Наш мозг может выполнять одновременно несколько задач, используя одни и те же нейроны

Подобно странному инопланетному существу, распространяющему повсюду свои щупальца, каждый нейрон связан одновременно с тысячами других нейронов. Комплексная интенсивность поступающей информации определяет состояние нейрона – возбужденное или спокойное. Когда суммарная активность поступлений достигает предельного уровня, нейрон включается, генерируя небольшой электрохимический сигнал, запускающий цепную реакцию в его соединениях. В силу этого каждый нейрон немного похож на микропроцессор, поскольку он подсчитывает суммарную активность всех остальных нейронов, с которыми он связан.

Это напоминает также распространение молвы по округе. Некоторые из нейронов по соседству способствуют возбуждению. Они, как добрые друзья, хотят помочь разнести слух. Другие нейроны – тормозящие, проще говоря, они советуют вам заткнуться. И каждый раз, когда нейрон проводит подобную «беседу» с разными соседями и отдаленными приятелями, он запоминает, следовало ли ему в подобной ситуации распространить сообщение по миру или лучше сохранить молчание, поэтому если молва возникает снова, нейрон реагирует на нее более уверенно. Это происходит потому, что связи между нейронами становятся сильнее в случае повторяющихся совместных «стрельб». По словам нейрофизиолога Доналда Хебба, открывшего этот механизм, «совместное возбуждение укрепляет связь»[19].

Схемы распространения электрической активности – это подоплека психической жизни. Это наши мысли. Независимо от того, вызваны они внешней средой или всплыли из глубин подсознания, они являются схемами активизации нейронов в матрице нашего разума. Когда какое-то событие внешнего мира, например, звуки музыки, возбуждает наши органы чувств, это возбуждение преобразуется в паттерн[20]нейронных импульсов, который передается в соответствующую обрабатывающую зону мозга. Та, в свою очередь, генерирует схемы каскадной активизации, распространяющиеся по всему мозгу. Каскадные паттерны нейронной активности аналогично прокатываются через соответствующие мозговые центры в обратном направлении (если у вас возникла мысль, например, воспоминание о звуках музыки), восстанавливая память и мыслительные процессы, относящиеся к этому конкретному опыту переживаний.

Подобный характер процесса объясняется тем, что мозг имеет дело с распределенными паттернами. Представьте себе, что нейронные паттерны у вас в мозге похожи на узоры из костяшек домино в тех удивительных трюках, где вы толкаете одну из них и запускаете цепную реакцию. Только здесь эти доминошки могут быть снова выставлены на свои места в ожидании, когда их толкнут очередной раз. Некоторые костяшки легко уронить, другие требуют повторяющихся толчков с разных сторон, прежде чем они активируются и продолжат распространение паттерна.

Теперь представьте, что вместо одного паттерна домино существует триллион всевозможных паттернов, перекрывающихся между собой и делящих некоторые возбужденные и заторможенные нейроны. Не все доминошки падают, поскольку внутренние перекрестные связи некоторых нейронных кластеров оказывают влияние на путь, по которому происходит активизация нейронов. Тот факт, что каждый нейрон может участвовать более чем в одном паттерне возбуждения, означает, что мозг может выполнять параллельные операции. Это очень существенный момент, поскольку он объясняет, откуда у мозга такая обрабатывающая мощность. Он может выполнять одновременно несколько задач, используя одни и те же нейроны. Это как трехмерная игра в крестики-нолики. Представьте, что крестик и нолик соответствуют активному и неактивному состоянию нейронов. Они могут начинать или останавливать линии, которые мы будем использовать в качестве метафоры для цепи активизации нейронов.

Рис. 2. Параллельные процессы обработки информации напоминают трехмерные крестики-нолики

Эти цепи могут распространяться в разных направлениях. Если вы ставите крест в нижней линии нижнего слоя, он будет также активировать паттерны среднего и верхнего уровней одновременно. Если вы рассматриваете комбинацию только на одном уровне, вы, скорее всего, проиграете игру. Чтобы хорошо сыграть, вы должны учитывать параллельную активизацию на всех уровнях одновременно. Точно так же активация одних нейронов порождает параллельную активизацию в других присоединенных сетевых паттернах. И это хорошо: поскольку расчетная скорость импульса, двигающегося от одного нейрона к другому в реальном времени, оказалась слишком медленной в сравнении со скоростью, с которой наш мозг, как нам известно, может выполнять множество одновременных операций. Наилучшее объяснение эффективной скорости нашего мозга при выполнении разных задач – параллельная организация нейронных паттернов[21]. Наш мозг на самом деле осуществляет многозадачную работу на одном и том же физическом оборудовании.

Подумайте, каким образом при такой организации может работать жизненный опыт переживаний – как множество пальцев, толкающих те или иные костяшки домино и создающих разные паттерны активизации. Таким образом, все многообразие происходившего с нами на протяжении нашей жизни может быть сохранено в комплексе нейронных цепей в виде распределенно-параллельных паттернов. Имея миллиарды нейронов, каждый из которых способен образовать до 10 000 связей с соседними нейронами, можно создать практически бесконечное число различных паттернов соединения. Математические величины способности мозга к формированию связей умопомрачительны. Например, если взять всего 500 нейронов, каждый из которых будет связан со всеми остальными, при том, что они могут находиться только в активном или пассивном состоянии, общее число возможных паттернов будет составлять 2500. Эта величина превышает приблизительное расчетное количество атомов в обозримой Вселенной[22]. Если учесть, что на самом деле нейронов миллиарды, то нетрудно понять, почему наш мозг признают наиболее сложной конструкцией, известной человеку – или, если быть более точным, – неизвестной человеку.

Таковы базовые принципы работы мозга. Значит, как и Нео в исполнении Киану Ривза, мы не имеем прямой связи с реальностью. Все, что мы ощущаем, преобразуется в паттерны нейронной активности, которые и формируют психическую жизнь. Вы живете в своей собственной матрице. Наиболее ярко продемонстрировал это знаменитый канадский нейрохирург Уалдер Пенфилд. Он вызывал подобные сну образы прошлого у своих пребывающих в сознании пациентов при прямом стимулировании их коры в процессе операции.

Он писал:

«Это было электрическое возбуждение последовательной записи сознания – записи, которая была создана прежним опытом переживаний пациента»[23].

Он даже оперировал свою собственную сестру и продемонстрировал, что прямая стимуляция коры запускает двигательную активность, ощущения и мысли. Именно эти паттерны соединений кодируют всю информацию, которую мы обрабатываем, воспоминания, которые мы храним, и планы, которые мы собираемся выполнить. Любовь, ненависть, столица Франции, победитель последнего Кубка мира по футболу, правила установки палатки, метод деления на 10, замысел вашего будущего рассказа, вкус шоколада и запах апельсина – каждое чувство, каждый бит знания и опыта, который у вас есть, как и ваши будущие планы, – все возможно только благодаря каскадной активизации нейронов. Все, что мы есть, можем сделать или сделаем, сводится к этим процессам. Иначе нам бы понадобилось иметь в мозге духа-призрака, но до сих пор ни один не был найден.

Как организован мозг

Конечно, человеческий мозг – организованная структура, а не хаотическая путаница перекрывающихся цепей. В нем выявлены различные области, отвечающие за определенные задачи и функции. Существуют зоны мозга, где происходит обработка информации, поступающей от органов чувств. Зоны, ответственные за планирование и управление движениями. Зоны, связанные с памятью. Зоны, где проводятся вычисления. Существуют центры эмоций, агрессии, удовольствия и возбуждения – огонь в чреве машины, который утром поднимает нас с постели и мотивирует проявлять активность в этом мире.

Одна из аллегорий структурной организации и функционирования мозга – образ луковицы. В центре луковицы находится ствол мозга , регулирующий основные жизненные функции организма, обеспечивающие наше выживание, в частности дыхание и кровообращение. Над стволом мозга находится область среднего мозга , контролирующего уровни активности, бодрствование и аппетит. Средний мозг осуществляет базовый двигательный контроль и первичную обработку информации от органов чувств. Из среднего мозга вырастает лимбическая система , контролирующая эмоции и побуждения, в том числе агрессию и половое влечение. Эти уровни (нижние этажи) мозга нередко называют «мозгом рептилии», поскольку он управляет тем уровнем функций, который мы делим с ящерицами и змеями[24]. Это инстинкты, которые просто запускаются при виде конкурента или потенциального партнера, подобно коленному рефлексу[25]. В глубоком прошлом нашего вида мы действовали именно таким автоматическим способом, но со временем выработали мозговое оснащение более высокого уровня, позволившее нам контролировать эти примитивные импульсы.

Поверх всего находится кора головного мозга[26], тонкий слой на его поверхности, набитый нейронами, которые поддерживают высокоуровневую обработку информации, позволяющую интерпретировать мир, генерировать знания и планировать действия.

Одно из самых удивительных открытий последних лет обнаружило, что наибольшее число нейронов находится вовсе не в коре больших полушарий. Масса нейронов плотно упакована в мозжечке, находящемся в задней части больших полушарий мозга. Мозжечок контролирует наши движения[27]. Оказывается, только приблизительно пятая часть нейронов находится в коре больших полушарий (неокортексе), которую обычно связывают с высокоуровневым мышлением. Это вызывает удивление, поскольку разумно предположить, что сложные психические процессы вроде мышления должны выигрывать от увеличения числа процессоров. Однако мощность заключается не в числе нейронов, а в числе связей. Как и во многих других вопросах эффективности в нашей жизни, важно не то, сколько ты имеешь, а что ты с этим делаешь и с кем ты знаком. Несмотря на то что в неокортексе нейронов меньше, чем можно было бы ожидать, он имеет гораздо больше аксонных связей (осуществляемых длинными отростками нейронов), соединяющих различные, сильно разбросанные клеточные популяции. Секрет мощи коры больших полушарий – в коммуникациях. Интегрируя информацию из разных областей, мозг может генерировать богатые многомерные переживания. Каким-то образом из этого богатства появляется наше осознанное Я. Без активности неокортекса человек теряет осознание – теряет СЕБЯ.

Эта многослойная модель не только представляет основную схему организации мозга, но и иллюстрирует прогресс относительного развития мозга, который происходит эволюционно. Системы нижнего уровня – более древние, зрелые и оперативные, чем верхние этажи мозга, продолжающие развиваться до взрослости. Младенцы начинают жизнь с функционирующими преимущественно отделами нижнего уровня. Со временем и по мере приобретения опыта эти нижние отделы наращивают связи с отделами более высоких уровней, которые начинают вносить свое влияние и управление, вследствие чего мозг работает все более координированно.

Вы можете наблюдать, как эта координация начинает проявляться у ребенка. Многие ученые, включая меня, убеждены, что большинство изменений, происходящих в первые годы жизни, связано не столько с пробуждением высших центров мозга, сколько с интеграцией между разными отделами, с возможностью контроля высших отделов над механизмами низших уровней. Например, такие простые вещи, как движение глаз, могут изначально управляться системами нижних уровней, расположенными под корой головного мозга и действующими с самого рождения[28]. Проблема в том, что системы нижнего уровня довольно примитивны и неуклюжи. Настолько, что их управление движением глаз сводится лишь к направлению взгляда на самые темные и самые светлые объекты окружающего мира. Именно поэтому внимание самых маленьких детей обычно привлекают наиболее яркие предметы. К тому же младенцу не хватает пока управляющей способности высших отделов, чтобы отвести взгляд от яркого пятна. В частности, в возрасте до двух месяцев младенцы склонны к «вязкой фиксации» – они надолго фиксируют взгляд на визуально привлекательной зрительной цели[29]. Но если наиболее заметные вещи всегда будут притягивать наш взор, мы постоянно будем терять из виду все остальное. Действительно, когда я работал в специальном подразделении для детей с проблемами зрения, к нам часто приходили молодые матери, обеспокоенные тем, что их здоровые малыши, похоже, слепы, поскольку они слишком мало, как казалось мамам, двигают глазами. Они словно впадают в некое подобие транса, уставившись в окно. Матери желали знать, почему их младенцы не смотрят им прямо в глаза.

Поведение младенцев, как и многие другие ограничения, обнаруживаемые у детей раннего возраста, отражают незрелость их мозга. В первые недели жизни у грудничков очень низкий уровень контроля со стороны неокортекса. Со временем кора больших полушарий начинает устанавливать все больший контроль над структурами нижних уровней – за счет процессов торможения, которые накладывают «вето» на излишнюю активность нижних структур. Торможение помогает установить власть над отделами нижнего уровня и таким образом повысить гибкость поведения. Так, вместо вязкой фиксации структуры коры позволяют ребенку легко отводить глаза от наиболее яркого объекта, например, от яркого света, льющегося из окна, и направлять взгляд на менее очевидные элементы окружающего мира.

Как выяснилось, большинство человеческих функций требует определенного уровня тормозного контроля свыше. Вот довольно жесткий эксперимент, который можно провести над 8-месячным малышом, который научился тянуться за игрушками. Покажите ему яркую, привлекательную игрушку, которую он обязательно захочет взять, но положите ее в большой прозрачный пластиковый контейнер. Как только ребенок доберется до него, он будет хлопать ручками по контейнеру. И, несмотря на отсутствие какого-либо успеха, малыш будет продолжать бить ручками по прозрачному пластику, поскольку ему трудно перестать тянуться за недосягаемой игрушкой[30]. Вид игрушки настолько привлекателен, что ребенок не может затормозить свои попытки добраться до нее. Фактически торможение импульсивных побуждений и поступков – одно из главных изменений в ходе нашей жизни, вносящих свой вклад в развитие нашего Я.

Если представить мозг как сложную машину, сделанную из множества модулей, конкурирующих за управление нашим телом, то возобладание контроля коры подобно управлению главного организатора, наблюдающего за всем производством. Именно этого начальника в нашем головном офисе мы и воспринимаем как Я. Можно обнаружить своего главного менеджера за счет самонаблюдения – сосредоточения на своем психологическом состоянии. Попробуйте. Найдите тихое место и закройте глаза. Направьте свое внимание внутрь себя. Постарайтесь определить, где находится это Я. Направьте указательные пальцы обеих рук с двух сторон головы на то место, где, по вашему мнению, оно находится. Когда два указательных пальца будут направлены туда, где внутри вашей головы, по вашему мнению, находитесь вы, испытываете это ощущение в данный конкретный момент. Оставьте один палец указывать на это место, а другим укажите на то же место со стороны лица так, чтобы точно очертить треугольником место расположения вашего сознания. Теперь проведите воображаемые линии, чтобы найти их пересечение, где «X » отмечает то самое место.

Вы только что отметили свою нулевую точку, где ваше Я сидит в вашей голове. Рисунок 4 заимствован из исследования, ставившего целью узнать, где, по мнению людей, расположена их нулевая точка[31]. Он демонстрирует, что, когда мы задумываемся о своем внутреннем состоянии, нам кажется, что мы обитаем внутри своей головы, где-то за глазами. Мы полагаем, будто это и есть то место, где мы слушаем репортаж своих мыслей, испытываем ощущения, которыми в нас бросается окружающий мир, и каким-то образом контролируем те рычаги, которые запускают в действие и обеспечивают движение нашего тела.

Рис. 4. Расположение воображаемых точек, где люди обычно ощущают местонахождение своего Я (на основе исследований, проведенных «Феррари» (Ferrari) и др. в 2008 году; публикуется с разрешения)

Посвятите еще один момент ощущениям своего тела в этом спокойном состоянии. Сконцентрировавшись, вы можете почувствовать его внутреннюю работу. Вы чувствуете, читая эти строки, слабые движения своего языка, покачивающегося вверх-вниз у вас во рту? Если вы обратите внимание на давление сиденья, можете вы почувствовать, как оно упирается в ваше седалище? Мы можем ощущать собственное тело, но являемся чем-то большим, чем наши тела.

Это внутреннее Я иногда называют «гомункулюсом», и он – настоящий источник неприятностей. Гомункулюс представляет собой проблему потому, что вы не стали с его помощью знать больше о местонахождении своего Я. Фактически, принимая во внимание гомункулюса, можно понять, почему реальное Я составляет такую проблему. В вашей голове не может быть единого индивидуума по той простой причине, что тогда этому гомункулюсу потребовалось еще свое собственное внутреннее Я. Нам бы понадобилось «мини-Я» внутри Я, находящегося в нашей голове. Но если «мини-Я» в нашей голове – это гомункулюс, то кто находится в голове «мини-Я», и так далее, и так далее? Это будет бесконечная регрессия, не заканчивающаяся никогда. Как бесконечная череда русских матрешек, одна в другой, гомункулюсы просто по-другому ставят проблему. Это то, что философ Дэн Деннет назвал иллюзией Картезианского театра, по имени знаменитого французского философа Рене Декарта[32], полагавшего, что каждый из нас обладает разумом, обитающим в наших телах. Деннет представляет эту концепцию в виде аудитории внутри нашей головы, где можно сидеть и наблюдать за ощущением мира, как за пьесой, разворачивающейся на сцене. Но кто сидит внутри головы человека и наблюдает пьесу в Картезианском театре? Предположение о внутреннем Я просто не помогает в решении проблемы того, где мы находимся в своей голове.

Не являемся ли мы неким подобием завода, созданного в нашей голове из множества маленьких автоматических рабочих, выполняющих разные задачи и функции? Да, в какой-то степени, и многие из этих подразделений способны действовать независимо. Но образ армии рабочих не заменяет образ главного управляющего. Правильнее сказать, наша психика представляет собой множество всевозможных процессов и решений, которые нередко конфликтуют друг с другом, и эти конфликты часто остаются неосознанными. Именно поэтому нам необходимо отказаться от концепции гомункулюса, которая не может объяснить сложность нашего мозга и отбросить идею существования внутреннего Я.