Мозг. Тонкая настройка. Наша жизнь с точки зрения нейронауки - Питер Уайброу

Долгие годы исследований привели Хоакина Фустера к убеждению, что место, где собирается информация, воссоздающая воспоминания о прошлом и помогающая вообразить будущее, – объединенные нейронные сети мозга. Это подтверждается работами лауреата Нобелевской премии Эрика Канделя{111}, который продемонстрировал, что долговременная память у крупного морского моллюска аплизии физиологически детерминирована изменениями силы сигнала в межнейронных синапсах, и доказал сходство фундаментальных нейронных механизмов у организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития. Ицхак Фрид{112}, нейрохирург из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, записывал сигналы непосредственно от нервных клеток мозга у пациентов, страдающих эпилепсией, и обнаружил, что кластеры нейронов могут специфично и устойчиво возбуждаться знакомыми образами. Принимая во внимание все эти доказательства, можно заключить, что активность и развитие мышления – как рефлекторного, интуитивного (о нем мы говорили во второй главе), так и рефлексивного, сознательного, с которым мы ассоциируем нашу личность, – физически основаны на связях и взаимозависимости нейронных сетей коры больших полушарий головного мозга. Каждый нейрон может находиться в составе не одной, а многих активных кортикальных сетей – когнитов профессора Фустера – и таким образом участвовать в процессах, связанных с различными воспоминаниями, приобретенными поведенческими реакциями или упорядоченными хранилищами знаний. Короче говоря, кем является каждый из нас как уникальная, чувствующая и свободно мыслящая личность, определяется способностями сетевых нейронных коммуникаций мозга выделять, запоминать, упорядочивать и выбирать, используя рассеянную информацию из прошлого опыта.

* * *

Откуда же взялись эти сети – когниты мышления и памяти? Какие силы управляли их эволюцией? Если не углубляться в научную терминологию, ответы на эти вопросы следует искать в способности мозга к обучению посредством взаимного обмена с окружающим миром – процесса, который начинается с самого рождения и даже раньше. Если упростить еще больше, впрочем не погрешив против истины, можно сказать, что задняя часть мозга – затылочная кора – получает информацию от органов чувств, а передняя – фронтальная кора – несет ответственность за принятие решений и действия. Хоакин Фустер говорит об этом постоянном процессе обмена с окружающей средой как о цикле «восприятие – действие». В этом контексте восприятие означает не просто сигналы из окружающего мира, попадающие в мозг через органы чувств, но и активную сортировку новой информации и ее интерпретацию на основании предшествующего опыта. Таким образом, как заметил Хоакин во время нашей беседы, восприятие – это своего рода тавтология: «Мы воспринимаем то, что мы помним, когда вспоминаем то, что воспринимаем».

Описанный цикл восприятия, обучения и действий служит основным двигателем мышления как в процессе его развития, так и в зрелом состоянии; именно этот цикл обеспечивает непрерывную обработку информации, поступающей от наших пяти чувств, так чтобы предпринимаемые на основе интуиции или сознательного выбора действия лучше всего соответствовали имеющимся возможностям.

Итак, нейронные сети обучения и памяти, участвующие в цикле «восприятие – действие», поддерживают сбор информации и обеспечивают принятие решений. Эти сети организованы иерархически, и их сложность увеличивается по мере созревания головного мозга. На ранних стадиях развития мозга циклы, имеющие решающее значение для выживания (например, способность младенца тянуться к груди и сосать), возникали в ходе естественного отбора. Хоакин Фустер назвал эти важнейшие сети филетическими, от слова филогения – изучение эволюционных взаимоотношений. Такие рефлекторные поведенческие реакции генетически запрограммированы, но при этом все равно осуществляются через цикл «восприятие – действие». Если конкретизировать приведенный мной пример, у питающегося младенца сенсорные восприятия материнского запаха, прикосновения к груди, вкуса молока и звука дыхания матери запускают двигательную программу действия сосания. Во второй части этой книги я подробнее расскажу о том, что более тонкая настройка такого инстинктивного когнита начинается сразу же после рождения, когда мать и ребенок на основании опыта учатся друг у друга и между ними возникает взаимная нежная привязанность, в конечном итоге служащая основой доверия. Сенсорные сигналы смешиваются в разуме ребенка, создавая уникальную сеть памяти, означающую «мать». Если же эта быстро закрепившаяся схема не подтверждается – например, к ребенку подходит чужой человек, то запускается иная моторная программа, соответствующая беспокойству и плачу.

В первые месяцы жизни мозг ребенка развивается очень быстро, ежедневно интегрируя информацию, поступающую от органов чувств, и очень скоро это приводит к освоению новых двигательных навыков. Если мы вернемся к приведенному во второй главе примеру с малышом в кроватке, хватающимся за разноцветный мячик, то увидим, что цикл «восприятие – действие» является основой привычки и интуитивных мыслительных процессов. Ребенок фактически учит сам себя, методом проб и ошибок настраивая свой цикл восприятия и действий, пока не достигнет совершенства в смыкании пальцев в нужный момент, после чего способность становится автоматической.

В отличие от филетической, заранее запрограммированной памяти новорожденного, учащегося сосать, нейронные сети, поддерживающие различные приобретенные и вошедшие в привычку типы поведения – распознавание лиц, питание, способность ходить, социальные взаимодействия и т. д., менее подвержены генетическому контролю. Специфическое обучение в подобных случаях, по сути, управляется силой стимула, несущего информацию. Наиболее важную роль в развитии и активности нейронной сети играют такие факторы, как временнáя близость стимулов, их повторяемость и эмоциональная окраска – как, например, в случае развития речи. Здесь человек обладает огромным преимуществом благодаря уникальной емкости коры больших полушарий. При рождении эта ассоциативная кора, как ее иногда называют, содержит эквивалент множества гигабайтов компьютерной памяти, которой еще только предстоит быть заполненной программами. По мере созревания мозга в нем улучшается изоляция аксонов, служащих суперскоростными магистралями для передачи электрических нервных импульсов, что повышает эффективность передачи информации. «Голый» аксон проводит импульсы медленно, со скоростью примерно 9 м/с, в то время как в аксоне, покрытом так называемой миелиновой (жировой) оболочкой{113}, скорость может возрастать до 120 м/с – скорости торнадо.