Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

Разумеется, вы можете сказать, что моя черепаха — не более чем забавная игрушка, и будете правы, но я построил ее, чтобы показать, что очень сложного поведения можно достичь, исходя из очень простых компонент. В моей черепахе всего две электронные лампы, два реле, два конденсатора, два моторчика и две батарейки.

— Должно быть, в ней есть еще что-то, о чем вы забыли упомянуть, — прервал объяснения мистер Томпкинс. — Когда вы свистнули, черепаха замерла на месте, как хорошо обученная собака.

— Вы совершенно правы, — кивнул незнакомец, — только перед вами не хорошо обученная собака, а хорошо обученная черепаха.

— Вы хотите сказать, что черепаха не умела останавливаться по свистку, а научилась этому? — в изумлении переспросил мистер Томпкинс.

— Совершенно верно. Знаменитый русский физиолог Павлов много лет назад показал, что собаку можно обучить так, что слюноотделение у нее будет начинаться по звонку. Обычно слюноотделение начинается у собаки при виде пищи, и этот рефлекс не нуждается в обучении. Но если вы несколько раз позвоните перед тем, как кормить собаку, то слюноотделение будет начинаться у собаки и в отсутствие пищи при звонке: собака обучилась тому, что звонок предшествует пище. Мы называем такую разновидность обучения условным рефлексом1. Я решил обучить мою черепаху точно таким же образом, и после нескольких попыток мне удалось построить обучающее устройство. Принцип устройства заключается в том, что черепаха вычисляет статистическое отношение между двумя событиями, например, между столкновением со стенкой и звуком моего свистка. Если между событиями оказывается тесная связь, то черепаха начинает реагировать на свисток так же, как она реагировала бы на столкновение со стенкой. Разумеется, сначала я тренировал черепаху, — вырабатывал у нее условный рефлекс, а поскольку черепаха забывает то, чему ее обучили, я время от времени обучаю ее снова — подкрепляю условный рефлекс. Не стану утомлять детальным описанием электрических цепей черепахи, можете поверить мне на слово, что всех схемы очень простые.

1 Термин «условный рефлекс» был введен знаменитым русским физиологом Иваном Петровичем Павловым. В англоязычной научной литературе со временем выработался термин conditioned reflex (обусловленный рефлекс). — Прим. ред.

— Имеет ли ваша черепаха какое-нибудь отношение к обучению настоящих живых существ?

— Вполне возможно, что имеет. Я намеревался установить минимальное число компонент обучающейся цепи, поскольку это позволило бы составить некоторое представление о минимальной сложности нейронной сети. Однако в настоящее время существуют обучающиеся машины других типов, и решить проблемы, связанные с деятельностью мозга, отнюдь не легко. Значительную часть своего времени я трачу не на конструирование обучающихся устройств, вроде черепахи, а на волны, возникающие в мозгу. Как вам, несомненно, известно, по нейронам головного мозга распространяются различные электрические импульсы.

— Но если наш мозг представляет собой, как вы утверждаете, электрическую цепь, — недоверчиво проговорил мистер Томпкинс, — то он, наверное, испускает радиоволны, распространяющиеся во внешнем мире, за пределами черепа. Разве испускаемые мозгом радиоволны не были бы превосходным объяснением таких явлений, как, например, чтение мыслей на расстоянии?

— Н-не знаю, — осторожно возразил незнакомец. — По поводу телепатии неоднократно поднимались довольно бурные дискуссии, но мне не доводилось видеть ни одного эксперимента, который бы подтверждал существование телепатии, я бы сказал, с научной строгостью. С другой стороны, было бы совершенно ненаучно отрицать существование явления телепатии априори. Ясно одно. Электрические токи в головном мозге настолько слабы, что их невозможно обнаружить даже самыми чувствительными приборами на расстоянии нескольких миллиметров от черепа. Поэтому даже если существование телепатии будет доказано, «ответственными» за нее будут не испускаемые мозгом радиоволны, а нечто другое.

Не подлежит сомнению, однако, хотя это и не так будоражит воображение, что электрические процессы в коре больших полушарий проявляются и вне черепа. Действительно, если прижать электрические контакты к нескольким точкам черепа, то можно зафиксировать колебания электрического потенциала с периодом около 0,1 секунды и амплитудой около 20 микровольт. Используя, известные специалистам по электронике схемы, напряжение можно усилить и записать его колебания на бумажной ленте.

Волны активности головного мозга регистрируются на бумажной ленте

Волны электрической активности головного мозга особенно заметны, когда человек спит или хотя бы находится в состоянии полного покоя. Когда же человек начинает интенсивно мыслить, волны электрической активности его мозга становятся почти незаметными.

— А ведь казалось бы, должно быть наоборот, — с удивлением воскликнул мистер Томпкинс, — ведь мышление, по вашим словам, — явление электрическое.

— Электрическое, — подтвердил незнакомец, — но из этого отнюдь не следует, что при интенсивном мышлении волны электрической активности головного мозга должны усиливаться. Представьте себе, например, что в состоянии покоя все электрические контуры в мозгу действуют в унисон, тем самым создавая определенные электрические напряжения на поверхности мозга, а стоит лишь начаться мыслительному процессу, как нейроны рассогласовываются, и создаваемые ими эффекты на черепе взаимно погашаются.

— А что вам удалось установить, пока вы занимались исследованием волн активности головного мозга? — спросил мистер Томпкинс.

— Ряд вещей. Прежде всего изучение волн активности мозга оказалось очень полезным для локализации повреждений мозга из-за опухолей или каких-нибудь других причин, многие клиники теперь оснащены оборудованием, позволяющим записывать волны активности мозга для диагностических целей. Более широкий интерес имеет открытие взаимосвязи между волнами активности и важными функциями головного мозга.

Взять, например, наиболее распространенный тип ритмических волн с периодом от 10 до 20 циклов в секунду. Это так называемый альфа-ритм. По тому, как люди имеют обыкновение мыслить, ритмы позволяют разделить их на три группы.

У двух третей всех людей альфа-ритм обнаруживается, когда они пребывают в состоянии покоя с закрытыми глазами и ни о чем не думают или спят. Стоит таким людям открыть глаза или начать думать, как альфа-ритм исчезает и заменяется беспорядочными флуктуациями.