Модули и уровни

Параллельно описанным событиям, в науке также совершаласькоперниканская революция в понимании человеческого ума. Врачи, анатомы и физиологидвух последних столетий медленно приходилик тем же основным выводам, чтофилософы и психологи. Они, однако, начали свою работу с другого конца–соскрупулёзного изучениястроения и функций мозга.

Итогом усилий многих поколений учёныхстала современнаятеория модульной организации мозга. В соответствии с ней, мозг состоит из множества зон (модулей), и каждый такой модуль обладает устойчивой, хотя и не неизменной специализацией. Специализация означает, что все частимозга, как правило, заняты своимособым делом. Одни обеспечивают движения тела, другие руководят зрением и слухом, а третьи – потребностями, памятью и мышлением.

Каждая специализированная зона мозга состоит из простых работяг – нейронов. На протяжении всей своей жизни нейроны трудятся в своих «мозговых офисах» и в основном общаются лишь с самыми ближайшими соседями в том же модуле, где сами и находятся. Лишь крошечное число наших нервных клеток связаны с коллегами из других модулей. Они стоят на входах и выходах, принимают немного информации от других отделов, а затем передают информацию в следующие.

Но и это ещё не всё. Модули организуются в уровни. Это значит, что одна и та же информация зачастую проходит обработку в несколько этапов, прежде чем породить итоговую поведенческую реакцию. Сначала она попадает на первый уровень обработки, где её встречают модули первого уровня. Затем, пройдя через их бюрократические жернова, она отправляется на второй, третий –и так далее, в зависимости от функции.

Разумеется, таковы лишь грубые контуры модульной теории мозга, но они позволяют составить о ней общее представление. Для более полного её пониманиябудет полезно проследить хотя бы несколько значимых вех в истории нейробиологии.

Стартовой точкой этого длинного пути можно назвать 1811 год. Тогда французскийфизиолог и анатомСеза́ рЛегаллуа́ впервые в истории выявил у отдела мозгаспецифическую функцию. Легаллуапрепарировал животных и в ходе своих экспериментов обнаружил в продолговатом мозгецентр дыхательной деятельности.

Затем, в 1848 году, произошёл самый известныйнесчастный случай в историинейронаук. БригадирФинеас Гейдж прокладывал железную дорогу и случайно спровоцировал взрыв порохового заряда, который использовался в работах. Железный лом диметром больше 3 сантиметров пробил ему череп чуть ниже левой глазницы и вышел вверху головы, на стыке лобной и теменной кости.

Финеас Гейдж потерял значительную часть лобной доли мозга, но, ко всеобщему изумлению, выжил. Более того, спустя два месяца он смог вернуться к активному образу жизни, нашёл себе другую работуи прожил ещё двенадцать лет.

Траектория железного лома, согласно данным его врача Джона Харлоу

Без последствий такая обширная травмамозга, разумеется, не осталась. По словам друзей и обследовавших его врачей, Финеас Гейдж полностью переменился как личность. Он фактически стал другимчеловеком и притомчеловекомкрайне неприятным. У Финеаса Гейджа развился комплекс симптомов, который впоследствии стал известен как синдром лобной доли. Он стал несдержан, импульсивен и груб, утратил способность к долгосрочному планированию и управлению состояниями своего ума.

Случай Финеаса Гейджа был воспринят как подлинное чудо и стал мощным стимулом для изучения связи лобных долей с самоконтролем, управлением эмоциями и желаниями, принятием решений и планированием.

В 1860-ых годах французский хирург и анатом Поль Брока́ прознал о пациенте, который также страдал весьма необычным расстройством. В течение более двадцати лет этот человекпостепенно утрачивал способность разговаривать. С каждым годом ему становилось всё труднее и произносить слова, и сопрягать их в грамотные предложения. Лицевые мышцы пациента, как и его грамматические навыки, охватывал медленный паралич. Тем не менее его способностьпонимать устную и письменную речь и другие его умственные навыки на удивление никак не пострадали.

ПольБрока провел посмертное вскрытие и обнаружил в левом полушариимужчинызначительные повреждения в специфической зоне лобной доли мозга. В последующие годы Брока исследовал в своих работах как этот, так и ряд схожих случаев. Описанный им отдел мозга, отвечающий за производство речи и её грамматическую связность, был назван в его честь. Нынеон известен как зона Брока.

Работы Брока вдохновили тысячи учёных на проведение вскрытий и экспериментов, чтобы соотнести отделы мозга с их особыми функциями. В последующие полтора столетия учёные выявили функции у сотен других модулей и субмодулей нашего мозга, а также их специфику в разных полушариях.

Но почему наша нервная система устроена именно так? Почему в мозге нетодного центра принятия решений, а вместо этого имеется несколько соперничающих командных пунктов? Почему модули мозга и функции ума обладают столь высокой степенью независимости друг от друга и не подчиняются одному начальнику?

Наш мозг сформировался в ходе долгой эволюции, а в таких вещах, как общий план нервной системы, эволюция до крайности расчётлива. Нам следует задаться вопросом: «Что делаетмодульную нервную систему эффективнее возможных альтернатив и какие преимущества модульная организация нам даёт? »

Чтобы ответить на него, полезно будет взглянуть на мозг с позиций компьютерного инженера. Дело здесь, конечно, не в том, что мозг подобен компьютеру. Скорее это компьютеры и всевозможные устройства, как мы уже обсуждали на примере кибернетики, были созданы по образцу нервных систем.

Мозг не есть компьютер. Это компьютер есть примитивный и почти игрушечный мозг, который пока что без помогающего ему человека не способен ни возникнуть, ни продолжить своё существование. Компьютеры появились на миллиарды лет позже живых организмов и устроены на порядки проще их. Именно потому компьютерная аналогия, упрощая дело, способствует первичному пониманию.

Можно назвать по крайней мере пять причин, почему любая сложная нервная система, по всей видимости, может быть организована только полицентрически и никак иначе.

I. Преимущества специализации. В жизни человека и в жизни общества перед нами стоит множество различных задач. Они требуют от насуникальныхзнаний и навыков, особых процедур, специфическихматериальных условий и инструментов.

Было бы наивно ожидать, что инженер без долгой предварительной подготовки сможет провести операцию на мозге, а авиадиспетчерспроектирует небоскрёб. Пожалуй, со временем они могли бы этому научиться. Но даже так, чем больше разнотипных задач эти люди должны будут освоить, тем ниже будет их эффективность в каждой из них. Нельзя быть одновременно и хорошим фермером, и хирургом, и инженером, и продавцом, и архитектором. Не хватит сил и времени.

Точно так же обработка разных типов информации в мозге имеет свою специфику. Конечно, различия в степени специализации у нервных модулей намного меньше, чем различияв знаниях и навыках между профессиями. Тем не менеетакие различия есть и онисущественны.

Теоретически, нервные клетки в большинстве модулей человеческого мозгаспособны освоить профессии своих коллег из других отделови научиться их ремеслу. С практической же точки зрения, у них обыкновенно нет ни причин, ни возможности сменить свою квалификацию. Они нужны на своих собственных местах. Если они эти места оставят, кто возьмёт на себя их ношу?

Специализация рождает эффективность –и это справедливо как на заводском производстве, так и в нервной системе.

Представьте, что вы идёте по пешеходному переходу, поигрываете связкой ключей, слушаете песню через наушники и тихо подпеваете в такт её словам и аккордам. Одновременно вы посматриваете на машины и неспешно обдумываете предстоящие дела. Ваш кишечник занят пищеварением, иммунная система отражает натиск врага, эндокринная система производит гормоны, глаза видят, уши слышат, сердце бьётся, а лёгкие дышат.

Как одна неспециализированная система могла бы в режиме настоящего времени дирижировать этими процессами и контролировать ещё тысячи других, не названных здесь? Может ли единый командный центр в нашем мозгеуправлять каждым нашим вздохом, каждым взглядом, каждой мыслью, каждым шевелением пальца? Вполне очевидно, что нет, хотя бы потому, что эти одновременно решаемые задачи требуют разных подходов.

И наше тело, и наш ум могут работать только как команда специалистов. В подтверждение этого наука в последние два столетия выделила в мозге множество узкоспециализированных модулей. Классическим примером здесь будетзона Брока.

Прежде всего, зона Брока отвечает за координацию мускульных движений, необходимых для производства устной речи. Мышцы нашего рта, губ и языкаорганизуются ей в единый и слаженный оркестр, благодаря чему нечто столь сложное, как речь, становится возможным. Кроме того, зона Брока организует построение фраз по правилам грамматики и синтаксиса.

Пациенты со значительными повреждениями зоны Брока произносят фразыс большим трудом. Их мускульная координация может быть нарушена вплоть до паралича отдельных мышц, потому слова сходят с их уст вымученно, спаузами и запинками. Предложения, произносимые такими пациентами, осмыслены и их общий посыл понятен. Тем не менее им недостаёт ритма, слаженности и грамматической связности. Эти фразыкрайне примитивны и скорее представляют собой последовательный набор слов, нежели настоящие предложения. Люди с повреждениями зоны Брокаотчётливо сознают, чтоих речь похожа на кашу, выдавливаемую по капле, но ничего не могут с этим поделать.

Второй важнейший модуль в нашем мозге, связанный с речью, этозона Вернике. Она отвечает не за итоговое производство речи, а за образование связи между словами с одной стороны и наполняющими их смыслами– с другой. Проще говоря, зона Вернике ответственна за понимание смысла речи и наполнение своей собственной речи смыслом.

Пациенты с повреждениями зоны Вернике совершенно не понимают обращенных к ним слов и не могут сами составить осмысленных фраз. Произносимые ими предложения обладают прекрасным ритмом, грамматикой и синтаксисом. При этомони либо напрочь лишенывнятного содержания, либо смысл в них перемешан с огромным количеством повторений, отклонений от темы и сущего абсурда. Одновременно, такие пациенты не в состоянии понять, что произносят бессмыслицу. Осознание смысла как чужой, так и своей речи контролирует зона Вернике, а именно её работа и была нарушена.

Таким образом, в нашей голове нет волшебного человечка, который занимался бы всем и сразу. Мозг есть команда узких специалистов. Хотя порой они могут переучиваться с потрясающими результатами, обычноим просто не нужно этого делать, либо для подобной переквалификации отсутствуют благоприятные условия. Повреждение любой специализированной зоны приводит к нарушению тех функций, за которые она отвечает.

Дело доходит до совершенно невероятных случаев, когда отдельные повреждения мозга приводят к потере памяти о том, как называются овощи, но память о названиях фруктов сохраняется. Или же, наоборот, человек помнит все фрукты, но забывает все овощи, а также названия инструментов (орудий труда).

Некоторые повреждения миндалины в нашем мозге полностью отключаютспособность человека испытывать страх. Другие нарушения в её работе или, например, давящая на неё опухоль делают человека крайне пугливым, тревожным или агрессивным. Это и не удивительно. В миндалине трудятся нейронные специалисты по страху и агрессии.

Самые же сложные функции в мозге, вроде принятия решений, есть результат совместной деятельности нескольких модулей. В нашей голове не только нет генерального директора, но нет и единого совета директоров. Скорее, это несколько соперничающих советов директоров, которые заседают в разных офисах. Ранее мы обозначили главные из них как лимбическую систему и кортикальную систему. Они ведут споры и внутри своих залов для собраний, и со своими коллегами на другом этаже.

Успешная работа мозга есть гармоничное взаимодействие всех составляющих его частей. Это точно выстроенная иерархияво взаимодействии специалистов и выверенное распределение обязанностей между ними.

II. Энергоэффективность. У живого организма много потребностей, много вариантов их удовлетворения и много задач, требующих разных знаний и навыков. Среди прочего, это означает, что в единицу времени существует необходимость в работе лишь небольшого числа специалистов. Остальныепри этом могут отдыхать и не расходоватьдрагоценные энергетические ресурсы.

Полная активация мозга была бы крайне опасна и невыгодна, а потому для нас она фактически невозможна. Вернее, она возможна лишь на весьма короткий промежуток времени, за которым тотчас последует смерть. Дело в том, что чем выше число нервных связей, которые активнопередают информацию, тем больше расход энергии. И тем выше уровень шума и информационных конфликтов между нейросетями. Если бы все 90 миллиардов нейронов активно работали при каждом деле, которым мы заняты, энергопотребление было бы колоссальным.

Представьте огромную компанию, в которой каждая операция требует усилий всех её сотрудников сразу. Это совершенно нежизнеспособная стратегия. Деление нервной системы на модули есть единственный вариант, позволяющийусиленно работать только тем частям мозга, которые нужны для решения стоящих перед нами проблем.

Кроме того, связь всех клеток со всеми или хотя бы их прямая связь с единым командным центром потребовала бы немыслимого числа нервных отростков и, соответственно, ресурсов для их построения и содержания. В таком случаенаш мозг был бы гигантских размеров, и подобный монстр не мог бы даже сдвинуться с места, не говоря уже о том, чтобы выжить.

Связывающие клетки отростки должны быть столь короткими, сколь это возможно, и преимущественно находиться внутри специализированных модулей. Прямоевзаимодействие с единым центром потребовало бы создать колоссальное число прямых коммуникаций между нейронами и обеспечить огромную длину отростков. Это настолько бессмысленная и неэффективная трата энергии, что с эволюционной точки зрения её можно считать невозможной.

Вернёмся к аналогии с работой организации. Начальник не может ни знать, ни контролировать большую часть из того, что происходит в его компании. Если для совершения каждого малейшего жеста сотрудники будут бегать к нему за приказом и одобрением, ничто не сдвинется с места.

По этой причине основная часть коммуникаций в компании происходит между сотрудниками внутри их отделов, а также между сотрудниками и внешней средой. Точно так же основная часть коммуникаций в мозге происходит внутри модулей, а в командные центры попадают лишь крохи.

И эволюция, и инженерное дело пошли по пути обособления модулей и укорочения информационных связей. В единицу времени должен работать лишь необходимый минимум специалистов. Связей между ними должно быть так мало, как только возможно для эффективной работы, а нервные отростки – предельно короткими. Это вопрос энергоэффективности, то есть выживания.

Следствием этого является то, что с ростом мозга живых существв процессе эволюции у них почти не увеличивается среднее количество связей между нервными клетками. В большом мозге большого животногооно приблизительнотакое же, как в маленьком мозге маленького животного.

Это значит, что чем больше и сложнее мозг, тем больше, как правило, автономность и отделённость друг от друга его модулей. По мере роста количества нервных клеток и отделов мозга, общее количество связей внутри отделов растёт, но вотудельная доля связей между отделами – лишь стремительно уменьшается.

III. Повышенная адаптивность к переменам. Действительность постоянно преподносит нам как приятные, так и неприятные сюрпризы. Обстоятельства и условия меняются и подчас требуют не просто получения новых знаний и навыков, а перестройки наших мозгов и тел.

Словом, меняющиеся условия среды оказывают на строение организма эволюционное давление, но поощряемые средой трансформации не требуют всеобщей перемены. Это было бы просто невозможно. Для улучшения адаптации достаточноточечной коррекции именно в тех модулях нервной системы, которые соответствуют произошедшим переменам.

В ходе такой постепенной и пошаговой адаптации появились все отделы нашего мозга. Когда перемены заходилидостаточно далеко, один отдел в конечном счёте разделялся на несколько, и они всё больше специализировались. Модули нервной системы формировались не все и сразу, а последовательно, и эти перемены были эволюционным ответом на давление среды.

Модульная организация позволилаживым организмам развиваться, не переделываясебя целиком, а ограничивать перемены той областью, где они необходимы. Мы состоим из частей, которые состоят из частей, и все эти элементы обновляются и образуют новые связи.

IV. Устойчивость к повреждениям. Через голову Финеаса Гейджа прошёл металлический лом. Лучше его жизнь от этого определённо не стала, и он частично утратил многие важные способности. Тем не менее большинство функцийи его ума, и тела остались нетронутыми. Он продолжил ходить, думать, говорить, переваривать пищу и прожил ещё двенадцать лет. Деление мозга на модули позволяет нашей нервной системе не класть все яйца в одну корзину. В большинстве случаев она остаётся на плаву несмотря на то, чтоте или иные её части повреждены.

Модульная нервная система продолжает функционировать, даже когда нарушается работа важнейших для принятия решений зон мозга. Железный лом прошёл через лобную долю Финеаса Гейджа, а это, как мы помним, есть высший командный центр поведения и средоточие человеческого разума. Если бы это был единственный начальник, который бы заправлял всем от дыхания до мысли, то дни Финеаса Гейджабыли бы сочтены. И равным образом, если бы наш разум был цельным, а не состоящим из модулей меньшего уровня, исход был бы тот же. Он бы полностью выбыл из игры.

V. Преимущества конкуренции. Исследователи из всех областей знания пришли к выводу, что конкуренция является основой развития и в дикой природе, и вобществе, и в случае отдельной личности. Причина в том, что она как ничто другое стимулирует и тонизирует всякую развивающуюся систему.

Конкуренция делает движение вперёд и ростжизненно необходимымиили по крайней мере постоянно подстёгивает нас на этом пути. Когда у нас есть соперники, мы вынуждены держать руку на пульсе и совершенствовать свои знания и инструменты. На всех участников конкурентной системы оказывается творческое давление. Оно выковывает их, шлифует и обтачивает. В результате происходит отбор сильнейших, то есть самых приспособленных к вызовам жизни.

В равной мере конкуренция внутри нашего ума, пока она находится в разумных пределах, создаёт все условия для развития. Соперничество потребностей, программ, идей и решений предотвращает застаивание и омертвение, не позволяет нам хиреть.

Чисто теоретически, мозг с единым и сравнительно цельным командным центром мог бы существовать. Центр принятия решений был бы подобен начальнику огромной организации, поделённой на многочисленные подразделения. Сидя в своем офисе, бесспорный владыка ума получал бы лаконичные донесения от подчинённых емуотделов мозга и дирижировал бывсем в формесвоих высочайших указаний.

Подобное возможно, но это было бы крайне неудачныминженерным решением. Когда позиция такого полновластного начальника оказывалась бы ошибочной, некому было бы ему возразить. Некому посеять в нём творческое сомнение, дать ему дополнительный импульс к изменению себя самого и переобучению. А если бы он сам осознал собственную некомпетентность, некому было бы его заменить или по крайней мере оказать монарху помощь.

Моноцентрический мозг означал бы отсутствиеконкурентного давления со стороны другихспособов принятия решений, других «мини-личностей»с уже готовыми предложениями и умением довести их до реализации.

Ницше писал: «Нужно иметь необходимость быть сильным – иначе не будешь им никогда». Конкуренция и создаёт такую необходимость. Это делает её столь же незаменимой в процессе мышления и принятия решений, как в политике, экономике и культуре. Она предотвращает загнивание, подстёгивает развитие и расширяет перспективу, предоставляя альтернативные взгляды и подходы вместо какого-то одного.

Таков был путь западной философии и западной науки к полному пересмотру старых и наивных представлений о мозге и об уме. Сформировалось понимание, что наше «Я» не есть монолит, а состоит из множества частей. Эти части постоянно меняются, обновляются, взаимодействуют друг с другом и образуют новые сочетания. Мы живём в постоянном частичном умирании и постоянном частичном перерождении и пребываем в общении и взаимопереходе со всеми явлениями вокруг нас. Из них составляющие нас элементы рождаются и в них же возвращаются для последующих трансформаций.

При всей ценности и блеске этих достижений ни западная философия, ни западная наука не создали того главного, благодаря чему наше понимание самих себя обретает реальный и практический смысл. Большинство философов и учёных, включая Юма, Шопенгауэра и Ницше, не разработали методики совершенствования ума на основании своих собственных прозрений. Они даже не осознали жизненной необходимости в создании таковой. Там же, где подобные попытки предпринимались (как, например, в фрейдовском психоанализе), они были поверхностны, ошибочны в своих предпосылках и потому малоэффективны.

В следующем выпуске мы взглянем нато, как детальная теория полицентрического устройства психики сложилась на Востоке на два с половиной тысячелетия раньше, чем на Западе. Мыслители Востока и раньше, и намного глубже разобрались в природе ума, создали продуманную систему работы с сознанием и наделили её тем главенствующим положением в философии, каковое она по праву и заслуживает.

***

Что такое «Письма» и как с ними работать: https: //vk. com/@apostils-lib

Оповещения о новых выпусках: https: //vk. cc/a4hgb4

Telegram: https: //t. me/apostils

Заказатьмоюкнигу: https: //vk. com/@apostils-book

[1] Ницше Ф. Полное собрание сочинений. Т. 11. С. 270.

[2]См., напр.: Chapman AH, Chapman-Santana M. The influence of Nietzsche on Freud's ideas. Br J Psychiatry. 1995 Feb; 166(2): 251-3.

⇐ Предыдущая 1 2 34