Станислас Деан - Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

О том, как вредно метаться меж двух сложных решений, говорится в классической притче про Буриданова осла. В этой притче некий снедаемый голодом и жаждой осел оказался точно посередине между ведром воды и копной сена. Но он был не в силах сделать выбор и потому сдох, терзаемый голодом и жаждой одновременно. Может показаться, что его проблема не стоила выеденного яйца, однако мы постоянно имеем дело с не менее сложными решениями: мир предлагает нам смутные возможности, несущие с собой непредсказуемый и не поддающийся точной оценке результат. Сознание разрешает проблему, предлагая нам лишь одну из многих тысяч интерпретаций мира вокруг.

Одним из первых, кто понял, что даже простейшее сознательное наблюдение является результатом сложнейших подсознательных вероятностных исчислений, был философ Чарльз Сандерс Пирс, последователь физика Германа фон Гельмгольца:

«Прекрасным весенним утром я выглядываю из окна и вижу азалию в цвету. Нет-нет! Я не вижу, пусть даже только так и могу описать увиденное. Это утверждение, предложение, факт, и все же — лишь образ, который я сознаю отчасти именно потому, что оглашаю его. Мое утверждение — абстракция; но то, что я вижу, — реально. Выражая предложениями все, что я вижу, я совершаю кражу. Истина в том, что вся ткань нашего знания на самом деле представляет собой спутанный войлок гипотез, подтвержденных и отточенных посредством индукции. Совершая любое самое малое действие, отличное от бездумного наблюдения, мы не можем продвинуться в области знаний иначе, как за счет кражи на каждом шагу» 7.

То, что Пирс зовет «кражей», современный когнитивный психолог назвал бы байесовским выводом — в честь преподобного Томаса Байеса (ок. 1701—1761), первого исследователя этой области математики. Метод байесовского вывода заключается в использовании статистических данных в обратном порядке, с тем чтобы выявить скрытые причины наблюдаемого. В классической теории вероятности нам, как правило, говорят, что случилось то-то и то-то (например, «если из колоды с пятьюдесятью двумя картами вытащили три»), а мы оцениваем вероятность того или иного исхода («какова вероятность того, что все три карты окажутся тузами?»). Байесовская же теория, напротив, позволяет нам пройти тот же самый путь, но в другом направлении, от результата к неизвестному пока начальному условию (например, «если из колоды в пятьдесят две карты вытащили три, и все три оказались тузами, насколько вероятно, что колода крапленая и в ней не четыре туза, а больше?»). Это и есть «обратный вывод», или «байесовская статистика». Гипотеза, согласно которой мозг оперирует байесовской статистикой, принадлежит к числу наиболее спорных и активно обсуждаемых вопросов современной нейробиологии.

Оперировать некоей разновидностью обратного вывода мозгу приходится потому, что наши ощущения всегда неоднозначны — причиной каждого может быть целый ряд различных удаленных объектов. Я беру в руки тарелку — она должна быть идеально круглой, но на мою сетчатку этот круг проецируется с искажением, как эллипс, и интерпретаций тут может быть бесчисленное множество. Существует бесконечное множество приплюснуто-вытянутых предметов, которые располагаются в пространстве под самыми разными углами и могут дать аналогичную проекцию на сетчатку глаза. Если же я вижу круг, то лишь потому, что зрительная кора моего мозга выискивает бессчетное множество причин, объясняющих получаемую органами чувств информацию, и решает, что наиболее вероятным объяснением является то, что тарелка имеет форму круга. И хотя самому мне кажется, что я воспринял тарелку как круг мгновенно, на самом деле мозг произвел массу сложных подсчетов и отмел множество других объяснений того же ощущения.

Нейробиологи постоянно доказывают, что на промежуточных этапах зрительного процесса мозг предлагает огромное множество альтернативных объяснений получаемых сенсорных данных. Так, один нейрон может воспринять лишь малый сегмент эллиптической фигуры, в которую превратилась тарелка. Полученные им данные можно увязать с самыми разными фигурами и перемещениями. Но вот зрительные нейроны начинают общаться и «голосовать» за наилучший образ. Все вместе эти нейроны могут прийти к единому выводу. А как гласит знаменитая максима Шерлока Холмса, если мы отбросим все невозможное, то оставшееся и будет истиной, как бы неправдоподобно она ни выглядела.

Бессознательная работа мозга подчиняется строгой логике, и структуры бессознательного идеально подходят для создания статистически точных выводов относительно поступающей сенсорной информации. Так, у нейронов средней височной извилины, где находится вестибулярный анализатор («область МТ»), для восприятия движения предметов имеется лишь крайне узкий канал («рецептивное поле»). В таких масштабах любое движение видится неоднозначным: когда смотришь в щелочку и видишь палку, невозможно точно определить, как эта палка движется. Она может двигаться в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой она находится, а может — в любом другом (рис. 14). Эта исходная неясность известна как «проблема апертуры». Отдельные нейроны в нашей области МТ от нее страдают, но на бессознательном уровне — на сознательном уровне она нас не затрагивает. Мы не видим никакой неясности даже в самой сложной ситуации. Мозг принимает решение и предоставляет нам самую вероятную, с его точки зрения, интерпретацию с минимумом движения: та же палка всегда будет для нас двигаться перпендикулярно собственной плоскости. Бессознательная армия нейронов оценит все вероятности, но до сознания дойдет лишь сжатый лаконичный доклад.

Когда мы смотрим на более сложную фигуру, например на прямоугольник, в движении, локальные неясности по-прежнему остаются, но ситуацию можно легко прояснить, так как стороны прямоугольника совершают вполне определенные движения, складывающиеся в уникальную картину. Есть лишь одно общее направление движения, в которое вписываются движения каждой из сторон (см. рис. 14). Отделы мозга, отвечающие за зрение, вычисляют это направление и доносят до нас лишь то самое движение, которое соответствует всем условиям задачи. Запись работы нейронов показывает, что для вычислений требуется время: на протяжении целой десятой доли секунды нейроны области МТ «видят» только локальное движение, а на то, чтобы переключиться и воспринять общее направление движения, им требуется от 120 до 140 миллисекунд 8. А сознание и знать не знает о происходящем. Субъективно мы видим лишь конечный результат — безупречно движущийся прямоугольник, — и даже не представляем, как неоднозначно мы воспринимали его движение поначалу и сколько работы пришлось проделать нашим нейронным цепям для того, чтобы это движение осмыслить.