. Однако к концу первого года жизни мозг ребенка составляет уже три четверти мозга взрослого. Связи в мозгу новорожденного формируются со скоростью 40 тыс. в секунду и, соответственно, более 3 млрд в сутки. Со временем суммарная длина связующих волокон увеличивается примерно до 150–180 тыс. км — то есть один человеческий мозг содержит достаточно «проволоки», чтобы четырежды обернуть ею Землю по экватору. Более того, объем мозга заполнен в основном связями, тогда как нейроны сосредоточены в слое толщиной 3–4 мм на поверхности мозга, получившей название коры.

Изменения проводимости позволяют окружающему миру формировать мозг посредством опыта, поскольку всякое переживание заставляет нейроны работать все время, пока продолжаются взаимные активации. Процесс формирования связей называется пластичностью. Синапсы между клетками, которые находятся в постоянной связи, меняют чувствительность таким образом, что сообщения по ним начинают проходить легче. На самом базовом уровне именно так информация закладывается в мозг на хранение — в виде переменных паттернов нейронной активности. Принципиальная роль взаимной нейронной активности отражена в первом принципе пластичности нейробиолога: «Клетки, которые вместе срабатывают, связываются между собой».

Мозг пластичен главным образом в детстве, в период развития (а некоторые его области продолжают меняться чуть ли не до 20 лет). Передняя часть мозга, связанная с принятием решений, не созревает полностью, пока ребенок не повзрослеет. Конечно, взрослый мозг тоже пластичен, ведь мы узнаём новое в течение всей жизни. Однако взаимосвязи некоторых его систем, судя по всему, зависят от возраста его обладателя и требуют входной сигнал намного раньше, в начале развития. Не стоит забывать, что нервная деятельность метаболически затратна. Если какие-то нервные связи не активны, зачем их сохранять? Во многих отношениях это напоминает обрезку любимого розового куста. Вы обрезаете слабые побеги, чтобы позволить более сильным расцвести.

Такие окна возможностей, которые иногда еще называют критическими периодами развития, отражают принцип, на основе которого природа сформировала мозг: в расчете на определенный опыт в определенные периоды времени. Если такой опыт не случится или будет скудным, возможны долговременные негативные последствия. Это относится, в частности, к сенсорным системам вроде зрения или слуха, но в следующей главе мы узнаем, что для социальных навыков тоже существуют критические периоды. Утрата функции вследствие депривации — второй принцип пластичности, который можно сформулировать как «используй или потеряешь»; так обстоит дело везде, где речь идет о функциональности нервных механизмов.

Изначальное знание

Мы установили, что человеческий мозг заранее сконфигурирован на восприятие определенного опыта — даже если у нас еще не было шансов встретиться с соответствующими ощущениями. Некоторые ученые также считают, что в нас с рождения «вшита» способность интерпретировать окружающий мир определенным способом раньше, чем мы способны задуматься об этом. Скорость, с которой младенец усваивает и понимает различные аспекты окружающего мира прежде, чем научится понимать речь, указывает на то, что во многих вещах он разбирается самостоятельно. Мы, взрослые, считаем само собой разумеющимся, что мир состоит из объектов, пространств, измерений, растений, животных и всевозможных сложных концепций, над которыми мы редко даем себе труд задуматься, — ведь мы живем среди них всю жизнь. Но как малыши усваивают эти концепции в отсутствие языка? Когда младенец смотрит вокруг себя на новый, слегка расплывчатый мир, что он видит? Что различает? Даже если они все усваивают сами, откуда им знать, на что следует обращать внимание, что особенно важно? Проблемы такого рода подвели ученых к предположению о том, что некоторые ключевые компоненты представления о мире — особенно те, что относятся к физической природе объектов, чисел и пространства, должны быть запрограммированы в мозге младенцев с рождения. Но откуда нам знать, что думают младенцы, если они не могут даже сказать нам, что происходит? Ответ сводится к показу им фокусов.