Элхонон Голдберг - Управляющий мозг: Лобные доли, лидерство и цивилизация

Роль обучения и выученного поведения возрастает в ходе эволюции по отношению к инстинктивному поведению. Возможно ли, что возникновение структурных и химических различий между двумя полушариями было вызвано эволюционными задачами оптимизации обучения? Возможно ли, другими словами, что существование двух различных, отдельных, но взаимосвязанных систем — одна для новизны и другая для рутины — способствует обучению?

Экспериментальный ответ на этот вопрос потребовал бы сравнения способностей к обучению у двух типов организмов: с двумя полушариями и без них, но равной сложности в остальном. Но так как двуполушарность мозга является универсальным атрибутом всех высших видов, такой эксперимент никогда не будет поставлен. Самое большее, на что был бы способен исследователь, — это вычерчивать кривые, относящиеся к эволюционному росту способностей к обучению и к полушарной дифференциации, надеясь увидеть параллель. Но вычерчивание таких «кривых», основанное на произвольных предпосылках, не ведёт к точным результатам.

Однако арсенал науки не ограничен экспериментальными и эмпирическими методами. Экспериментальные методы, хотя и являются опорой науки, внутренне ограничены. Поэтому наиболее развитые дисциплины приобретают свою теоретическую ветвь. Теория является упрощённой моделью некоторого аспекта реальности, который обычно конструируется в формальном, часто математическом, языке. Вместо прямого экспериментирования, модель может быть исследована формально, или вычислительно, путём дедукции некоторых её свойств из других свойств. С наступлением эпохи мощных компьютеров стало возможным объединять дедуктивные и экспериментальные методы в одном вычислительном подходе. Модель исследуемого объекта создаётся в виде компьютерной программы, которая затем запускается на компьютере, имитируя поведение. Таким путём могут быть спроектированы эксперименты с моделью, и динамические свойства модели могут устанавливаться путём изучения её фактического поведения. Из всех новых направлений развития в когнитивной нейронауке, развитие вычислительных методов — наиболее многообещающий.

Особенно привлекательными среди них являются формальные нейронные сети. Составленные из больших совокупностей относительно простых единиц, нейронные сети крайне «мозгоподобны». Они могут накапливать и сохранять информацию о своём окружении («входные данные»), при условии, что они получают обратную связь о своём поведении. Они на самом деле обучаются.

Нейронные сети во все возрастающей степени используются для моделирования и лучшего понимания процессов в реальном мозге. Стевен Гроссберг, один из пионеров нейронно-сетевого моделирования, открыл, что вычислительная эффективность действительно повышается путём разбиения системы на две части, одна из которых занимается новыми входными данными, а другая — рутинными входными данными 18. Другие вычислительные теории также установили различение между ориентировочным поведением в ситуациях новизны и когнитивной рутиной в стационарных ситуациях. Хотя ни одна из этих теорий не связывала в явной форме эти два процесса с двумя мозговыми полушариями, они дали дополнительный аргумент в пользу того, что возникновение такого разбиения в ходе эволюции могло предоставить мозгу вычислительное преимущество.

Привязывание новизны к правому полушарию, а когнитивной рутины к левому приводит к совершенно новому способу рассмотрения мозга. Традиционное понимание ролей полушарий в познавательной деятельности было статичным и не учитывало индивидуальных различий. Определённые функции, например язык, мыслились неизменно привязанными к левому полушарию. Другие функции, например, обработка пространственной информации, предполагались столь же нерушимым образом связанными с правым полушарием. Стандартный учебник нейропсихологии или поведенческой неврологии даёт фиксированные карты привязки структур к функциям, без учёта каких-либо динамических изменений в природе этого картирования. Что стало с древней мудростью Гераклита, что «невозможно войти дважды в одну и ту же реку»? Почитаемая во многих отраслях нейробиологии, эта, казалось бы, самоочевидная истина многие годы игнорировалась в нейропсихологии. Более того, традиционная нейропсихология и поведенческая неврология молчаливо подразумевают, что функциональная топография у всех людей одинакова, независимо от их образования, профессии, или жизненного опыта. Но это тоже противоречит здравому смыслу. Могут ли фотограф-портретист и музыкант использовать в точности те же части мозга, рассматривая лица и слушая музыку?

С другой стороны, новизна и рутина относительны. То, что является новым для меня сегодня, станет рутиной завтра, через месяц или через год. Поэтому отношения между двумя полушариями должны быть динамичными, характеризуемыми постепенным сдвигом центра когнитивного контроля задачи от правого полушария к левому. Более того, то, что ново для меня, может быть знакомым для вас, и наоборот. Поэтому функциональное отношение между двумя полушариями несколько различно у разных людей.

Говоря о переносе информации справа налево, я не имею в виду буквальное перемещение информации. Более вероятно, что внутренние модели развиваются в обоих полушариях интерактивно, но скорости их формирования различны. Они формируются быстрее в правом полушарии на ранних стадиях обучения когнитивному навыку, но быстрее в левом полушарии на поздних стадиях. Как эти функциональные различия между двумя полушариями могут возникать вследствие нейроанатомических различий между двумя полушариями — обсуждается в другом месте 19, 20.

В зависимости от образования, профессии и жизненного опыта, то, что ново для одного человека, — рутина для другого. Поэтому роли двух полушарий в познавательной деятельности динамичны, относительны и индивидуализированы. В конце концов, старая гераклитова мудрость применима к способу взаимодействия двух мозговых полушарий так же, как она применима и к любой другой ветви нейробиологии. И, что ещё важнее, различение между новизной и рутиной может быть применено к любому существу, способному к обучению, и полушарные различия, базирующиеся на этом различении, могут существовать уже на филогенетических этапах до человека. По крайней мере, эту возможность можно исследовать экспериментально и установить эволюционную непрерывность среди видов. Это гораздо более убедительная основа научного исследования.

История науки изобилует фальстартами. Научный прогресс, однако, не строится на полном опровержении старых утверждений с появлением новых. Это действительно означало бы безнадёжное движение по кругу. Более конструктивно, когда новая теория или открытие включает старое знание как специальный случай, подпадающий под более общее понятие. Из теории новизны — рутины как основы полушарной специализации не следует, что неверны традиционные понятия, связывающие язык с левым полушарием. Наоборот, она охватывает их как частный случай специфически человеческого способа представления информации с помощью явно выраженного рутинизирующего кода — языка.