Мозг прирученный. Что делает нас людьми?
Шрифт:
Английский философ Джон Локк (1632–1704) описал такой взгляд на ребенка как чистое полотно:
«Положим тогда, что разум есть, как мы говорим, чистый лист бумаги, лишенный всяких особенностей, без всяких идей. Как же получает он свое содержание? Откуда берется в огромных количествах то, что деятельная и безграничная фантазия человека рисует на нем с почти бесконечным разнообразием? Откуда получает он весь материал рассуждения и знания? На это я отвечаю одним словом: из опыта».
Локк описывает сознание ребенка как tabula rasa, или чистый лист. При этом разум ребенка не просто считался
Однако теория Локка о чистом листе не слишком убедительна, да и мир новорожденного не настолько сумбурен, как казалось Джеймсу. Как указывал немецкий философ Иммануил Кант (1724–1804), чистый лист не заполнится информацией, если он изначально не настроен на поиск закономерностей внешнего мира. Чтобы распознать закономерность, разум уже должен обладать некой встроенной организацией. Представьте, насколько сложным было бы зрительное восприятие без некоторого предварительного знания. Невозможно начать разбираться в окружающей действительности, не имея заранее хоть какого-то представления о том, что ты ищешь. Чтобы понять мир, нужно отличать предметы от фона и определять, где заканчивается один предмет и начинается другой. Мы редко рассматриваем эту задачу как серьезную, поскольку зрительное восприятие дается нам без всяких усилий. Но если попытаться построить машину, которая обладала бы зрением, ее сложность становится более чем очевидной.
Рассказывают, что в 1966 г. один из пионеров искусственного интеллекта Марвин Мински дал одному из своих студентов в МТИ задание на лето: подключить камеру к компьютеру и попросить компьютер описать увиденное. Вероятно, Мински считал задачу достаточно простой, чтобы студент мог решить ее за три месяца. Дело было почти полвека назад, но и сегодня тысячи ученых работают над тем, как заставить машины видеть по-человечески.
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.