- -
- 100%
- +
Мозг – наше эволюционное преимущество,
А нейроны – «одомашненные» эукариоты,
И они жадные до работы.
Это свойство, которое у простейших клеток было из разряда «одно из». У домашних нейронов гиперболизировано, преувеличено. Нейрон во все стороны кидает ответвления, пытается образовать устойчивые соединения с максимальным количеством «соседей». Ведь чем больше и чаще он будет использоваться, тем больше энергии он получит, это прямая выгода в разряде простейшей клетки. Нейроны сбиваются в группы и уже конкурируют популяциями. И они в этом хороши! Они предки лучших не только эукариотов, они предки вида, который взял оливковую ветвь эволюции благодаря мозгу.
Если бы я вам написал последний абзац сразу, во введении, поверили бы на слово?
Понятно и то, что работа нейрона немного сложней, чем мы здесь представили. Даже в науке, чтоб сильно не запутаться, упрощают, что по аксону29 проходит сигнал «всё или ничего» (Рисунок 1), что нейрон только тормозит или только усиливает сигнал, что смоделировать мозг можно с помощью искусственного интеллекта или сетей, что нейрон всегда образовывает однонаправленный путь, сигнал… И это только начало упрощений и грубых обобщений. Так работает наука в любой области, это нормально.
Мы часто говорили «работа нейрона», заикнулись о синапсах, но что это значит-то?
Нейрон переносит простейшую информацию, закодированную в электрохимическом сигнале. Не будем на этом останавливаться, на данном этапе это будет сложно. Простейшая информация означает торможение или усиление. Но как? Условно, через дендриты30 нейрон получает сигнал, через аксон передаёт. Это в общих чертах, просто для понимания, что есть некоторый механизм и он вполне конкретен. Между аксоном одного нейрона и дендритом другого могут образоваться синапсы, что мы называем связами в мозге. И вроде как теперь всё становится более или менее понятно. Передача сигнала может достигать более 300-та километров в час31. Чтоб пройти сигналу от нейрона к нейрону – нужно «перепрыгнуть» (на этом тоже пока не будем останавливаться) синапс, здесь возникают проблемы. Синаптическая связь – не абсолютная категория, они бывают менее и более устойчивы. Чем больше мы используем что-то в мозге, тем оно имеет более прочные синаптические связи.
Все привыкли говоря о мозге, говорить в разряде миллиардов. А как вам то, что в мозге может быть больше 100-500 000 000 000 00032 синапсов, то есть связей между нейронами? Масштаб работы мозга ошеломляет. Представление о том, что мозг работает посредством связей нейронов называют нейронной доктриной, сформулировал её Сантьяго Рамон-и-Кахаль. Он был гением, больше века назад он пришёл к своим элегантным теориям окрашивая мозговую ткань и изучая её под микроскопом. Движение сигнала в мозге течёт через синапсы, где-то поток тормозится, где-то усиливается, это происходит на всех этапах прохождения простейшей информации при общении нейронов. Один нейрон может быть связан более чем с 100 000 других, ему нужно в каждый момент времени просчитать входные сигналы и принять решение с учётом всего информационного шума, в котором он находится. А после уже самому как-то это транслировать через аксон другим нейронам.
Общее представление о работе мозга в нейробиологии не поменялось с начала XX века, рисунки Кахаля до сих пор располагаются в учебной литературе. Это главная причина почему мы начали разбирать работу стандартной клетки мозга. Конечно, наука не стоит на месте, упрощённое представление претерпевает изменения. Всё больше отводится роль глиальным клеткам33 и объёмной передаче сигналов вне синапсов34, а самих синапсов тысячи видов. Копая дальше, я могу перейти грань научно-популярной литературы. Вы сейчас можете всего не запоминать, ключевые моменты будут собраны в тезисах главы.
Нам не всегда нужно изучать строение атомов, чтоб понять явления в этом материальном мире. Есть ли польза в знании, что твёрдые вещества в сравнении с жидкостями и газами по плотности атомов – полые внутри? Изучая гидравлику, биологию, да и почти любую научную дисциплину – мы всегда пренебрегаем энтропией! Ведь она мала, зачем её учитывать? А не беспорядочность ли процессов сделала возможной жизнь на Земле, мало это или много?
Но для упрощения нам, и правда, не всегда нужно лезть в дебри.
В этой книге мы скоро дойдём уже до человека.
Важно понять, что в основе работы нейронных сетей заложены алгоритмы, они сложны. А вот отдельный нейрон проще, чем вы раньше о нём думали, он элементарен. Но не настолько прост, чтоб считать мозг простейшим компьютером, это неправильный вывод. С какого-то времени стало модно ссылаться на Тьюринга и говорить, что мы все работаем по заданным алгоритмам и их легко прочитать. Немного извращённая логика, к которой мы попытаемся в этой книге не прибегать. Зачем тогда мы это упоминаем?
Алан Тьюринг показал, что можно создать бездушные машины способные на арифметические вычисления. Он создал нечто умеющее без понимания. Это интуитивно отвергается, это отвращение заложено в нашем человеческом мышлении.
Если есть умение, то должно стоять понимание?
Постойте!
Взгляните на нейрон.
Я не говорю о том, что человек не обладает пониманием. Мы до этого вопроса еще доберёмся во второй части книги. Сейчас я утверждаю: что у нейрона – есть умение, но нет сознания. Нет у простейших клеток понимания своей роли в галактике, сознательного выбора партнёров. Мы не будем на основе этого делать грубые обобщения и притягивать за уши какую бы то ни было теорию. Приняв это я обещаю, что мы не надругаемся над принципами аргументации и логики в широком смысле.
Можно заявить: «Как вы можете сидеть на месте и ничего не делать, когда армия нейронов голодна до работы». Метафор и аллегорий в корне неверных на этот счёт хватает. В широком смысле разум крайне рационален, но…
Не верно судить по свойству частного свойство общего.
Не верно судить по нейрону всё человеческое мышление.
Но это и не означает, что фундаментальные свойства не работают.
Нейрон стал домашним, вся его жизнь – это конкуренция. От уха до уха – сотни миллиардов нейронов и все голодны до работы. Ничего нового не открыто, просто всё собрано и концептуализировано в одном месте. Нейрон не думает о том, что ему плохо или тесно, что соседи с ним не считаются, он вообще не думает, он не обладает сознанием. Нейрон обладает нечто большим – умением и для этого ему не нужно понимать, что от него зависит, а что не сильно.
Запихнуть в нейрон душу? Заманчиво, но не верно.
Нейрон решает чисто свои проблемы,
Через своё умение,
Умение без сознания.
Эволюция внимания
Мы конечно поняли,
Что ДНК создаёт каждую клетку,
Что нейрон умеет что-либо без понимания.
Но у вас созрели вопросы, они уже витают пару страниц: «А не мало ли этого? Не сильно ли долго мы входим в тему мозга или мышления?». Никто не забыл как названа часть книги?
Мы не могли начать разговор о мозге, не обращаясь к фундаментальным принципам науки. Противоположный путь или запутал бы вас, или не дал бы того понимания, к которому мы идём.
Говоря об эволюции – мы не говорим об эволюции от слова совсем. Этот парадокс разрешится в конце главы. Сейчас важно не потерять нить размышлений.
Мозг – это невероятно сложная система и этим в XXI веке никого не удивить. Нейронауки до конца не могут объяснить, как именно работает то, что находится у человека между ушами. На пути объяснений наука прибегает не только к обобщениям и упрощениям, нам уже много чего известно о мозге.
Я могу пустить пыль в глаза, придать долю научности, описать здесь полностью работу нейрона, что он делится на безаксонные, униполярые, биполярные… после можно еще предоставить пару десятков схем, картинок и графиков. Сделать это нужно «абсолютно невпопад», чтоб дезориентировать читателя, вас, чтоб не поняли о чём вообще речь, но точно о науке. Не против, если к этому приёму я прибегать не буду?
Науке много чего известно, у вас скорее всего нет желания узнать всё. Дальше мы еще много будем говорить об отдельных принципах и в целом о мозге. Ко всему, что происходит у нас в голове нужно плавно подойти.
Мы уже упоминали, назвав это нейрональным дарвинизмом, что конкуренция нейронов начинается в утробе матери. Могло же показаться, что она беспорядочна?
Нужно убрать это противоречие!
До рождения у нас формируются области, которые выполняют конкретные задачи, другие просто обладают для этого потенциалом. Науке о конкретных участках мозга стало известно из анамнеза болезней и дальнейших его исследований. Сейчас не важно «как», мы будем говорить на языке абстракций.
Перед нами сложная задача – создать модель мозга.
Почему сложная? Мозг можно разделить кучей способов.
Левое и Правое полушарие – НЕТ. Мозг, и правда, разделён на 2 части, соединён большим пучком нервных клеток, именуемым мозолистым телом. Это интересная концепция, через неё можно прийти к некоторым пугающим выводам. Но это отвратительная модель мозга, которая не даст никакого понимания.
Теменная, Височная, Лобная, да любая «доля» – НЕТ. Почему? Это хорошая модель мозга, но тогда вам придётся выучить всё и сразу, вы должны как минимум учиться на определенном факультете. Как ни странно, есть путь изучения мозга еще сложней.
ДСМ, СВЗ, ЦИС – НЕТ. Я сейчас это даже расшифровывать не буду, мы об этом будем говорить во второй части книги, это отличная от многих концепция, концепция сетей мозга. Если без общего понимания в неё «нырнуть», то вы вряд ли что-то поймёте.
Неокортекс, Лимбика, Рептильный – да. Именно это разделение может дать понимание. Ах да, я не представил вам официально-научное название, речь идёт о концепции Триединого мозга. Почему триединый? Три мозга с разных ступеней эволюции, все из которых заключены в человеческом черепе.
Элегантная теория, признанная научной, она доказана.
Если вы о ней слышали, то у вас есть на её счёт некоторые предубеждения. Все ошибки и нелепые утверждения – это промахи отдельных деятелей и популяризаторов. Сама теория живее всех живых, это лучшая модель мозга, которая способна дать понимание. Триединый мозг – одна из тех концепций, которая не вызывает спора и дискуссий. Модель мозга нужно начинать строить с неё, сразу станет понятно, как координируются разные области мозга и что из этого следует.
Нужно вставить одно уточнение, его важно держать в голове – мозг работает сразу на всех уровнях. Эволюция не экспериментирует глобально, нарастив сразу слой мозга в пару миллиардов клеток. Что с этой непонятной жижей делать? Эволюция – «консервативный товарищ», каждый её этап был плавный, каждый этап продолжался сотни миллионов лет, каждый этап включал бесчисленное количество поколений, на каждом этапе из популяции удалялись неэффективные носители «нового» мозга. Вещество внутри черепа наслаивалось не в лаборатории, поэтапно, понемногу и на каждой ступени была полная переорганизация функций. Глупо и нелепо считать, что какой-либо слой отвечает за что-то одно. Еще глупее утверждение и «опровержение» теории триединого мозга аргументами, что: «Смотрите, этот слой отвечает не только за это, он еще 2,3,4,5-ую функцию выполняет». Переорганизация разных отделов мозга – это обычное явление для человека. Да, архаичные слои изменить мы не можем, но пара миллионов лет, в разряде которых человек не способен воспринимать время, на это способны! И они это делали, хотя гуманным способом это не назвать.
Нам же не привыкать начинать сначала?
Где мы там остановились, 2 миллиарда лет?
Давайте перескочим на 600 миллионов лет назад.
«Почему так далеко? Говоря о рептильном мозге можно сказать о реакции – бей или беги – и закончить разговор?» – подумаете вы. Да, рептилией движет страх или интерес. Используя подобный шаблон – вы теряете большую часть знания, которую способны получить от изучения базовых функций самой архаичной структуры человеческого мозга.
Вы находитесь в информационном шуме, где все и каждый хотят высказаться насчёт мозга и его паттернов. Это хорошее веяние современной культуры – чем больше людей заражаются наукой, чем больше фигурируют эти данные, тем и больше людей в дальнейшем продвигают подобные принципы и мировоззрение следующего поколения выходит на новый уровень. Но вот в моменте всё не так радужно. Мы абсолютно не понимаем то, что может дать нам изучение рептильного мозга.
«Признаться, я много где слышал об этой теории и ничего нового не узнаю» – эти мысли посещали и меня, отбросьте их. Я рад сослаться на Майкла Грациано и его книгу «Наука сознания». Концепция человеческого внимания проходит красной нитью через всю работу, а впервые я изумился элегантностью этой концепции именно от Грациано. В чём идея? Мысль заключается в том, что внимание и сознание являются чем-то крайне обыкновенным в мире животных и насекомых.
«Секундочку, ЧТО!» – возникла эта мысль?
Давайте поподробней…
Первые многоклеточные, которые балансируют на грани нервной системы, это Губки. Для понимания их можно назвать водорослями. У них нет ни плана тела, ни мышц, нервы им не нужны. Это наша отправная точка – многоклеточное без нервной системы. Хотя, справедливости ради, у нас с Губками есть общие гены, которые помогают человеку в строительстве нервной системы. У самих же этих многоклеточных данные гены несут другие функции, помогают в коммуникации клеток внутри организма. Почему нам так важна именно нервная система? Теория внимания подразумевает, что сознание основано на способе обработки информации центральной нервной системой.
Период больших волнений для Земли датируется 700 миллионами лет назад, планета то покрывалась льдом, то вновь оттаивала, концентрация кислорода была нестабильна. Внезапно возникло множество новых форм жизни, большинство из которых также быстро исчезли в ходе массового вымирания после «кембрийского взрыва» 541 миллион лет назад. До нас дошли пару видов с того времени – это медузы, моллюски и гидры. Все эти представители плохо сохраняются в окаменелостях, но первые нейроны появились именно у них.
«Просто нервная система до сознания или внимания не дотягивает!» – справедливо заметите вы. Здесь была важна сама история, показать нейрон как эксперимент природы, как элемент нашей нервной системы в сложном организме.
Есть еще одна форма жизни, которая вызывает вопросы в плане централизованного внимания, это Насекомые. Чтобы так анализировать и реагировать на изменения окружающей среды – нужен «центральный процессор», где бы объединялась вся информация и происходила сортировка. Насекомые плохо изучены, они не так просты как кажутся, у них есть нейроны и ганглии, порой они разбросаны по всему телу. К примеру, у пауков есть скопление нейронов в голове и это уже становится интересней. Нас этим не удивить же? Как часто вам не удавалось прихлопнуть муху? Вы уже до этих строк подозревали, что насекомые «хитрые су*ины сыны».
Двинемся дальше, 300 миллионов лет назад появились Осьминоги и где-то там же Крабы.
Осьминоги – показательный эксперимент природы, эволюционно между нами пропасть и у них тоже развился мозг. Удивительный пример того, что природа в своих экспериментах с появлением «центрального процессора» пошла как минимум дважды и мы ни такие уж уникальные. Осьминоги прекрасные хищники, обладают великолепной координацией, уже обладают зрением и в целом выдающейся нервной системой. Факт в том, что существо уже начало как-то представлять и сложно реагировать на этот мир. Как аргумент можно привести пример того, как осьминоги решают творческие задачи, откручивают крышки у бутылок, но лишнее нагромождение информации нам ни к чему.
Где-то здесь же, 300 миллионов лет назад в древе жизни появляется Краб. Нервная система этого вида изучена хорошо, нам интересен глаз. Глаза краба с множеством детекторов и в каждом есть нейрон, который активируется при попадании на него света. Каждый нейрон связан с «соседями» и они конкурируют друг с другом, когда активируется один нейрон – все близлежащие пытаются заглушить его. Всё зависит от интенсивности и силы света, глаз краба по итогу усиливает сильный сигнал, повышает резкость, делает яркое ярче и тёмное темнее. Конкурирующая система нейронов, которые способны тормозить соседей и усиливать свой сигнал за счёт «проигравших», сделала возможным идеальную для того времени систему внимания. Это явление называется Латеральное торможение35 и его усложнённую версию можно проследить на всех этапах обработки информации у человека.
Это всё равно еще далеко от рептилий, но…
Но чтоб к ним приблизиться придётся ещё рассмотреть амфибию.
Лягушка обладает наростом, «крышей», заметным выступом на своём среднем мозге. Он – тектум – есть у рыб, птиц, млекопитающих и конечно же у рептилий. Справедливости ради, эта «крыша» есть у всех позвоночных, но называется она порой по-разному36. Если проследить историю, то тектум явился вершиной интеллектуальных способностей для множества видов на Земле. Он принимает зрительную информацию и строит карту, точка на поверхности тектума соответствует точке в окружающей среде. Всё как у людей, правая сторона – левый глаз, левая сторона – правый глаз. Эта «крыша» не только воспринимает, но и имеет управляющую функцию. Пролетает муха, возбуждаются и конкурируют нейроны, тектум воспринимает, перерабатывает и отдаёт сигнал мышцам языка. Секунда, бах, муха во рту, а вы сидите на берегу и причитаете: «Какая удивительная и загадочная природа!».
Почему интересен тектум? Он собирает информацию со всей нервной системы, зрения, слуха, осязания. ТЕКТУМ – это первый эксперимент природы централизованного внимания, в котором каждый нейрон работает как детектор, то есть точка на глазе = точка на внутренней карте. Эксперименты над животными – это тёмная сторона нейробиологии… Если стимулировать разные точки тектума рептилий, то они будут смотреть ровно в ту точку, которая соответствует точке в окружающей среде. Причём это не только у рыб, рептилий, амфибий, нет. Если вы стимулируете верхний холмик (эту область называют по-разному) у обезьяны, то она также среагирует поворотом туловища и головы в соответствующую точку. «Точка» может быть не только зрительная, но и с других сенсорных систем (это важно). Ведь переходя в следующей части главы на человеческое внимание, мы будем говорить сразу о более сложной системе.
Заметьте, никто о душе лягушек и рептилий сейчас не говорит. Ответ на философский вопрос – А способны ли рептилии переживать эмоции? – нет. Человеческий разум всегда пытается всё «домыслить», сложить в историю и приписать то, чего и в помине нет. Нервная сеть не извлекает никакого значения из информации, она лишь реагирует на неё. Нейрон – это лишь клетка принимающая и передающая сигнал, у неё есть умение, но нет понимания.
Вот мы хронологически дошли до рептилий, примерно понимая «как они до такой жизни докатились». Кстати, по неведанной причине они прославились своей «глупостью». Мы-то «светоч разума», существа с самосознанием, куда им до нас? У наших архаичных предков, на самом деле, есть зачатки того, что впоследствии станет неокортексом37 (вырост на фронтальной части мозга). Этот «передний мозг» качественно отличался от тектума лягушки. Рептилии в целом более совершенный этап эволюции, чем те, которые существовали ранее. Сравните Porche Panamera и ВАЗ 2106, вроде функции одни, но на фоне первого автомобиля – второй вы таким же понятием не назовёте. У вас просто язык не повернётся в сравнительном анализе обычную «шестёрку» назвать автомобилем. Вот то же самое происходит при сравнении мозга рептилий и тех «ноу-хау», что были раньше. Мозг рептилий уже позволял более точно и сложно реагировать на сенсорную информацию. До сих пор мы и слова не сказали про сознание. Глупыми рептилий назвать нельзя, но и разумом их наделять не стоит.
Я буду настаивать, что рептилиями движут лишь рефлексы.
«Ну вот тут нейробиология, а вот тут человеческая жизнь!» – подумаете вы. У нас так принято, прочитать, забыть или отложить на задворки памяти, но при любом удачном случае употреблять знакомые понятия. Но если вы понимаете слово Рефлекс, как хороший нейробиолог, то у вас чуть меньше иллюзий насчёт и человеческого сознания.
Явным вниманием нельзя управлять.
Попробуйте вынуть у себя из памяти, что вы знали о рептильном мозге!
Вырывается сказать – Бей или Беги, что-то включается, это временно?
Говоря категорией Бей или Беги – мы через минуту забываем об этом и говорим о высоких материях. Бей или Беги – это система внимания, система одного из главных рефлексов, постулат всего животного мира, она включается при рождении и отключается на смертном одре. И понятно то, что под этой абстракцией, этим паттерном поведения мы подразумеваем выделение адреналина, кортиколиберина и соответствующей реакции организма на это. Но реакция Бей или Беги это не только потные ладошки и учащённый пульс, это в общем система внимания.
Мы часто слышим слово рефлекс. Но всегда ли мы его правильно употребляем? Даже на первый взгляд случайное, спонтанное поведение животного или человека может быть просто рефлексом на внешний раздражитель. Не во всех действиях животных присутствует понимание, но и рефлекс уже чуть больше, чем просто умение нейрона.
Мозг рептилии 300 миллионов лет проектировался природой путём проб и ошибок (Рисунок 2). Последних вы не видите среди того, что изучает биология, ведь во внимании только победители.
«Что это значит для человека?» – можете спросить вы.
Помните мы вскользь сказали, что мозг начинает формироваться в утробе матери. Так вот, рептильный слой формируется довольно жёстко, чётко определены нейронные связи. Ничего неожиданного в низшем слое мозга вы не увидите. Из этого следует общее правило для всех нейробиологов – более древнее подчиняет молодое, архаичные отделы имеют преимущества в конкуренции нейронных сетей. Если еще проще, то инстинкты, желания или паттерны рептилии всегда на первом месте. И то, что вы еще недавно считали внезапно приходящей реакций «Бей или Беги», работает 24/7 и предопределяет ваше поведение. Сказать, что это просто система внимания? Или сигнализация мозга?
Неокортекс справедливо ассоциируем с мышлением, лимбическую систему с чувствами, но изначально всему задаёт посыл рептильный мозг. Идея проста, Бой – не самое правильное название для этой реакции! Давайте просто поменяем ракурс. Поменяем бой – жажда, бег – страх.
Получили рефлекс «Жажда-Страх», это уже не абсолютная категория, здесь есть «серые тона». Я не буду цитировать философов, что нами движет только страх и удовольствие. Жажда – это не всегда что-то приятное, у рептилии нет эмоций, они появятся у более молодых отделов мозга. А вот жажда у рептилий есть. Мы просто немного поменяли ракурс и нас уже не смущает даже идея того, что рептильный мозг может давать предпосылки каждым нашим действиям. Причём, я же не утверждаю, что вы в каждый момент времени увидите в соответствующих отделах активность, как в миндалине. Место между ушами человека – место загадок. Но ни один здравомыслящий нейробиолог не будет спорить с тем, что в месте, где должен быть тектум у человека, находятся нейроны с двусторонней связью к большинству отделов мозга, в том числе и к неокортексу.
Тектум у человека – это таламус, его же называют узловым центром мозга, вся сенсорная информация сначала идёт в эту область мозга (Рисунок 3). Таламус может усиливать активность других отделов или вовсе блокировать. Прям-таки в структуру мы лезть не будем, но есть некоторые области, где 90% аксонов идут к таламусу, а не от него. Хотя соглашусь, что таламус не относится к рептильному слою ровно так же, как и тектум являлся лишь наростом в мозге рептилий.
Роль рептильного мозга не всегда очевидна при нейровизуализации. Если начинать рассматривать и разбирать мозг только зонально, то вы не составите его адекватную модель, к вам не придёт понимание работы столь сложной системы. Работая с мозгом человека, есть нюанс, что он прошёл все стадии и реорганизовывался на каждой из них.
Рептильный мозг – один из.
Это первый этап эволюции внимания.
Этот слой мозга даёт нам лишь рефлексы,
Самый важный из которых «Жажда-Страх».
Причём, я подчёркиваю, что это рефлекс, это реакция на внешний раздражитель. Ничего удивительного в этом нет, внимание – это обычная конкуренция нейронов и последующая обработка сигналов в «центральном процессоре». Явным вниманием мы управлять не можем, это закладывается генетически еще в утробе матери.