Мышление и его тайны настолько давно интригуют исследователей, что у многих невольно сформировалось убеждение вечности этой пьесы. Часто звучит фраза: "Современная наука очень многое узнала о строении мозга и происходящих в нем процессах, но пока далека от понимания сущности мышления". Иногда для яркости образа приводят историю, которая произошла много лет назад в Тбилиси на первом симпозиуме по искусственному интеллекту. Организаторы симпозиума были увлечены идеей искусственного воссоздания человеческого мозга, и им казалось, что они близки к реализации своей мечты. Они пригласили на симпозиум одного из виднейших физиологов того времени, специалиста по "естественному" мозгу академика Бериташвили и развернули перед ним захватывающую перспективу моделирования мозга и вскрытия всех его тайн. Иван Соломонович слушал молча и внимательно. В конце симпозиума энтузиасты-кибернетики спросили его, что он думает о предложенных перспективах. И Бериташвили ответил. "Я старый человек, и моя юность пришлась еще на дореволюционный период. В это время публиковалось много порнографических романов. Их отличительной особенностью было то, что писали их, в основном, старые девы, чья бурная фантазия не была ограничена их личным опытом".
Психология и философия описывают мышление, не объясняя того, как это реализуется мозгом. Они подмечают общие закономерности и строят теории исходя из придуманных ими терминов. Нейрофизиология опирается на опытные данные. Она изучает структуру мозга, свойства нейронов, прослеживает пути распространения сигналов, делает выводы о функциях определенных участков мозга и их взаимодействии. Но она упирается в "предел отслеживания". Начиная с определенного уровня, наблюдение за активностью отдельных нейронов уже не позволяет ничего сказать о происходящих информационных процессах. Кибернетика пытается моделировать мозг, не имея ни четкой психологической концепции, ни сформировав хоть сколько-нибудь законченного представления об информационных процессах реального мышления.
Собственно, то, что изучение мышления оказалось на стыке наук, и приводит к появлению "бурных фантазий" там, где исследователям приходится "играть на чужом поле". Но задача в том и состоит, чтобы из всего множества идей создать такую теорию, которая позволит заполнить интервал между нейрофизиологическими и психологическими знаниями. Про мозг известно настолько много, что обилие фактов маскирует спрятанные за этим базовые принципы. Маскирует настолько удачно, что многие начинают склоняться к мысли о невероятной сложности не только самой конструкции мозга, но и всех принципов, лежащих в ее основе. Но история познания всегда повторяется, и правильный ответ непременно оказывается неожиданным и простым.
Ценность всякой теории определяется: простотой, непротиворечивостью по отношению к известным данным и границами ее объясняющего эффекта. Иногда шутят, что Бог создал наш мир так, что из этих трех достоинств создатель теории может выбрать любые два. Когда есть хотя бы подозрение, что выполняются все три, это уже настолько интересно, что может рассматриваться как покушение на Божий промысел. Именно такое покушение мы и собираемся сделать. Нам предстоит убедиться, что существует несколько очень простых идей, которые в сочетании позволяют объяснить, как же устроен человеческий разум. Объяснить не отдельные его свойства, а все: что есть эмоции, какова природа красоты, гармонии, юмора, суть языка, как происходит мышление и что же это, в конце концов, такое - мышление. Мы не просто введем новые термины, позволяющие по-иному поговорить о мышлении, а постараемся дать понимание того, как смоделировать все процессы, свойственные реальному мозгу. Мы попробуем сделать это так, чтобы Оккам был нами доволен.
Уильям Оккам в XIV веке сформулировал принцип, который в упрощенном виде гласит: "Не следует множить сущее без необходимости". Интересно, что сам Оккам так доказывал существование Бога: дескать, его наличие объясняет все наиболее лаконичным и рациональным образом.
Итак, вызов брошен.
Часть 1. Эмоции
--
Естественный отбор
Все гениальное - просто, но не все простое гениально. Критериев гениального открытия всего два. Первый: оно должно затрагивать фундаментальные основы наших знаний. Второй: оно должно быть настолько простым, чтобы, с одной стороны, было понятно, что более лаконичного объяснения не существует, а с другой стороны - возникало недоумение, как этого не заметили ранее. Если подходить с такой меркой, то, пожалуй, одно из самых гениальных открытий человечества - это эволюционное учение Чарльза Дарвина. Теория естественного отбора знакома, конечно, всем. Но, поскольку нам придется очень часто на нее ссылаться, напомним ее основные положения.
Чарльз Дарвин
Идею о том, что в живой природе действует механизм, подобный осуществляемому человеком искусственному отбору, впервые высказали английские ученые Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес. Смысл их идеи состоит в том, что для создания более совершенных организмов природе вовсе не обязательно понимать и анализировать, что у нее получается, а можно действовать наугад. Достаточно постоянно создавать у особей широкий спектр разнообразных качеств - и в конечном счете выживут наиболее приспособленные, сохранив и передав потомкам те свойства, которые окажутся полезными.
По Дарвину, эволюция описывается тремя принципами: наследственность, изменчивость и естественный отбор. В соответствии с ними:
Сначала появляется особь с новыми, совершенно случайными свойствами.
Взаимодействуя с внешней средой и конкурируя с другими, особь либо дает потомство, либо погибает раньше.
Наконец, если исход предыдущего этапа оказывается положительным, и она оставляет потомство, ее потомки наследуют новоприобретенные свойства и испытание естественным отбором продолжается уже на потомках.
Как мы теперь знаем, все свойства живого организма закодированы в его наборе хромосом, который называется геномом. Каждая хромосома состоит из последовательности генов. То, какие свойства кодируют гены, определяется их типом и местоположением в хромосоме.
При бесполом размножении происходит копирование генов родителя, и потомок получает все те же свойства, что и его предок. Однако под воздействием внешней среды (естественного радиационного фона, химических веществ и вирусов) происходят мутации, то есть изменения в геноме. Изменение генов приводит к появлению новых, порой совершенно неожиданных свойств. Если эти свойства оказываются не отрицательными, то существо выживает и передает их потомкам. Если мутация оказывается вредной, то существо, скорее всего, умирает. Среда обитания создает пищевые ограничения, а у многих существ есть враги, для которых они сами являются пищей. Естественно, в таких условиях конкуренции выживает тот, кто оказывается наиболее приспособлен.
Основной механизм появления новых генов - это дупликация. Случайное удвоение нуклеотидной последовательности приводит к тому, что одна из копий гена продолжает выполнять первоначальную функцию, а другая копия переходит в режим ожидания и может без ущерба для организма накапливать мутации. Спустя поколения суммарные изменения могут привести к появлению у этой копии новой, выгодной для организма функции. Обычно в качестве примера такой эволюции приводят миоглобин, предком которого является гемоглобин. Миоглобин также связывается с кислородом, но адаптирован для выполнения этой функции в скелетной мускулатуре и мышцах сердца.
Эволюция идет быстрее, если кроме мутаций происходит обмен генами между разными особями. Так, среди растений существует перекрестное опыление, и потомство, соответственно, получает наследственные свойства от двух родителей -- частично от одного, частично от другого. Обмен генами существенно повышает скорость эволюции. Если у кого-либо появляется полезный признак, его получают его потомки. Если у другого существа этого же вида появляется другой полезный признак, то обмен генами дает шанс возникнуть существу, у которого эти два полезных признака пересекутся.
У бактерий существует так называемый горизонтальный перенос генов, когда одна бактерия передает генетический материал другой, не являющейся ее потомком. Это явление было открыто при изучении передачи между разными видами бактерий резистентности к антибиотикам. Сейчас считается, что горизонтальный перенос играет огромную роль в эволюции бактерий, так как позволяет ценному признаку, появившемуся в одной популяции бактерий, очень быстро распространиться среди большого количества видов.
Половое размножение, свойственное, в том числе, человеку, кроме того, что обеспечивает обмен генами, создает дополнительные инструменты конкуренции внутри вида, что имеет далеко идущие последствия.
В 1859 году Чарльз Дарвин издал свой основополагающий труд "Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь". С этого момента началась драма в умах людей. С одной стороны, абсолютно все в природе вроде как подтверждает правильность эволюционного учения. Но с другой стороны - как поверить, что такая невероятная сложность живых существ - результат всего лишь случайных экспериментов природы. Этот конфликт веры долго терзал людей, заставляя одних сомневаться в теории Дарвина, а других отчаянно ее отрицать. Слава богу, сейчас глобально сомневаться уже не принято. Но конфликт веры не исчез, он перешел в распространенное убеждение, что кроме естественного отбора существуют механизмы, которые позволяют ускорить и оптимизировать эволюцию. Будем в этой книге исходить исключительно из принципов эволюционной теории, предполагая, что если что-то и ускоряет естественный отбор, то это свойства в его процессе и приобретенные.
Каждое качество, которое приобретается по ходу эволюции, оказывается выгодным для его носителей на тот момент, когда оно возникает. Но, возникнув и закрепившись, оно служит фундаментом для появления новых качеств. Когда все сильно усложняется, многое становится труднообъяснимым. И тогда возникает соблазн объяснить то, что объясняется, а остальное списать на "случайные исключения, которые подтверждают правила". Всегда надо помнить, что нет ничего случайного, абсолютно все, что принесла эволюция, имеет рациональное объяснение. И хорошая теория должна объяснять все, даже, казалось бы, незначительные нюансы.
Если муж приносит цветы без причины, значит, причина все-таки есть.
Мы в этой книге будем очень часто ссылаться на естественный отбор. В связи с этим сразу оговоримся. Понятно, что эволюция - это не направленное движение, подчиненное некой высшей цели. Нет никакой высшей силы, которая ставила бы задачи или наказывала за ослушание. Есть глобальное статистическое "так получилось". Но, для того чтобы повествование не получилось сухим и скучным, мы будем использовать не совсем корректные и совсем не корректные образные формулировки. Мы будем говорить, что-то вроде: "природе выгодно", "эволюция создала", "природа придумала". Все это надо воспринимать как фигуры речи и всегда помнить о статистической сути естественного отбора.
--
Кора мозга
Вся наша жизнь пронизана алгоритмами. С появлением компьютеров понятие алгоритм стало чуть ли не ключевым во многих областях знаний. Алгоритм как последовательность действий, ведущая к нужному результату, - это не только способ решения практических задач, это еще и критерий понимания. Если мы можем создать алгоритм, воспроизводящий результаты работы природной системы, то мы часто считаем, что работа этой системы нам понятна. Конечно, здесь кроется определенный подвох. Из того, что алгоритм выдает аналогичный результат, нельзя сделать вывод, что природа получает его тем же способом. Надо очень осторожно подходить к использованию алгоритмических аналогий, когда речь заходит о работе мозга. Стоит учитывать: то, что мы наблюдаем как определенный функциональный результат, может быть, с одной стороны, следствием работы генетически предопределенных структур, и тогда алгоритмическое описание вполне уместно, а может быть следствием самоорганизации и приобретения новых свойств, и тогда алгоритмическое описание результата не имеет особой ценности без понимания принципов самоорганизации.
Основное представление о самоорганизации связано с корой мозга, образующей его наружную поверхность. У человека кора занимает более 40 процентов от общего объема мозга. У всех других живых существ размер коры существенно скромнее. Большая часть объема коры у человека приходится на новую кору - неокортекс. Свое название "новая" эта часть коры получила потому, что возникла на поздних этапах эволюции. У низших млекопитающих эта часть коры только намечена. Иногда новую кору называют новым мозгом, а остальные структуры -- древним мозгом.
Во второй половине XIX века было обнаружено, что поверхность коры не однородна, а состоит из зон, имеющих определенную специализацию.
В 1861 году к французскому врачу Полю Брока пришел пациент, который потерял способность говорить и мог сказать только "тан-тан". Когда пациент скончался, Брока исследовал его мозг и обнаружил, что участок левой лобной доли размером с куриное яйцо был поврежден. Брока пришел к выводу, что эта часть мозга отвечает за речевые способности. Исследования головного мозга других пациентов с аналогичными симптомами подтвердили предположения Брока, и с тех пор эта зона называется в его честь. Неспособность произнести ничего, кроме повторяющихся слогов, назвали афазией Брока.
В 1871 году немецкий врач-невролог Карл Вернике диагностировал у нескольких своих пациентов другой тип афазии. Они могли отвечать на определенные вопросы, но их ответы не имели смысла и содержали бессмысленный набор звуков вместо отдельных слов. Например, если бы вы спросили одного из пациентов Вернике, где он живет, он мог бы ответить: "Да, конечно. Грустно думдить па редко пестовать. Но если вы считаете барашто, то это мысль, тогда стрепте". Проведя аутопсию, Вернике обнаружил, что такой тип афазии был вызван поражением другой зоны, расположенной рядом с зоной Брока. И болезнь, и зона мозга были названы в честь Вернике.
Чтобы понять назначение различных зон, исследователи начали проводить опыты с раздражением коры электрическим током. Опыты на животных показали, что при раздражении отдельных участков коры возникает сокращение мышц конечностей, причем в той половине тела, которая противоположна раздражаемому полушарию.
В 20-х годах XX века Уайлдер Пенфилд занимался хирургическим лечением эпилепсии. Он разработал методику, которая заключалась в том, что во время операции на открытом мозге производилась электрическая стимуляция различных его отделов, что позволяло более точно локализовать эпилептический очаг. Во время операции больные находились в сознании и описывали свои ощущения, которые тщательно фиксировались, а затем анализировались. Пенфилд использовал информацию, полученную в ходе сотен операций на мозге, для создания функциональных карт поверхности коры мозга. Он обобщил результаты картографии основных моторных и сенсорных областей коры и впервые точно нанес на карту корковые области, касающиеся речи. Пенфилд показал, что, чем большее значение имеет та или иная функциональная система организма, тем более обширную территорию занимает ее проекция. Так возникли известные схемы, которые называют "человеком Пенфилда". Он имеет непропорционально большие губы, рот, руки, но маленькое туловище и ноги -- в соответствии со степенью управляемости тех или иных групп мышц и их общим функциональным значением. Пенфилд установил, что сенсорные и двигательные зоны мозга похожи на карты человеческого тела. Соседние участки тела, как правило, представлены соседними участками коры мозга.
Рисунок . "Гомункулус" Пенфилда. Слева - корковая проекция чувствительности; справа - корковая проекция двигательной системы
Для исследования того, как распространяется возбуждение внутри коры, был придуман метод химической стимуляции. Бумажку, смоченную раствором стрихнина, налагали на определенный участок коры головного мозга, тем самым раздражая его. Затем электроды последовательно прикладывали к соседним участкам, "прощупывая" таким образом, далеко ли распространяется вызванное раздражение. Эксперименты показали, что на стимуляцию одного участка порой отвечали различные зоны коры, расположенные иногда на значительном расстоянии от раздражаемого пункта. Таким образом, сформировалось представление об иерархии проекций зон коры. Зоны, отвечающие за проекции сенсорной и двигательной информации, назвали первичными. Зоны, которые наиболее связаны с первичными, назвали вторичными. И наконец, зоны, которые возбуждаются вслед за вторичными, назвали третичными.
Опыты по электростимуляции показали, что с переходом от нижних уровней к высшим усложняются и вызываемые образы -- как зрительные, так и слуховые. Раздражение первичных отделов зрительной коры вызывало у пациентов на операционном столе элементарные ощущения. Больные видели мелькающие световые точки, окрашенные шары, языки пламени... Аналогичная картина наблюдалась при раздражении и первичных участков слуховой коры, с той лишь разницей, что в этих случаях у людей появлялись элементарные слуховые галлюцинации (шумы, звуки различного тона).
Раздражение вторичных отделов зрительной коры вызывало сложные, причудливо оформленные зрительные образы: испытуемые видели людей, зверей и т. п. Причем, как в статике, так и в движении.
Воздействие на аналогичные области слуховой коры приводило к появлению сложных слуховых галлюцинаций -- звучанию музыкальных мелодий, иногда фраз известных песен, при этом пациент осознавал, что внешний источник звука отсутствует.
Воздействие электрических импульсов на третичные отделы зрительной коры приводило к многоплановым галлюцинациям, сопровождаемым звуковыми компонентами. Больные видели развернутые сцены, целые картины, слышали звуки оркестра .
Очень упрощенно распространение активности в коре можно представить следующим образом. Вся сенсорная информация тем или иным путем проецируется на первичные зоны коры. Первичные зоны проецируются на множество других зон, которые, в свою очередь, проецируются дальше. Сложность системы проекций можно представить, взглянув на Error: Reference source not found.
Рисунок . Структура связей мозга человека. По материалам университета Индианы
Когда в результате проецирования информация отображается на двигательные зоны, это приводит к поступкам. Когда же отображение приходится, обратно, на первичные сенсорные зоны, это воспринимается как мысленный образ.
--
Пластичность мозга
Чарльз Скотт Шеррингтон получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1932 году за исследования функций нейронов. Так вот, еще в 1895 году он начал опыты, в которых перерезал обезьянам афферентный, или чувствительный, нерв, по которому сенсорные импульсы поступают в позвоночник. Та конечность, у которой такой нерв был перерезан, теряла чувствительность, обезьяна переставала воспринимать прикосновения, боль, не получала информацию о положении конечности в пространстве. Результат таких опытов был неочевиден. Несмотря на то что двигательные нервы не были повреждены, конечность обездвиживалась. Обезьяна переставала ею пользоваться. Объясняя этот факт, Шеррингтон стал сторонником идеи, что все наши движения есть реакция на какой-либо стимул. Эта концепция стала называться "рефлексологической теорией движения". На долгие семь десятков лет в ученом мире стало господствовать убеждение, что начало любого действия - это рецепторная информация, которая ведет к срабатыванию рефлекса. При этом даже сложные поступки есть просто комбинация более простых рефлекторных движений, которые, в свою очередь, запускаются сенсорным раздражением. Обезьяны с обездвиженными руками очень хорошо вписывались в эту концепцию.
Гром грянул неожиданно, когда Эдвард Тауб, повторяя опыты Шеррингтона, пошел немного дальше. Он не только нарушил чувствительность одной руки, но и зафиксировал повязкой подвижность второй, здоровой руки. И произошло удивительное: обезьяны начали пользоваться "обездвиженной" рукой. Аналогичные удивительные результаты Тауб получил, перерезав чувствительные нервы обеих рук, а позже всего позвоночника, исключив возможность срабатывания каких-либо рефлексов.
Этими опытами Тауб убедительно опроверг "рефлексологическую теорию" и открыл путь для новых идей. Также Таубу удалось объяснить неподвижность конечностей в опытах предшественников. Он предположил, что после операции у обезьяны возникает спинальный шок, в результате которого она не может шевелить рукой. Пытаясь и не получая результата, обезьяна фиксирует такую модель поведения и перестает пытаться использовать непослушную руку, мозг перестраивается под использование здоровой руки. Когда спинальный шок проходит, и возможность двигать рукой восстанавливается, модель поведения "использовать только здоровую руку" уже четко сформирована, и прооперированная рука остается неподвижной и далее. Тауб назвал это явление "усвоенным неиспользованием".
Вообще-то "усвоенное неиспользование" было открыто значительно раньше Натальей Бехтеревой и было разработано как "теория устойчивого патологического состояния мозга". Бехтерева обнаружила, что поведение, которое формируется во время болезни, не проходит даже после излечения, когда причины, которые взывали это поведение, уже отсутствуют.
Опыты Тауба дополнили представление о "пластичности мозга". Сама концепция "пластичности мозга" говорит о том, что структура мозга не жестко зафиксирована (причем каждый участок выполняет свои вполне определенные функции), а структура пластична, и функции участков коры могут меняться, и притом достаточно существенно.
Когда Пенфилд проводил свои исследования, он использовал достаточно грубые электроды, которые затрагивали активность тысяч нейронов. Майкл Мерцених применил метод микрокартирования. Он использовал микроэлектроды, которые могли фиксировать активность отдельных нейронов. Мерцених исследовал небольшие области размером порядка одного-двух квадратных миллиметров. Проделав отверстие в черепе обезьяны над той областью, которая соответствовала кисти руки, и подключив электрод к одному из нейронов, он прикасался к различным местам кисти, пока не находил то место, на прикосновение к которому реагировал этот нейрон. Так удавалось построить карты значительно более детальные, чем это было у Пенфилда.
Составив карту кисти руки одной из обезьян, Мерцених затем удалил ей средний палец. Через несколько месяцев он повторил картирование и выяснил удивительные вещи. Карта среднего пальца исчезла, а карты соседних пальцев увеличились в размерах и заняли ее место. Когда в другом опыте он сшил вместе два пальца обезьяны, то впоследствии обнаружил, что их карты слились в одну.
В итоге на многочисленных примерах удалось убедительно показать основной принцип пластичности мозга: карты коры формируются постоянно и могут меняться в зависимости от того, с чем сталкивается мозг. Но что заставляет кору меняться, каков принцип этих изменений и как они влияют на поведение? Чтобы ответить на эти вопросы, опишем сначала базовые понятия, связанные с мозгом.
--
Безусловные рефлексы
Собственно, что такое рефлексы, всем хорошо известно - это стереотипная реакция организма на внешние раздражения. Рефлексы, которые присутствуют с момента рождения, называют безусловными рефлексами, чтобы подчеркнуть их различие с теми реакциями, которые вырабатываются по ходу жизни. Для новорожденного ребенка безусловные рефлексы полностью определяют его поведение. Попробуйте провести по ладошке малыша пальцем. Тут же сработает хватательный рефлекс, и ваш палец будет цепко схвачен. Этот рефлекс достался нам от сородичей-приматов как способ надежно закрепить ребенка на шерстистом теле матери. Если коснуться щеки или уголка рта малыша, сработает поисковый рефлекс -- ребенок тут же повернет голову в сторону раздражения и откроет рот. Так он ищет материнскую грудь. А как только грудь найдется, сразу сработает сосательный рефлекс -- новорожденный крепко захватит сосок и начнет усиленно его сосать.
Детские рефлексы со временем угасают, но и у взрослых остается огромное количество безусловных рефлексов. Например, отдергивание руки или ноги от любого болевого раздражителя -- будь то острый, горячий, холодный или чем-то еще неприятный предмет. Чихание, если "засвербило" в носу. Моргание, если соринка попала в глаз. Таких примеров можно привести великое множество.
Несложно заметить, что безусловные рефлексы реализуют пусть простые, но исключительно целесообразные реакции. Эта целесообразность - следствие естественного отбора. Все безусловные рефлексы - это найденные в результате эволюционных проб и ошибок оптимальные ответы на соответствующие внешние воздействия.
За безусловные рефлексы отвечают простейшие нейронные сети (Шеррингтон называл их дугами), которые замыкают чувствительные нейроны и двигательные. Эти замыкания, по большей части, находятся в спинном мозгу, но могут подниматься и выше и затрагивать структуры головного мозга.
Рисунок . Схема рефлекторной дуги: нервный импульс от рецептора 1 передаётся по чувствительному (афферентному) нейрону 2 в спинной мозг. Клеточное тело 3 чувствительного нейрона расположено в спинальном ганглии вне спинного мозга. Аксон 4 чувствительного нейрона в сером веществе мозга связан посредством синапсов с одним или несколькими вставочными нейронами 5, которые, в свою очередь, связаны с дендритами моторного (эфферентного) нейрона. Аксон 8 последнего передаёт сигнал от вентрального корешка 9 на эффектор 10 (мышцу или железу)
Первым, кто сформировал учение о рефлексах, был Иван Сеченов, который в 1866 году опубликовал ставший классическим труд "Рефлексы головного мозга". Позже Иван Павлов ввел деление рефлексов на безусловные и условные, назвав условными те, которые возникают на базе безусловных в ходе индивидуального развития.
Понятие безусловного рефлекса удобно расширить, если кроме видимых реакций организма включить в него внутренние реакции, также жестко завязанные на определенные раздражители. Тогда можно говорить, например, о рефлекторном появлении боли в ответ на раздражение болевых рецепторов. При такой трактовке можно говорить, что одно и то же воздействие может вызвать срабатывание нескольких рефлексов. Это утверждение кажется достаточно очевидным, однако в действительности может вести к путанице. Когда рецепторы кожи руки дают сигнал об ожоге, он поступает в спинной мозг и вызывает рефлекторное отдергивание руки. Из спинного мозга сигнал передается в головной мозг и там вызывает рефлекторное появление болевого ощущения. Это два различных рефлекса. Совершенно неправильно в этом случае говорить, что боль вызвала отдергивание руки. Всегда надо помнить, что "после того не значит вследствие того". Желание напрямую связать боль с отдергиванием может очень сильно увести в сторону от понимания того, как в действительности работает мозг.
--
Ощущения
Какой бы аспект мышления мы не анализировали, нам так или иначе придется дальше говорить об ощущениях и эмоциях. Конечно, интуитивно каждый представляет, что это такое. Но дьявол кроется в деталях. Мелочи в трактовке таких фундаментальных понятий могут свести на нет ценность всех рассуждений. Поэтому, исходя из принципа капитана Врунгеля: "Как вы яхту назовете, так она и поплывет" - мы постараемся сразу обозначить, какие термины мы будем использовать, и какой смысл мы будем в них вкладывать. Возможно, наше толкование будет в чем-то не соответствовать устоявшимся психологическим теориям, не пугайтесь, позже мы покажем обоснованность этого несоответствия.
Ощущения
Будем относить к ощущениям то, что мы реально чувствуем, то, как мы воспринимаем мир и собственное состояние. Основной критерий ощущений - это непосредственная связанность с сенсорной информацией. Диапазон ощущений, соответственно, охватывает все, что воспринимают наши органы чувств.
Можно условно разделить ощущения на четыре группы:
Дистанционные ощущения
Зрение
Слух
Обоняние
Контактные ощущения
Вкус
Тактильные ощущения
Температурные ощущения
Вибрационные ощущения
Кинестетические ощущения
Внутренние ощущения
Чувствительность от внутренних органов
Мышечная чувствительность
Вестибулярная чувствительность
Голод и сытость
Болевые ощущения
Я надеюсь, приблизительно понятно, о чем идет разговор.
Чувственное восприятие
Разделим ощущения на две составляющие: на ту, которая говорит, что происходит, и ту, которая говорит, насколько это нам нравится или не нравится. Назовем чувственным восприятием ту часть ощущений, которая позволяет нам судить о свойствах окружающего мира или о нашем состоянии свободно от оценки.
В основе чувственного восприятия лежат сигналы рецепторов. Но перед тем как сформировать наши ощущения, эти сигналы проходят определенную обработку. В ощущениях сенсорная информация предстает перед нами в крайне удобном для использования виде. В ней выделяются и подчеркиваются все значимые признаки, позволяющие наиболее контрастно различать происходящее. Например, зрение позволяет судить о том, какого цвета окружающие предметы. Но цвета, которые мы видим, - это не нечто объективное. Это ощущения, сопоставленные определенным спектральным наборам. Так, белый цвет соответствует свету, в спектре которого есть составляющие всего видимого диапазона. Естественный отбор создал у нас восприятие такого набора цветов, с помощью которого удобнее всего ориентироваться в мире, свойственном человеку. Подобная "предварительная классификация" характерна для всего множества доступных нам ощущений.
Оценочное восприятие
Вторая составляющая ощущений связана с оценкой происходящего. Назовем ее оценочным восприятием или оценкой ощущений. Суть ее в том, что сенсорная информация запускает рефлексы, которые формируют состояние "хорошо - плохо". Например, вкус пищи всегда сопровождается оценкой "вкусно" или "невкусно".
Чувственное восприятие только информирует о происходящем, деля информацию на определенные классы. Оценочное восприятие делает ощущения приятными или неприятными. Все заложенные от природы оценки носят рефлекторный характер. Определенные сенсорные сигналы или их сочетания трактуются как "хорошо", определенные - как "плохо". Какие сочетания как толковать - определено генетически. Это знание - результат естественного отбора. Мы рождаемся с готовой матрицей рефлексов, которые управляют тем, как будут оценены определенные вкусовые ощущения, некоторые запахи, сигналы от болевых рецепторов и многое другое.
Но не стоит слишком упрощать алгоритм оценки. Он не всегда сводится к простой связи: сильнее сигналы рецепторов - сильнее оценка. Например, если бы вкусовые ощущения зависели только от состава пищи, то, взяв еду в рот, мы могли бы очень долго наслаждаться ее вкусом. Однако этого не происходит. Если не начать жевать, удовольствие быстро исчезает. То, по какому алгоритму возникает и исчезает удовольствие или неудовольствие, зависит от природы ощущения и, соответственно, того, чего хотела добиться от нас природа, наделяя нас этой оценкой.
--
Чувственное восприятие
Если собрать вместе все доступные человеку ощущения, то получится та палитра, которой рисуется картина чувственного восприятия. Эта картина позволяет нам воспринимать отображение реального мира и нашего состояния. Собственно, мы имеем дело не с окружающим миром, а с этой картиной, которая для нас отождествляется с реальным миром, по той простой причине, что ничего другого у нас нет. Но надо отдать должное природе, наш набор ощущений достаточно разнообразен и полон. Эта полнота позволяет сохранить существенную часть значимой информации о происходящем вокруг. И наши поступки, совершаемые в этом отображенном мире, оказываются вполне адекватными в мире реальном.
Фантазии
Мы обладаем способностью представлять вымышленные картины. Мы можем воскрешать воспоминания о былом, а можем создавать в воображении новые для себя ситуации. Мы будем далее объединять воспоминание и воображение, подразумевая, что они имеют общую природу. Будем называть такие процессы фантазиями или представлениями.
Представление уживается с чувственным восприятием. Мы можем представлять некий образ и при этом видеть реальный мир. Мы можем совмещать воображаемую и воспринимаемую картину. Глядя на дверной проем, мы можем представить, как в него заходит воображаемый персонаж. Слушая мелодию песни, мы можем мысленно запеть. Можно сразу отметить фундаментальное свойство представлений. Они строятся на тех же элементах, что и чувственное восприятие. Все воображаемые картины рисуются тем же набором ощущений, которым мы воспринимаем окружающий мир. Даже речь, свою или чужую, в наших фантазиях мы моделируем ее звучанием, так же как через звучание воспринимаем ее в реальности.
Удобно, говоря о чувственном восприятии, представлять себе этакий экран, на который изображение проецируется с двух сторон: и со стороны органов чувств, и со стороны памяти.
--
Эмоции и состояние "хорошо - плохо"
Оценка, идущая от ощущений, полностью определяется сенсорной картиной и не учитывает того, с какими событиями она связана. Но наш мозг способен давать более общую оценку происходящего, основанную на понимании его смысла. Мы называем эту оценку эмоциями. Если нас ударит током, то это ощущение. Неприятность возникшего при этом чувства - оценка этого ощущения. Если нас приговорят к электрическому стулу, то нам тоже будет не очень приятно, хотя приговор еще и не исполнен. Это уже эмоция. Эмоция страха. Мы дали оценку ситуации, и эта оценка сформировала наше состояние, в данном случае - состояние "плохо".
Попытайтесь проанализировать собственные чувства. Вспомните, что вы испытываете при различных эмоциях? Какие они, эти эмоции, "на вкус"? Возможно, вы будете удивлены, обнаружив, что эмоции совершенно "безвкусны". То есть каждая эмоция несет удовольствие или неудовольствие, но вот больше ничего. Ничего связанного с ней непосредственно. Конечно, эмоции появляются не на ровном месте, они следствие чего-то происходящего с нами. Это происходящее мы воспринимаем через ощущения. Именно ощущения, которыми сопровождается ситуация, создают определенную "окраску" эмоции. Эта "окраска" вместе с контекстом ситуации позволяет нам различать эмоции. Если нам страшно, то мы воспринимаем признаки угрозы, ощущаем рефлекторную мобилизацию организма - учащение пульса и дыхания, напряжение мышц. И ко всему этому состояние "плохо", которое и несет сама эмоция страха, с той силой, которая соответствует ситуации.
Еще в конце XIX века Уильям Джеймс обратил внимание на то, что, пытаясь описать какую-либо эмоцию не принимая во внимание и изымая из описания телесные процессы, оказывается, что, собственно говоря, описывать нечего. Эмоция представлена в сознании в виде процессов, происходящих в организме и нет чего-либо такого, что позволило бы отличить эмоциональное переживание от этих процессов. Правда, из этого вполне корректного наблюдения он сделал своеобразный вывод, легший в основу теории Джеймса - Ланге, что эмоции есть всего лишь следствие соматических процессов.
Состояние "хорошо - плохо"
В 1952 году Джеймс Олдс промахнулся при вживлении электрода в мозг крысы. Результатом стало открытие "центра удовольствия". Оказалось, что если раздражать эту область мозга током, то крыса получает сильное наслаждение. Когда крысам давали возможность самостоятельно вызывать разряд нажатием на рычаг, они умирали от истощения, забыв обо всем, нажимая рычаг до тысячи раз за час.
Рисунок . Та самая крыса с вживленным в центр удовольствия электродом
У человека тоже давно выявлены структуры мозга, отвечающие за состояние "хорошо" и состояние "плохо". Наиболее известные из них - прилежащие ядра, обычно их и называют "центром удовольствия". Нейроны, образующие прилежащие ядра, используют как медиатор дофамин. Именно он выбрасывается в синаптические щели в момент активности этих нейронов.
Если воздействовать на центр удовольствия, то можно вызвать состояние "хорошо" в чистом виде, не связанном ни с какими ощущениями или эмоциями. Такое воздействие могут оказывать наркотики. Тогда под их влиянием обычные ощущения сопровождаются не свойственным им в норме состоянием "хорошо". Все, что происходит, получает незаслуженную положительную оценку. Действие практически всех наркотиков связано с изменением химической нейротрансмиссии. Например, амфетамин напрямую стимулирует выброс дофамина, воздействуя на механизм его транспортировки. Кокаин и ЛСД блокируют механизмы обратного захвата дофамина, увеличивая его концентрацию в синаптическом пространстве. Морфий и никотин имитируют натуральные нейромедиаторы. Алкоголь блокирует антагонисты дофамина.
Рисунок . Расположение прилежащих ядер, носящих латинское название nucleus accumbens
Если задуматься, то вся наша оценка, независимо от того, вызвана ли она ощущениями или эмоциями, сводится к появлению состояния "хорошо" или состояния "плохо". При всем богатстве и разнообразии ощущений, которые описывают происходящее, состояние "хорошо - плохо" - единственное, что у нас есть для его оценки. Все, что есть в этом мире, мы оцениваем только по шкале "хорошо - плохо". И есть всего два механизма:
Оценка ощущениями - состояние "хорошо - плохо", связанное непосредственно с ощущениями, с тем, как мы рефлекторно реагируем на сигналы рецепторов.
Оценка эмоциями - состояние "хорошо - плохо", следующее из того, как оценил смысл происходящего наш мозг.
Рисунок . Пути формирования состояния "хорошо - плохо"
Универсальность и обезличенность оценки
В ощущениях чувственное восприятие информирует, состояние "хорошо - плохо" оценивает. Эмоции вызывают только оценку в чистом виде. Если мы захотим проанализировать, что с нами происходит, и понять, какая эмоция определяет наше состояние, то окажется, что это невозможно сделать только по характеру состояния "хорошо - плохо", и что мы должны обратиться к описанию самой ситуации.
Чтобы лучше передать идею универсальности и обезличенности оценки через состояние "хорошо - плохо", проведем аналогию. Одна из функций денег - это универсальное мерило. Деньги позволяют оценить и сравнить все, будь то вещь, время или информация. Аналогичным свойством обладают эмоции и оценки ощущений. Вызванная ими оценка "хорошо - плохо" одинаково успешно сравнивает абсолютно все.
Поставим мысленный опыт. Представьте, что каждую минуту для вас открывается дверца сейфа и появляется случайная сумма денег. Эти деньги можно взять. Но каждый раз, когда вы забираете деньги, вас ощутимо бьет током. Предположим, вам заранее продемонстрировали силу удара. Очень скоро у вас сформируется конкретная модель поведения: брать или не брать деньги, в зависимости от предлагаемой суммы. Для вас не составит труда сравнить физическую боль и эмоциональную оценку денежных благ.
Но, как деньги не несут информации, за что они получены, так и состояние "хорошо - плохо" не говорит напрямую, что его вызвало. Человек может испытывать действие эмоций, не отдавая себе отчета, какие причины эти эмоции породили. Понимание того, какая эмоция ответственна за текущее состояние, приходит не автоматически, как в случае с ощущениями, а порой требует определенного самоанализа. Очень часто эмоция - это следствие понятного нам события, в этом случае складывается ощущение, что мы знаем причину эмоции и можем отличить одну эмоцию от другой. В действительности мы можем отличить одно событие от другого, а не то состояние "хорошо - плохо", которое они вызывают.
Объемность состояния "хорошо - плохо"
Когда происходит событие, которое содержит поводы для возникновения разных эмоций, у нас при попытке самоанализа остается ощущение, что реальная картина несколько сложнее, чем просто однозначная оценка. Причина может быть в том, что реальный мозг состоит из двух полушарий, каждое из которых мыслит относительно самостоятельно. Эмоциональная оценка полушариями одного и того же события может различаться, что позволяет говорить об объемности состояния "хорошо - плохо".
Противоречивые чувства - это когда тёща падает в пропасть на вашем "Мерседесе".
Робот
Представим человекообразного робота. Наделим его различными датчиками, аналогами наших органов чувств. Выведем сигналы датчиков после предварительной обработки на монитор, где одной точке сопоставим один сигнал. Чувственная картина мира робота будет выглядеть как свечение определенного набора точек. Дадим роботу две лампочки: синюю и красную, которые будут показывать его состояние. Синяя - "плохо", красная - "хорошо". Создадим матрицу рефлексов, которая будет, исходя из сигналов датчиков, вызывать появление состояния "хорошо - плохо", то есть заставлять светиться лампочки. Так вот, если какая-либо причина заставит нашего робота двигаться, выполнять какие-либо действия, то картинка на мониторе станет меняться, а синяя и красная лампочки начнут весело перемигиваться, позволяя нам понять "что испытывает" робот.
Предположим, у робота есть видеокамера. Изображение, поступающее с камеры в виде точечного рисунка, будет аналогом сенсорной картины, переходящей в чувственное восприятие. Представим теперь, что у нас есть механизм, который оценивает общую яркость картинки. И если слишком темно, подает сигнал на вход "плохо" блока с лампочками. Это аналог механизма оценочного восприятия. При низком освещении будет рефлекторно загораться синяя лампочка, что мы будем трактовать как "роботу плохо". Теперь представим, что у робота есть система, которая анализирует картинку и выделяет все образы, которые может распознать. Результатом является некий список, который можно сопоставить с описанием картины мира. Представим следующую систему, которая анализирует список распознанного, и если обнаруживает в нем, например, улыбающееся лицо, то подает сигнал "хорошо" на блок с лампочками. Эта система будет иллюстрировать одну из сторон эмоциональной оценки: состояние "роботу хорошо" будет возникать не непосредственно от сенсорных причин, а от более глубокого анализа происходящего.
Конечно, возникает главный вопрос - зачем роботу это веселое перемигивание лампочек?
--
Главный принцип поведения
Кажется вполне очевидным, что ощущения, эмоции и состояние "хорошо - плохо" должны быть связаны с поведением человека. Какова эта связь? Наверно, любой, кто имеет отношение к технике, с ходу увидит в ощущениях и эмоциях управляющие сигналы. Вполне очевидно связать часть этих сигналов с побуждением к определенным действиям. Так же очевидно связать другую часть с информированием о достижении результата. Естественным образом находится место для отрицательных эмоций - это информация, что что-то не так и надо исправлять ситуацию, и для положительных - это информация, что результат успешно достигнут. Сразу оказывается очевидным место памяти - она хранит знания о прошлом опыте и позволяет выбрать наиболее адекватный путь. Если прошлого опыта нет, то можно ввести механизм планирования, который позволит смоделировать будущее и определит поведение. Стимула для поведения оказывается два - это снятие негативных эмоций и ощущений в настоящем и достижение положительных эмоций и ощущений в планируемом будущем.
Рисунок . "Классическая" схема формирования поступка
В "классической" конструкции (Рисунок ) все достаточно очевидно. Главные принципы:
Эмоции, существующие или прогнозируемые, создают мотивацию к действиям.
Мотивация диктует требуемый результат.
Поступки планируются с целью достижения результата, предписанного мотивацией.
Результат сравнивается с планом, о рассогласовании сигнализируют негативные эмоции, а об успехе положительные. И то и другое ведет к корректировке мотивации.
Достигнутые результаты, как успешные, так и нет, откладываются в памяти, чтобы использовать этот опыт в дальнейшем.
Эта схема может варьироваться в деталях и встречаться в разных трактовках. Неизменным остается одно - "руководящая и направляющая" роль эмоций, создающих мотивацию. И действительно, в нашей жизни мы постоянно убеждаемся, что эмоции и ощущения зачастую предшествуют нашим поступкам. Замечательность "классической" схемы в том, что она абсолютно естественно ложится на бытовое представление о побуждающих нас к действиям причинах. Эта схема - бальзам на душу тех, кто всегда интуитивно чувствовал, как оно все происходит, и хотел это формализовать. Эта схема настолько очевидна, что ее появление и развитие было абсолютно неизбежно. В любой ситуации есть простое, понятное всем неправильное решение. В действительности все происходит совсем не так. Причем, как это часто бывает с очевидными на первый взгляд утверждениями, ошибка кроется в самом главном базовом утверждении.
"После этого, следовательно, вследствие этого" (лат. post hoc ergo propter hoc) -- логическая уловка, при которой причинно-следственная связь отождествляется с хронологической, временной.
"После значит вследствие" - именно эта логическая ловушка направила сторонников "классической" модели по ложному пути. Наблюдение того, что часто эмоции предшествуют поступкам, заставило предположить, что именно эмоции и есть их непосредственная причина. Так вот как раз это утверждение и ошибочно. А именно на нем строится вся "очевидная модель". Тогда как же на самом деле? Давайте разберемся.
Предположение, что "эмоции толкают к поступкам", заставляет с неизбежностью построить "классическую" модель. В ней каждый элемент далеко не случаен, а диктуется необходимостью добиться соответствия с тем, что наблюдается в реальности. Однако решимся на смелый шаг и откажемся от тезиса "эмоции толкают", будем исходить из того, что эмоции и ощущения только оценивают происходящее. Применительно к роботу с лампочками это означает, что мигание лампочек состояния "хорошо - плохо" напрямую никак не влияет на его поведение. Так вот, оказывается, что и в этом случае возникает вполне логичная модель.
Рисунок . Предлагаемая схема формирования поступка
Эта модель работает так:
Изначально все действия - это следствие безусловных рефлексов.
Все происходящее с нами оценивается ощущениями. Эта оценка носит рефлекторный характер и определяется состоянием сенсоров.
Общий смысл происходящего оценивается эмоциями.
Ощущения и эмоции формируют состояние "хорошо - плохо".
Каждое действие, которое ведет к изменению состояния "хорошо - плохо", фиксируется памятью. Запоминается:
--
"Картина" того, что происходило.
--
Совершенное в этих обстоятельствах действие.
--
К какому изменению состояния "хорошо - плохо" это привело.
По мере накопления опыта память начинает "брать на себя управление". Когда узнается уже встречавшаяся ранее ситуация, память заставляет сделать действие, которое раньше вело к положительному изменению состояния "хорошо - плохо", и блокирует поступки, которые запомнились как ухудшающие это состояние.
Сила, с которой отдельное воспоминание влияет на совершение или не совершение поступка, зависит от запомненной степени изменения состояния "хорошо - плохо".
Управляющие воздействия от различных воспоминаний, относящихся к аналогичным ситуациям, складываются между собой.
В каждый момент автоматически совершается действие, которое, исходя из нашего опыта, сулит максимально возможное улучшение состояния "хорошо - плохо".
Новый опыт, как только он приобретен, начинает участвовать в формировании поведения.
Принципиальное отличие от "классической" схемы в том, что только безусловные рефлексы и память определяют текущий поступок. Этот поступок "неизбежен" в сложившихся обстоятельствах и не зависит напрямую от нашей оценки происходящего. Оценка важна только для приобретения нового опыта. Если в "классической" схеме эмоции побуждают к действиям, то в нашей модели, как, собственно, и в жизни, текущее действие от них никак не зависит. На первый взгляд это, возможно, не покажется очевидным. Причина понятна. Если миллионы наших поступков совершаются на фоне эмоций, то невольно формируется представление о причинно-следственной связи. Еще раз повторю: "после того не значит вследствие того". Если долго смотреть телевизор, то может сложиться впечатление, что погодой управляют синоптики.
Чтобы почувствовать принцип управления через эмоциональную оценку, представьте войско, которое имеет устав. В уставе записаны все возможные действия на все случаи жизни. На любую вводную такое войско реагирует только строго по уставу. Войско воюет, и результат каждой баталии оценивается. Оценка может быть сложной и складываться из анализа потерь, взятых пленных, захваченных трофеев, потерянных или отвоеванных позиций. По результатам оценки каждый раз изменяется устав. Выигрышные стратегии усиливаются, проигрышные отменяются. В такой аллегории несложно сообразить, как осуществляется планирование. Достаточно представить штаб, в котором на военных картах генералы моделируют возможные сражения, оценивают предполагаемый результат, а затем меняют устав исходя из полученного виртуально опыта.
Устав - документ, рожденный опытом побед и поражений
Тот устав, с которого армия начинает боевой путь, - аналог системы безусловных рефлексов. Тот, который создается в результате получения опыта войны, - аналог человеческой памяти. Записанные от создания армии в устав правила учета потерь и оценки трофеев - система оценочного восприятия. Полученная в результате опыта сражений способность генералов оценивать позицию исходя из множества факторов - аппарат эмоций.
Значимость опыта
Чем сильнее испытанное переживание, тем сильнее связанное с ним воспоминание влияет на наши поступки. Более того, только тот опыт влияет на будущее поведение, который сопровождался изменением состояния "хорошо - плохо". Дети не боятся высоты. Научившись ползать, они исследуют всю доступную территорию, и их не смущает, когда они забираются туда, откуда можно упасть. Если дома есть лестница, то ребенок упорно штурмует ее ступеньки, несмотря на попытки родителей остановить его. Но рано или поздно ребенок откуда-нибудь падает, падает больно. И только такое падение и дает ему значимый опыт. После падения, например, со стола прекращаются все попытки штурма лестницы. Достаточно одного сильного удара током, чтобы в дальнейшем навсегда избегать случайных прикосновений к оголенным проводам, если есть шанс, что они под напряжением. Перечень примеров можно продолжать бесконечно. Вся наша жизнь - это один большой пример.
Я так рад, что своей жизнью подтверждаю чью-то теорию. Михаил Жванецкий
--
Бихевиоризм и когнитивная психология
Сама идея о том, что поведение определяется предыдущим опытом и не имеет непосредственной связи с мышлением, называется бихевиоризмом (от англ. behavior -- поведение). Основателем бихевиоризма считается американский психолог Джон Уотсон. Уотсон вообще отрицал сознание как предмет научного исследования, сводя психические явления к различным формам поведения, понимаемого как совокупность реакций организма на стимулы из внешней среды. В феврале 1913 года Уотсон прочитал в Нью-Йорке знаменитую лекцию -- "Психология с точки зрения бихевиориста". Он заявил: "Кажется, пришло время, когда психологи должны отбросить всякие ссылки на сознание, когда больше не нужно вводить себя в заблуждение, думая, что психическое состояние можно сделать объектом наблюдения. Мы так запутались в спекулятивных вопросах об элементах ума, о природе содержаний сознания (например, без-образного мышления, установок и положений сознания и т. п.), что я как ученый-экспериментатор чувствую, что есть что-то ложное в самих предпосылках и проблемах, которые из них вытекают". Интересно, но наиболее значимый вклад в фундамент бихевиоризма внес, пожалуй, Эдвард Торндайк который, себя бихевиористом не считал. Торндайк первый применил принцип "проб, ошибок и закрепления случайного успеха" к объяснению всех форм поведения животных и человека.
