Елена Белова - Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове

Справиться с перемножением может простой допотопный калькулятор, но задачи, которые любой трехлетка выполняет в два счета, становятся непреодолимым препятствием для самых сложных и совершенных роботов.

При этом нет никаких проблем с тем, чтобы записать и воспроизвести изображения и звуки, однако наш мозг делает совсем не это. Он умеет анализировать и интерпретировать то, что видит и слышит. Мы не просто пассивно потребляем информацию из окружающего мира — эти сигналы проходят множество стадий обработки. Мозг их фильтрует, вычленяет из потока сигналов важные, разделяет на категории, проверяет на соответствие разным признакам, а затем на основе отдельных элементов создает цельную картину, интерпретируя информацию в соответствии с тем, что мы знаем о мире, и с тем, что имеет для нас смысл.

Нам не нужно прикладывать осознанные усилия для того, чтобы слышать и видеть, но это не значит, что эти процессы — простые.

Правда, мы не замечаем всех этих сложнейших процессов: чаще всего ответы на вопросы, что мы сейчас видим и слышим, приходят на ум сами собой, а вся сложная внутренняя работа скрыта от нашего сознания. Если человек каждый день видит аккуратно нарезанную и упакованную колбасу только в магазине, скорее всего, он не представляет себе, как она там появляется. Она просто каждый день ждет его на полке супермаркета, а все премудрости того, как ее готовят и доставляют в магазины, для конечного потребителя остаются невидимыми. Со зрением и слухом дела обстоят примерно так же — мы не представляем себе, насколько сложно устроена обработка зрительных и слуховых сигналов до тех пор, пока какой-нибудь любопытный ученый не заглянет внутрь, чтобы попробовать в этом разобраться.

На рубеже XX–XXI веков появилось несколько культовых фильмов, ставивших под сомнение незыблемость реальности, данной нам в ощущениях, — «Темный город» (1998), «Матрица» (1999) и «Тринадцатый этаж» (1999). Во всех трех фильмах в центре сюжета герои, которые живут в иллюзорном мире, но воспринимают его как настоящий и до поры до времени не подозревают о подмене. Когда смотришь такое кино, невольно задаешься вопросом о том, насколько реален мир, который мы ощущаем, и как это проверить, если нельзя доверять ощущениям. Можно ли обмануть мозг и заставить его видеть и слышать не то, что есть на самом деле?

Ученые до сих пор не до конца понимают, как мозг интерпретирует электрические сигналы, поступающие в него.

Это отчасти философский вопрос (особенно касательно того, что мы знаем о «на самом деле» и существует ли оно вообще за пределами нашей психики). Но чтобы решить такую невообразимо сложную задачу и заставить мозг услышать и увидеть то, чего нет на самом деле, для начала нужно разобраться с более простой проблемой — понять, каким образом реальные звуки и изображения кодируются в мозге. Однако даже это современной науке пока еще не по зубам: простая задача оказывается совсем не такой простой, и сотни и тысячи ученых уже много лет ломают над ней головы.

Что мы уже знаем о восприятии? У всех органов чувств общий принцип работы — они переводят разные типы сигналов извне на понятный мозгу язык нервных импульсов. Чтобы понять, что кодирует нейрон, необходимо выяснить, что это за нейрон и откуда он получает сигналы. Залп разрядов у нейрона в зрительной коре кодирует особенности изображения, а в слуховой — характеристики звуков.

Стимулируя нервные окончания, ведущие в мозг, мы будем вызывать разные ощущения, в зависимости от того, откуда и куда идет отросток нейрона. Все, что активирует зрительный нерв, воспринимается как элементы видимого мира, а все, что активирует нейроны спирального ганглия во внутреннем ухе, — как звуки [10] Этот принцип лежит в основе кохлеарных имплантатов — устройств, которые помогают вернуть слух людям с повреждениями во внутреннем ухе: устройство переводит звуки определенной высоты в электрические разряды и передает их к нужным нейронам внутри уха в обход волосковых клеток, которые должны воспринимать звуковые колебания и активировать нейроны. — Прим. авт. .

С точки зрения мозга звуки и образы — это всего лишь симфония электрической активности в огромной сети специализированных нейронов. В мозге нет звуков, форм и цветов, потому что для нервной системы в них нет никакого смысла — у него есть электрические импульсы, стремительно бегущие вдоль нервных окончаний. Мы еще очень слабо представляем, как мозг интерпретирует электрические сигналы, чтобы построить на их основе цельную картину окружающего мира — это чрезвычайно сложная вычислительная задача. Здесь задействовано множество специальных отделов, каждый из которых контролирует несколько сравнительно простых этапов, передает информацию дальше, а заодно отправляет обратную связь о том, что получилось, в нижележащие отделы. Передавая информацию вдоль конвейера отделов, мозг выделяет внутри нее все более сложные признаки. В зрительной системе линии и пятна постепенно преобразуются в фигуры, из которых выстраиваются объекты сложной формы; сопоставляя изображения от двух глаз, мозг оценивает расстояние до объекта и его размер, распознает в мозаике пятен на сетчатке знакомые нам предметы и т. п.

Получая информацию извне, мозг не выстраивает внутри себя точную копию внешнего мира. Скорее он пытается сопоставить поступающие сигналы с тем, что мы знаем о мире, чтобы придать смысл тому, что мы видим и слышим. Мозг все время подбирает подходящие интерпретации для потоков входящей информации: если что-то выглядит, двигается и крякает, как утка, оно получает бирочку «утка», а затем бирочки присваиваются деревьям, кустам, небу и прохожим. Мир, который видит биолог, отличающий березу от дуба, а крякву от огаря, отличается от мира, видимого горожанином, для которого все птицы и деревья примерно на одно лицо: чем богаче наш зрительный опыт и глубже знания, тем больше интересного мы замечаем вокруг.

Мозг способен вычленять из огромного количества сигналов только те, что для нас важны.

Мы извлекаем из какофонии сигналов информацию, имеющую для нас смысл, — фактически соединяем между собой некие закономерности внутри воспринимаемых сигналов со своим опытом и ожиданиями. Так выстраивается согласованная модель мира, которую удобно использовать для прогнозов и планов на будущее. Вся эта внутренняя работа идет незаметно для человека и обычно дает довольно точные предположения о том, что происходит вокруг, — по крайней мере, до тех пор, пока все работает как следует.

В общем, качественному восприятию мира необходимо учиться: чем больше наши знания о мире, тем глубже восприятие.