Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Но в случае электронных компьютеров, — задумчиво проговорил мистер Томпкинс, — схема связей между реле возникает в головах ее создателей. А кто придумывает схему связей между нейронами человеческого мозга? Может быть, эту сложнейшую схему придумывает какое-нибудь сверхсущество?

— Вопрос, что и говорить, интересный, — с готовностью признал незнакомец. — Я могу ответить на него, хотя и в общих чертах. Не следует забывать о том, что на создание самого сложного электронного компьютера уходит всего лишь несколько лет, тогда как на создание столь сложной системы, как наш мозг, эволюции живого мира потребовался по крайней мере миллиард лет. И, как и в любом эволюционном процессе развитие происходило методом проб и ошибок.

— Не могли бы вы описать, как это происходило, более подробно? — попросил мистер Томпкинс.

— Охотно, — согласился незнакомец, — но для этого мне придется прочитать вам небольшую лекцию. Человеческий мозг состоит примерно из 1010 компонент, числа фантастического для любого компьютерщика. На первый взгляд может показаться, что понять, как функционирует человеческий мозг, — дело безнадежное. Однако, у многих существ мозг устроен гораздо проще. Мы можем исследовать более простой мозг и, изучая его эволюцию, понять очень и очень многое.

Первоначально нервная система не имела никакого отношения к мышлению: ее основная функция заключалась и в значительной мере продолжает заключаться в активации и координации мышц. Нервные мышцы появились у губок. Они открывали и закрывали поры, впуская воду, отфильтровывая которую, губки извлекали пищу. У губок нет нервов; мышечные клетки сами обладают чувствительностью, например, к химическому составу воды и реагируют, заставляя мышцы сокращаться или расслабляться.

Некоторые клетки позднее специализировались на проведении импульсов от сенсорных клеток к мышцам. Если на сенсорную клетку подействовать светом, запахом или каким-нибудь другим раздражителем, то она через такие специализированные клетки пошлет сообщение группе мышц, приказывая им сократиться или расслабиться. Это то, что мы называем рефлекторной дугой, и в своей простейшей форме такая дуга срабатывает совершенно автоматически. Запах пищи, вызывающий выделение слюны во рту Барбосика, действует через рефлекторную дугу.

По мере усложнения организма группы нервов оказываются связанными с координационной активностью. Превосходным примером может служить угорь. Он плывет, совершая волнообразные совращения мышц своего тела. В любой момент времени сегменты мышц его тела с одной стороны, сокращены, а с другой, расслаблены, кажется, что достичь этого очень просто, но в действительности достичь волнообразного движения можно только с помощью достаточно «хитрой» и обширной нейронной сети, в чем вы легко можете убедиться, если попытаетесь организовать волнообразное движение сами. Мышцы обладают нервами двух типов. Нервы одного типа, так называемые моторные, или двигательные, передают сигналы на сокращение; сенсорные нервы передают сигналы независимо от того, сокращены мышцы или расслаблены. И те, и другие нервы подходят к специальному центру, который называется ганглием, где происходит обработка сигналов и команд. Если в ганглий поступает сигнал о том, что одна сторона должна сократиться, то другой стороне отправляется команда расслабиться, и одновременно исходят другие команды, чтобы другая сторона после расслабления начала сокращаться.

Каждый сегмент тела имеет в спинном мозге свой собственный центр, и этот центр, или ганглий, действует, как миниатюрный головной мозг. А поскольку сегменты тела должны действовать согласованно, ганглии связаны между собой и обмениваются сигналами, в результате чего возникают не просто хаотические движения, а по телу угря пробегает волна сокращений.

Такие волновые движения образуют своего рода модули, из которых строится движение. При виде рачка (пища) или тени врага — (опасность) в центры поступает сигнал, означающий «ускорить волнообразное движение», другие сигналы прекращают или замедляют волнообразное движение. Примерно то же происходит с автомобильным двигателем: он только реагирует на нажатие педали газа, но «не интересуется», почему педаль нажата.

Что же касается «модульной системы» формирования движения, то она вам хорошо известна: вы идете или бежите совершенно автоматически, коль скоро соответствующий сигнал вами отдан. И только в том случае, если вы страдаете каким-нибудь неврологическим нарушением, вы начинаете сознавать, как сложна в действительности ходьба.

Несколько простых модульных действий, координируются в один модуль действия более высокого ранга, например, в действие по сигналу «Принять пищу». Оно включает в себя несколько модульных действий более низкого ранга, например, действий по сигналам: «Плыть», «Укусить», «Проглотить». Центр более высокого ранга управляет центрами более низкого ранга «Плыть», «Укусить» и «Проглотить» и координирует их, так что один-единственный сигнал «Принять пищу» вызывает подчиненные сигналы в надлежащем порядке.

Здесь действует приищи иерархической упорядоченности, хорошо знакомый нам по многим структурам в человеческом обществе. Команда «Боевая тревога!», отданная на авианосце, немедленно вызывает серию из нескольких рутинных вспомогательных операций: корабль изменяет курс так, чтобы ветер был встречным, самолеты получают боезапас, с пилотами проводится предполетный инструктаж. Каждая из крупных вспомогательных операций в свою очередь подразделяется на более мелкие. Цепочка завершается простейшими модульными действиями, такими, как нажатие кнопок, приводящих в действие подъемники или вызывающих срабатывание катапульт. Все вспомогательные операции связаны сигналами с соответствующим центром, человеком или каким-нибудь устройством, обеспечивающим одновременное или последовательное выполнение вспомогательных операций.

Разумеется, как я только что сообщил вам, действие рефлекторной дуги может быть изменено за счет выработки условного рефлекса, поэтому организм пластичен и адаптируем. В общем случае чем больше мозг, тем легче адаптируется организм.

— Из сказанного вами, — прервал объяснения мистер Томпкинс, — я делаю вывод, что в конечном счете контроль осуществляется сигналами, поступающими от органов чувств.

— Я бы сказал «на основе таких сигналов», — поправил незнакомец, — мозг реагирует только на обработанные сигналы. Глаз, например, не только передает в мозг то, что видит. Он «размышляет» над тем что видит, и сообщает мозгу свои «размышления».

— Глаз размышляет? — недоверчиво переспросил мистер Томпкинс.