Скачать fb2
Цветные эмоции холодного разума. Книга первая. Логика эмоций.

Цветные эмоции холодного разума. Книга первая. Логика эмоций.


    Предисловие
    Мышление и его тайны настолько давно интригуют исследователей, что у многих невольно сформировалось убеждение вечности этой пьесы. Часто звучит фраза: «Современная наука очень многое узнала о строении мозга и происходящих в нем процессах, но пока далека от понимания сущности мышления». Иногда для яркости образа приводят историю, которая произошла много лет назад в Тбилиси на первом симпозиуме по искусственному интеллекту. Организаторы симпозиума были увлечены идеей искусственного воссоздания человеческого мозга, и им казалось, что они близки к реализации своей мечты. Они пригласили на симпозиум одного из виднейших физиологов того времени, специалиста по «естественному» мозгу академика Бериташвили и развернули перед ним захватывающую перспективу моделирования мозга и вскрытия всех его тайн. Иван Соломонович слушал молча и внимательно. В конце симпозиума энтузиасты-кибернетики спросили его, что он думает о предложенных перспективах. И Бериташвили ответил. «Я старый человек, и моя юность пришлась еще на дореволюционный период. В это время публиковалось много порнографических романов. Их отличительной особенностью было то, что писали их, в основном, старые девы, чья бурная фантазия не была ограничена их личным опытом».
    Психология и философия описывают мышление, не объясняя того, как это реализуется мозгом. Они подмечают общие закономерности и строят теории исходя из придуманных ими терминов. Нейрофизиология опирается на опытные данные. Она изучает структуру мозга, свойства нейронов, прослеживает пути распространения сигналов, делает выводы о функциях определенных участков мозга и их взаимодействии. Но она упирается в «предел отслеживания». Начиная с определенного уровня, наблюдение за активностью отдельных нейронов уже не позволяет ничего сказать о происходящих информационных процессах. Кибернетика пытается моделировать мозг, не имея ни четкой психологической концепции, ни сформировав хоть сколько-нибудь законченного представления об информационных процессах реального мышления.
    Собственно, то, что изучение мышления оказалось на стыке наук, и приводит к появлению «бурных фантазий» там, где исследователям приходится «играть на чужом поле». Но задача в том и состоит, чтобы из всего множества идей создать такую теорию, которая позволит заполнить интервал между нейрофизиологическими и психологическими знаниями. Про мозг известно настолько много, что обилие фактов маскирует спрятанные за этим базовые принципы. Маскирует настолько удачно, что многие начинают склоняться к мысли о невероятной сложности не только самой конструкции мозга, но и всех принципов, лежащих в ее основе. Но история познания всегда повторяется, и правильный ответ непременно оказывается неожиданным и простым.
    Ценность всякой теории определяется: простотой, непротиворечивостью по отношению к известным данным и границами ее объясняющего эффекта. Иногда шутят, что Бог создал наш мир так, что из этих трех достоинств создатель теории может выбрать любые два. Когда есть хотя бы подозрение, что выполняются все три, это уже настолько интересно, что может рассматриваться как покушение на Божий промысел. Именно такое покушение мы и собираемся сделать. Нам предстоит убедиться, что существует несколько очень простых идей, которые в сочетании позволяют объяснить, как же устроен человеческий разум. Объяснить не отдельные его свойства, а все: что есть эмоции, какова природа красоты, гармонии, юмора, суть языка, как происходит мышление и что же это, в конце концов, такое – мышление. Мы не просто введем новые термины, позволяющие по-иному поговорить о мышлении, а постараемся дать понимание того, как смоделировать все процессы, свойственные реальному мозгу. Мы попробуем сделать это так, чтобы Оккам был нами доволен.
    Уильям Оккам в XIV веке сформулировал принцип, который в упрощенном виде гласит: «Не следует множить сущее без необходимости». Интересно, что сам Оккам так доказывал существование Бога: дескать, его наличие объясняет все наиболее лаконичным и рациональным образом.
    Итак, вызов брошен.
    Часть 1. Эмоции
    Естественный отбор
    Все гениальное – просто, но не все простое гениально. Критериев гениального открытия всего два. Первый: оно должно затрагивать фундаментальные основы наших знаний. Второй: оно должно быть настолько простым, чтобы, с одной стороны, было понятно, что более лаконичного объяснения не существует, а с другой стороны - возникало недоумение, как этого не заметили ранее. Если подходить с такой меркой, то, пожалуй, одно из самых гениальных открытий человечества - это эволюционное учение Чарльза Дарвина. Теория естественного отбора знакома, конечно, всем. Но, поскольку нам придется очень часто на нее ссылаться, напомним ее основные положения.
   
    Чарльз Дарвин
   
    Идею о том, что в живой природе действует механизм, подобный осуществляемому человеком искусственному отбору, впервые высказали английские ученые Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес. Смысл их идеи состоит в том, что для создания более совершенных организмов природе вовсе не обязательно понимать и анализировать, что у нее получается, а можно действовать наугад. Достаточно постоянно создавать у особей широкий спектр разнообразных качеств - и в конечном счете выживут наиболее приспособленные, сохранив и передав потомкам те свойства, которые окажутся полезными.
    По Дарвину, эволюция описывается тремя принципами: наследственность, изменчивость и естественный отбор. В соответствии с ними:
Сначала появляется особь с новыми, совершенно случайными свойствами.
Взаимодействуя с внешней средой и конкурируя с другими, особь либо дает потомство, либо погибает раньше.
Наконец, если исход предыдущего этапа оказывается положительным, и она оставляет потомство, ее потомки наследуют новоприобретенные свойства и испытание естественным отбором продолжается уже на потомках.

    Как мы теперь знаем, все свойства живого организма закодированы в его наборе хромосом, который называется геномом. Каждая хромосома состоит из последовательности генов. То, какие свойства кодируют гены, определяется их типом и местоположением в хромосоме.
    При бесполом размножении происходит копирование генов родителя, и потомок получает все те же свойства, что и его предок. Однако под воздействием внешней среды (естественного радиационного фона, химических веществ и вирусов) происходят мутации, то есть изменения в геноме. Изменение генов приводит к появлению новых, порой совершенно неожиданных свойств. Если эти свойства оказываются не отрицательными, то существо выживает и передает их потомкам. Если мутация оказывается вредной, то существо, скорее всего, умирает. Среда обитания создает пищевые ограничения, а у многих существ есть враги, для которых они сами являются пищей. Естественно, в таких условиях конкуренции выживает тот, кто оказывается наиболее приспособлен.
    Основной механизм появления новых генов – это дупликация. Случайное удвоение нуклеотидной последовательности приводит к тому, что одна из копий гена продолжает выполнять первоначальную функцию, а другая копия переходит в режим ожидания и может без ущерба для организма накапливать мутации. Спустя поколения суммарные изменения могут привести к появлению у этой копии новой, выгодной для организма функции. Обычно в качестве примера такой эволюции приводят миоглобин, предком которого является гемоглобин. Миоглобин также связывается с кислородом, но адаптирован для выполнения этой функции в скелетной мускулатуре и мышцах сердца.
    Эволюция идет быстрее, если кроме мутаций происходит обмен генами между разными особями. Так, среди растений существует перекрестное опыление, и потомство, соответственно, получает наследственные свойства от двух родителей — частично от одного, частично от другого. Обмен генами существенно повышает скорость эволюции. Если у кого-либо появляется полезный признак, его получают его потомки. Если у другого существа этого же вида появляется другой полезный признак, то обмен генами дает шанс возникнуть существу, у которого эти два полезных признака пересекутся.
    У бактерий существует так называемый горизонтальный перенос генов, когда одна бактерия передает генетический материал другой, не являющейся ее потомком. Это явление было открыто при изучении передачи между разными видами бактерий резистентности к антибиотикам. Сейчас считается, что горизонтальный перенос играет огромную роль в эволюции бактерий, так как позволяет ценному признаку, появившемуся в одной популяции бактерий, очень быстро распространиться среди большого количества видов.
    Половое размножение, свойственное, в том числе, человеку, кроме того, что обеспечивает обмен генами, создает дополнительные инструменты конкуренции внутри вида, что имеет далеко идущие последствия.
    В 1859 году Чарльз Дарвин издал свой основополагающий труд «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». С этого момента началась драма в умах людей. С одной стороны, абсолютно все в природе вроде как подтверждает правильность эволюционного учения. Но с другой стороны - как поверить, что такая невероятная сложность живых существ – результат всего лишь случайных экспериментов природы. Этот конфликт веры долго терзал людей, заставляя одних сомневаться в теории Дарвина, а других отчаянно ее отрицать. Слава богу, сейчас глобально сомневаться уже не принято. Но конфликт веры не исчез, он перешел в распространенное убеждение, что кроме естественного отбора существуют механизмы, которые позволяют ускорить и оптимизировать эволюцию. Будем в этой книге исходить исключительно из принципов эволюционной теории, предполагая, что если что-то и ускоряет естественный отбор, то это свойства в его процессе и приобретенные.
    Каждое качество, которое приобретается по ходу эволюции, оказывается выгодным для его носителей на тот момент, когда оно возникает. Но, возникнув и закрепившись, оно служит фундаментом для появления новых качеств. Когда все сильно усложняется, многое становится труднообъяснимым. И тогда возникает соблазн объяснить то, что объясняется, а остальное списать на «случайные исключения, которые подтверждают правила». Всегда надо помнить, что нет ничего случайного, абсолютно все, что принесла эволюция, имеет рациональное объяснение. И хорошая теория должна объяснять все, даже, казалось бы, незначительные нюансы.
    Если муж приносит цветы без причины, значит, причина все-таки есть.
    Мы в этой книге будем очень часто ссылаться на естественный отбор. В связи с этим сразу оговоримся. Понятно, что эволюция – это не направленное движение, подчиненное некой высшей цели. Нет никакой высшей силы, которая ставила бы задачи или наказывала за ослушание. Есть глобальное статистическое «так получилось». Но, для того чтобы повествование не получилось сухим и скучным, мы будем использовать не совсем корректные и совсем не корректные образные формулировки. Мы будем говорить, что-то вроде: «природе выгодно», «эволюция создала», «природа придумала». Все это надо воспринимать как фигуры речи и всегда помнить о статистической сути естественного отбора.
    Кора мозга
    Вся наша жизнь пронизана алгоритмами. С появлением компьютеров понятие алгоритм стало чуть ли не ключевым во многих областях знаний. Алгоритм как последовательность действий, ведущая к нужному результату, - это не только способ решения практических задач, это еще и критерий понимания. Если мы можем создать алгоритм, воспроизводящий результаты работы природной системы, то мы часто считаем, что работа этой системы нам понятна. Конечно, здесь кроется определенный подвох. Из того, что алгоритм выдает аналогичный результат, нельзя сделать вывод, что природа получает его тем же способом. Надо очень осторожно подходить к использованию алгоритмических аналогий, когда речь заходит о работе мозга. Стоит учитывать: то, что мы наблюдаем как определенный функциональный результат, может быть, с одной стороны, следствием работы генетически предопределенных структур, и тогда алгоритмическое описание вполне уместно, а может быть следствием самоорганизации и приобретения новых свойств, и тогда алгоритмическое описание результата не имеет особой ценности без понимания принципов самоорганизации.
    Основное представление о самоорганизации связано с корой мозга, образующей его наружную поверхность. У человека кора занимает более 40 процентов от общего объема мозга. У всех других живых существ размер коры существенно скромнее. Большая часть объема коры у человека приходится на новую кору - неокортекс. Свое название «новая» эта часть коры получила потому, что возникла на поздних этапах эволюции. У низших млекопитающих эта часть коры только намечена. Иногда новую кору называют новым мозгом, а остальные структуры — древним мозгом.
   
   
   
    Рисунок 1. Строение мозга человека
    1. Борозда мозолистого тела. 2. Угловая борозда. 3. Угловая извилина. 4. Мозолистое тело. 5. Центральная борозда. 6. Парацентральная долька. 7. Предклинье. 8. Теменно-затылочная борозда. 9. Клин. 10. Шпорная борозда. 11. Шишковидное тело. 12. Пластинка четверохолмия. 13. Мозжечок. 14. Четвертый желудочек. 15. Межталамическое сращение, таламус. 16. Продолговатый мозг. 17. Варолиев мост. 18. Ножка мозга. 19. Гипофиз. 20. Третий желудочек. 21. Передняя (белая) спайка. 22. Прозрачная перегородка
   
    Во второй половине XIX века было обнаружено, что поверхность коры не однородна, а состоит из зон, имеющих определенную специализацию.
    В 1861 году к французскому врачу Полю Брока пришел пациент, который потерял способность говорить и мог сказать только «тан-тан». Когда пациент скончался, Брока исследовал его мозг и обнаружил, что участок левой лобной доли размером с куриное яйцо был поврежден. Брока пришел к выводу, что эта часть мозга отвечает за речевые способности. Исследования головного мозга других пациентов с аналогичными симптомами подтвердили предположения Брока, и с тех пор эта зона называется в его честь. Неспособность произнести ничего, кроме повторяющихся слогов, назвали афазией Брока.
    В 1871 году немецкий врач-невролог Карл Вернике диагностировал у нескольких своих пациентов другой тип афазии. Они могли отвечать на определенные вопросы, но их ответы не имели смысла и содержали бессмысленный набор звуков вместо отдельных слов. Например, если бы вы спросили одного из пациентов Вернике, где он живет, он мог бы ответить: «Да, конечно. Грустно думдить па редко пестовать. Но если вы считаете барашто, то это мысль, тогда стрепте». Проведя аутопсию, Вернике обнаружил, что такой тип афазии был вызван поражением другой зоны, расположенной рядом с зоной Брока. И болезнь, и зона мозга были названы в честь Вернике.
    Чтобы понять назначение различных зон, исследователи начали проводить опыты с раздражением коры электрическим током. Опыты на животных показали, что при раздражении отдельных участков коры возникает сокращение мышц конечностей, причем в той половине тела, которая противоположна раздражаемому полушарию.
    В 20-х годах XX века Уайлдер Пенфилд занимался хирургическим лечением эпилепсии. Он разработал методику, которая заключалась в том, что во время операции на открытом мозге производилась электрическая стимуляция различных его отделов, что позволяло более точно локализовать эпилептический очаг. Во время операции больные находились в сознании и описывали свои ощущения, которые тщательно фиксировались, а затем анализировались. Пенфилд использовал информацию, полученную в ходе сотен операций на мозге, для создания функциональных карт поверхности коры мозга. Он обобщил результаты картографии основных моторных и сенсорных областей коры и впервые точно нанес на карту корковые области, касающиеся речи. Пенфилд показал, что, чем большее значение имеет та или иная функциональная система организма, тем более обширную территорию занимает ее проекция. Так возникли известные схемы, которые называют «человеком Пенфилда». Он имеет непропорционально большие губы, рот, руки, но маленькое туловище и ноги — в соответствии со степенью управляемости тех или иных групп мышц и их общим функциональным значением. Пенфилд установил, что сенсорные и двигательные зоны мозга похожи на карты человеческого тела. Соседние участки тела, как правило, представлены соседними участками коры мозга.