Мозг и его потребности. От питания до признания - Вячеслав Дубынин

То есть зеркальные нейроны встроены не только в двигательные нейросети, но также имеют входы, ориентированные на внешние сенсорные потоки, поступающие в мозг сигналы, слуховые и зрительные раздражители. В случае птиц это может быть как чужая, так и своя песня.

У зеркального нейрона обезьяны, человека на выходе происходит передача сигналов к исполнительным нейронам премоторной и моторной коры. Входы и выходы зеркального нейрона могут быть врожденно заданы, но чаще формируются в результате обучения нейросетей и мозга в целом. Работ на зеркальных нейронах человека пока единицы; примером может служить статья Роя Мукемела и Исака Фрайда (Roy Mukamel, Itzhak Fried) с соавторами, опубликованная в 2010 году[31].

Одна и та же реакция может возникать тогда, когда сама обезьяна (или человек) захотела взять изюм и когда увидела, что сосед берет изюм. А если раньше потянуться за изюмом она не решалась, то, посмотрев несколько раз, как сосед это делает, вполне может тоже запустить подобную программу. То есть за счет «зеркального» механизма можно научить свою нейросеть новым программам, даже не реализуя их в полной мере, а просто смотря и хотя бы частично подражая. Это очень важно и, кроме того, вызывает дофаминовые положительные эмоции, поскольку связано с движением и новизной.

Кстати, у человекообразных обезьян, когда взрослый делает что-то интересное, подросток может подойти и издать специальный звук, который обозначает: «Я буду только смотреть. Я не буду тебе мешать, я буду только смотреть. Мне интересно, я хочу знать, как это делается». Взрослые обезьяны в этот момент иногда начинают даже действовать медленнее, чтобы показать подростку, как надо, например, правильно камнем разбивать орех. Более того, если подросток отвлекается, могут ему еще и оплеуху отвесить: «Раз уж пришел учиться, так учись, не бездельничай!»

Простые варианты подобных программ могут быть установлены врожденно. Например, подражательное высовывание языка. В кору больших полушарий, судя по всему, встроены соответствующие генетически заданные нейросети, управляющие собственной реакцией и обладающие «отзеркаливающими» входами. Получается, что как человеческий, так и обезьяний детеныш врожденно знают схему лица взрослого представителя своего вида. И когда соответствующий зрительный образ (высунутого языка) попадает в нужный центр моторный коры, сразу – раз! – детеныш так же высовывает язык. Но гораздо чаще подобные программы являются результатом дополнительного обучения. В итоге мы можем подражать очень сложным навыкам.

Если смотреть на братьев наших меньших, можно увидеть не только подражание вокализации звука, но и подражание самым разным движениям. Наиболее простой вариант – это двигаться вместе, перемещаться вместе. Стая саранчи это прекрасно умеет. Одна саранча взлетела – и за ней стая тоже взлетела, и, более того, все полетели в одном направлении.

Пресноводные рыбки Данио рерио (Zebrafish) являются модельными организмами для изучения такого типа поведения. Они обычно плавают стайкой, и каждая рыбка краем глаза, а еще с помощью органа боковой линии ощущает, где соседи и куда они плывут. Если одна рыбка повернула направо, то можно, соответственно, ожидать от остальных тоже правого поворота. То есть они показывают самый простой вариант подражания – вместе двигаться в стае. Это дает много преимуществ, потому что совместные движения стаи позволяют лучше находить пищу, обманывать, а иногда даже пугать хищника. Например, какой-то молодой барракуде может показаться, что приближается огромная рыба – она испугается и сбежит. А на самом деле это плывет плотная стая из множества маленьких анчоусов.

Итак, первый уровень – двигаться вместе. Но есть, конечно, и более специфические действия. Например, активно изучается хватание пищи для этих же рыбок Данио рерио. Если одна рыбка начинает хватать еду, то и другие рыбки тоже начинают это делать, причем даже порой еды нет, а движение запускается.

История из жизни. В одном доме держали трех небольших собак и кролика. Этот кролик, видимо, считал себя собакой. Когда кто-то приходил в гости и собаки, прибежав, начинали лаять, кролик тоже принимал участие: прыгал вокруг и беззвучно открывал рот синхронно с собаками. Вот такое интересное подражательное поведение!

Выполнение сложных произвольных движений

Если посмотреть, как идет подражание движениям, которые для нас являются новыми, необычными, можно увидеть компоненты, характерные вообще для любого произвольного движения. У млекопитающих этим занимается лобная доля, причем в ее пределах выделяют три различающиеся по функциям области: ассоциативную кору, премоторную (поле 6) и моторную (поле 4) кору (рис 7.3).

Рис. 7.3. Процесс «разворачивания» двигательной программы в пределах лобных долей коры больших полушарий человека.

Выбор программы происходит в ассоциативной лобной коре, после чего сигнал передается в поле 6 (премоторная кора, программа превращается в комплекс параллельно и последовательно выполняемых движений), а затем – в поле 4 (моторная кора, движения преобразуются в наборы конкретных мышечных сокращений, после чего команды уходят к подкорковым моторным центрам). На последнем этапе важнейшую роль играет информация от системы мышечной чувствительности (передняя часть теменной доли).

В случае подражания чьим-либо движениям на всех этапах управляющие функции могут выполнять зрительные сигналы, поступающие из затылочной доли

Ассоциативная лобная кора вступает в игру первой и принимает решение. Например: «Я хочу взять этот предмет». Премоторная кора эту общую идею превращает в совокупность движений. Скажем, чтобы взять предмет, нужно поднять руку, разогнуть ее, разогнуть пальцы, потом согнуть пальцы. На третьем этапе сигналы от премоторной коры идут в самую заднюю часть лобной доли, в моторную кору. Нейроны поля 4 непосредственно взаимодействуют со спинным мозгом, мозжечком, дают конкретные команды конкретным мышцам. Скажем, даже поднять руку весьма непросто. При этом работают дельтовидная и трапециевидная мышцы, а в каждой из них – еще и отдельные группы мышечных клеток («двигательные единицы»). На этом этапе в реализации движения активно участвуют сигналы системы мышечной чувствительности.

Итак, сначала возникает идея движения, потом она превращается в совокупность относительно простых моторных компонентов, а потом каждый компонент «раскладывается» на совокупность конкретных мышечных сокращений. При этом сигналы последовательно распространяются спереди назад: ассоциативная лобная кора (3-й уровень) → премоторная кора (2-й уровень) → моторная кора (1-й уровень). Когда мы подражаем чему-то, наш мозг генерирует варианты двигательных программ, которые затрагивают все перечисленные уровни.