Сознание как инстинкт. Загадки мозга: откуда берется психика - Майкл Газзанига

Ученые-информатики Джефф Клун, Жан-Батист Муре и Год Липсон сделали то, что обычно и делают информатики: построили компьютерную модель^[23]. Они использовали хорошо изученные сети с сенсорными входами и результирующими выходными данными. По результирующим данным судили о способности нейросети противостоять возникающим в окружающей среде трудностям. Ученые смоделировали двадцать пять тысяч поколений эволюции, заложив в программу прямое давление отбора либо на максимальный рост производительности, либо на ту же производительность, но в сочетании с минимизацией затрат на соединение. И вот вам пожалуйста! Стоило только добавить второе условие при изменяемой или неизменной окружающей среде, как сразу стали образовываться модули, в то время как без минимизации затрат на соединение этого не происходило. А когда исследователи посмотрели, какие нейросети проявили самую высокую производительность, то оказалось, что это были модульные сети. Выяснилось, что в этой группе степень модульности возрастала вместе с уменьшением затрат. Одновременно те же сети и развивались гораздо быстрее – то есть как при постоянных, так и при меняющихся внешних условиях им требовалось заметно меньше поколений. Эксперименты с компьютерными моделями убедительно доказывают, что влияние естественного отбора на рост производительности нейронных сетей и минимизацию затрат на межнейронные связи приводит к существенному возрастанию модульности и лучшей способности таких сетей к развитию.

Итак, мы поняли, что модульные системы имеют массу достоинств, но как они их реализуют? Каким образом тысячи независимых модулей, каждый на своем месте, сообща координируют наши мысли и поступки – и в конечном итоге формируют наш сознательный опыт?

Контакты модулей

Как мы уже знаем, слабые связи между модулями существуют, хотя конкретные задачи модули и выполняют за счет многочисленных хорошо развитых внутренних связей. Для регулирования сложных форм поведения жизненно важно иметь какой-то контакт между модулями. Например, зоны Брока и Вернике разделяют ответственность за специализированные речевые функции, однако они должны уметь договариваться. Назначение зоны Вернике – выстроить связное предложение из фонем и слов, чтобы затем зона Брока велела вашим губам, рту и языку воспроизвести правильно звучащую фразу. Эти речевые области сообщаются через дугообразный пучок нервных волокон, пролегающий между ними наподобие автомагистрали. Затраты на столь крупные и дорогостоящие каналы связи мозг сводит к минимуму, сокращая контакты между модулями, занятыми в разных когнитивных областях. Скажем, когда вы нюхаете розу, незачем активировать зоны Брока и Вернике, если только вы не сочиняете сонет о ее красоте или гневную тираду в адрес селекционеров, для которых форма важнее аромата. Модули взаимодействуют друг с другом, но связей между узлами, выполняющими родственные задачи, несравнимо больше, чем между звеньями разнородных процессов.

Мозг человека и животных: в чем различия?

При всем богатстве данных и разнообразии методов их анализа, исследования, как правило, свидетельствуют о модульной организации структурных и функциональных нейронных сетей мозга и сходстве многих свойств модулей у всех видов^[24]. Имеет смысл уделить немного времени различиям между структурной и функциональной сетями нейронов. Под словом «структура» подразумевается просто строение сети – количество, расположение, форма нейронов и прочие физические параметры. Функциональная сеть выполняет определенную функцию – например, отвечает за устную речь или за понимание смысла фраз. Надо отметить, что по структуре сети нельзя судить о ее функции и наоборот. Какие-то подсказки удается найти, но не более того. Вы можете посмотреть на дерево и понять, как оно устроено, но это ничего не скажет вам о назначении листьев. Эксперименты на различных животных, от беспозвоночных до млекопитающих, также показали, что связи между нейронными модулями хорошо развиты, а расстояния достаточно малы, чтобы расход энергии был меньше. Что интересно, даже нейронная сеть прозрачного круглого червя Caenorhabditis elegans, в чьем организме насчитывается несколько сотен хорошо изученных нейронов, тоже функционирует в модульном режиме, хотя это одно из самых маленьких живых существ, обладающих нервной системой^[25]. Модульная организация выгодна для всех видов животных, это необходимое условие успешного функционирования и развития в конкурентной борьбе за выживание.

Естественно предположить, что если мозг и животных, и людей устроен по модульной схеме, то их когнитивные свойства, включая сознание, тоже должны быть примерно одинаковы. Томас Нагель поддержал бы эту идею, но, к сожалению, современные технологии не позволяют нам с уверенностью судить о том, как воспринимают мир различные организмы. Мы и свое-то восприятие мира далеко не всегда можем четко передать. Лучшее, что мы можем сделать для эмпирического изучения чужого опыта как животных, так и людей, – это прибегнуть к измерениям поведенческих особенностей и активности мозга.

Неудивительно, что мы, люди, связываем свой сознательный опыт с разнообразием наших когнитивных навыков. Отсюда мы автоматически заключаем, что и животные, дабы обладать сознанием, должны иметь такие же навыки. Свою способность к сознательному переживанию мы не раздумывая проецируем на все подряд, от кукол до роботов или, как в моем случае, на автомобиль Plymouth coupe 1949 года.

Пытаясь распознать зачатки сознательных состояний у других животных, ученые искали, в частности, признаки владения инструментами. Считается, что использование инструментов – вариант поведения, которое указывает на достаточно развитые когнитивные способности. Признаки такого рода были обнаружены по всему царству животных. Например, птицы семейства врановых (представители его – ворóны и вóроны, сойки, сороки, грачи, кедровки), подобно тому, как это делают шимпанзе, приспособились извлекать пищу из труднодоступных мест с помощью разных технических средств^[26]. В японском городе Сендай вороны колют орехи, задействуя машины, – бросают орехи на пешеходные переходы и не просто ждут, когда им раздавят скорлупу, а еще и дожидаются красного сигнала светофора и лишь потом подбирают ядра. Вороны в Новой Каледонии, как настоящие вундеркинды, применяют два вида инструментов в зависимости от стоящей перед ними задачи. Они отправляются за пропитанием, прихватив с собой нужный инвентарь, словно рыбаки с удочками. Они решают еще и промежуточные задачи – с помощью одного приспособления получают другое, необходимое собственно для добычи еды^[27]. Разнообразие средств, которыми пользуются птицы в разных регионах, говорит об изменчивости их образа жизни и передаче опыта в птичьем сообществе^[28]. Но и ручные вороны, не имеющие опыта социального обучения, способны выработать навыки пользования простыми инструментами^[29]. Это говорит о том, что врановые, скорее всего, обладают сознанием: они энергичны, всегда сохраняют бдительность и живо воспринимают текущие события – но можно ли заключить, что они осознают свои способности? Безусловно, у них есть какие-то особые модули, которых лишены другие птицы, но помогает ли им это осознавать себя? В многочисленных исследованиях их повадок, практических навыков и обучения этот вопрос рассматривается весьма осторожно. А что можно сказать о шимпанзе?