ГЛАВА 7

ПОЧЕМУ ГЛУБИНА ЛЮБВИ ПОЗНАЕТСЯ ЛИШЬ В ЧАС РАЗЛУКИ?

В 1980-е годы десятки тысяч людей стали замечать непонятное явление. Когда они смотрели на конверт от дискеты, украшенный черно-белым логотипом IBM, им казалось, что буквы слегка отливают красным. Такая же странность поджидала их на книжных страницах: типографский текст тоже давал красноватый оттенок, причем ни до 1980-х годов, ни после никто ничего подобного не наблюдал. Какие же изменения приключились в человеческом мозге в этом временном окне? Чтобы разобраться в сути явления, нам придется вернуться на 2400 лет назад.

Лошадь посреди реки

Первую в истории запись о зрительной иллюзии сделал славившийся наблюдательностью Аристотель. Однажды он увидел застрявшую посреди быстрого горного потока лошадь и людей, пытавшихся вызволить ее. Движимый состраданием, Аристотель сосредоточенно следил за спасательной операцией, не отрывая глаз. Когда же он наконец отвел взгляд, ему показалось, что все вокруг — скалы, деревья, сама земля — движется в противоположную течению реки сторону.

Если вы хотите пережить смутившее Аристотеля, хотя и приятное ощущение, простейший способ — пристально смотреть на водопад. На некоторое время сосредоточьте взгляд на низвергающихся потоках воды, а потом переведите его на боковой скальный склон. И вам покажется, что скала движется вверх.

Эта известная оптическая иллюзия называется эффект пост­движения. Почему так происходит? В вашей зрительной коре активность определенной группы нейронов передает нисходящее движение, а активность другой группы — восходящее. Обе группы обречены на вечную борьбу. Большую часть времени битва идет на равных и обе стороны в одинаковой степени подавляют одна другую. В итоге вы видите, что мир не поднимается и не опускается.

С учетом сказанного самое распространенное объяснение эффекта постдвижения — утомление: от долгого наблюдения за нисходящим движением кодирующие его нейроны в зрительной коре успевают израсходовать значительную часть своей энергии, из-за чего их сила на некоторое время истощается. И, значит, перевес в вечной битве получают нейроны, отвечающие за восходящее движение. Из-за этой разбалансировки вы и наблюдаете эффект восходящего движения.

Гипотеза утомления привлекает своей простотой. Но, увы, она неверна и некоторые существенные факты иллюзии не объясняет. Предположим, вы какое-то время пристально смотрите на водопад, а потом вам плотной повязкой закрывают глаза часа на три. Снова открыв глаза, вы увидите, что горные склоны по бокам водопада движутся вверх. Вот вам и доказательство, что временное истощение нейронов к этой оптической иллюзии не имеет отношения, ее корни лежат где-то глубже.

Иллюзия образуется не из-за пассивного утомления, а, напротив, в силу активной перенастройки. Вы предъявляете зрительной системе картину нисходящего движения мира, и через некоторое время у мозга возникает предположение, что это новая норма. Поначалу мозг расценивает нисходящее движение как информацию поистине сенсационного свойства, но на протяжении некоторого времени она остается стабильной. Мозг принимает это как новую реальность: мир скорее сползает вниз, чем поднимается. Ваша зрительная система тщательно перенастраивается, чтобы отражать новую нормальность мира и ожидать больше нисходящего, чем восходящего движения. Но когда вы переводите взгляд с водопада на неподвижный боковой склон, перенастроенная установка зрительной коры со всей очевидностью бросается в глаза, потому что теперь скалы и деревья всплывают к небесам. Установка (то есть то, что именно считать неподвижным), как видите, изменилась.

Так происходит потому, что система всегда желает установить точку отсчета, некий эталон, позволяющий лучше и точнее выявлять изменения. В нашем случае, когда ваше поле зрения заполняется видом водопада, мозг прилагает усилия, чтобы изъять из картины нисходящее движение (теперь всякий нисходящий поток для него больше не информативен, так как стал точкой отсчета), и потому нейронные связи корректируются, чтобы максимально чутко воспринимать новую информацию.

Активную перенастройку такого сорта вы переживаете довольно часто. Скажем, когда вы высаживаетесь из лодки, вас некоторое время преследует ощущение, что земля под вами колышется, как будто вы все еще на воде. Это так называемое обратное последействие — нечто вроде негативного восприятия движения воды.

Вы также замечали подобные иллюзии, если практикуете бег. Мозг привычно посылает ногам двигательные команды (беги!), вы ускоряетесь, и входные зрительные сигналы проплывают мимо вас. Но когда вы находитесь на беговом тренажере, мозг не получает проплывающих мимо зрительных сигналов — вместо этого вы все время смотрите на стену перед вами. Сойдя с тренажера, вы переживаете тренажерную иллюзию: при каждом шаге в сторону раздевалки вам кажется, что окружающая обстановка проплывает мимо вас быстрее, чем полагалось бы, и у вас возникает впечатление, что вы движетесь быстрее, чем на самом деле. Здесь, как и в случаях с Аристотелевой лошадью, водопадом и шаткостью почвы после катания на лодке, ваш мозг перестраивает свои ожидания относительно реальности — движение ваших ног должно преобразоваться в проплывающий мимо визуальный ряд.

Вот еще один пример. Посмотрите на изображенные ниже черные и белые полоски (рис. 7.1). Вроде бы в них нет ничего особенного, верно­?

А теперь взгляните на квадраты в черно-красную и черно-зеленую полоску на сайте : зеленые полоски располагаются горизонтально, красные — вертикально. На несколько секунд задержите взгляд на красных полосках, потом на зеленых, затем опять на красных, а после снова на зеленых. Проделывайте этот цикл в течение примерно трех минут.

Теперь снова вернитесь к белым и черным полоскам на рис. 7.1. Вы увидите, что пространство между горизонтальными линиями приобрело красноватый оттенок, а между вертикальными — зеленоватый.

Почему так произошло? Потому что, пока вы сосредоточенно рассматривали цветной рисунок, мозг осознал, что зеленый цвет теперь связывается с горизонтальными линиями, а красный — с вертикальными, и соответственно адаптировался, исключив из своей картины реальности это странное свойство. Когда вы снова сосредоточили взгляд на черно-белых полосках, возник эффект последействия: мозг начал сдвигать горизонтальные полоски в сторону противоположного цвета — красного, тогда как вертикальные, наоборот, в сторону зеленого. (Снова повторюсь, к утомлению нейронов данный эффект никакого отношения не имеет. В 1975 году двое исследователей показали, что если пристально смотреть на красные и зеленые линии в течение 15 минут, то эффект последействия может продлиться три с половиной месяца.)

Активная переоценка окружения и есть причина, почему в 1980-е годы многие люди замечали, что текст в книгах отливает красноватым оттенком. Напомню, что в тот период началось массовое использование компьютерных мониторов для набора и редактирования текстов. Но у тех ранних экранов, в отличие от современных, возможности цветопередачи были ограничены только зеленым цветом на черном фоне. В итоге множеству людей приходилось по многу часов сосредоточенно смотреть на набранные зеленым шрифтом горизонтальные строки. И потому, когда они потом открывали бумажную книгу, строки черного шрифта оттенялись в их восприятии дополнительным цветом — красноватым. Мозг приспосабливался к реальности, где горизонтальные строки имели зеленый цвет, соответствующим образом менялась и их внутренняя реальность. Пользователи компьютеров испытывали ту же оптическую иллюзию, глядя на логотип IBM, украшавший обложку фирменных дискет компании (рис. 7.2): в их глазах он приобретал красноватый оттенок. Дизайнеры IBM пребывали в большом замешательстве: кто-кто, а они наверняка знали, что черно-белые обложки печатаются в типографии без добавки красной краски. Но клиенты, хоть убейся, доказывали, что логотип имеет красноватый оттенок.

Вывод таков: ни движение в реальном мире, ни то, насколько тверда земля под ногами, ни проплывающие мимо картины, когда мы переставляем ноги, ни насыщенность линий каким-либо конкретным цветом — ничто из перечисленного не предопределено в нашем мозге генетикой, а настраивается под влиянием нашего чувственного опыта.

Как ожидаемое становится невидимым

Если смотреть на однообразную (в смысле отсутствия каких-либо особенностей) одноцветную картину (предположим, желтую), мозг быстро отметит этот цвет как нейтральный. Сделайте вот что: возьмите желтый шарик для пинг-понга и аккуратно разрежьте на две половинки. Поместите по одной на каждый глаз, и мир тут же предстанет перед вами сплошным желтым одеялом. Однако очень скоро вы вообще перестанете воспринимать окружающее и перед глазами появится сплошная бесцветная пелена, словно вы лишились зрения. Зрительная система пришла к заключению, что мир пожелтел и теперь это нормально, а потому исключила желтый цвет из вашего восприятия, чтобы усилить чувствительность к другим переменам в реальности.

Для подобного «исчезновения» цвета необязательно, чтобы картина была лишена каких-либо характерных особенностей. В 1804 году швейцарский врач Игнац Трокслер заметил странную вещь: если зафиксировать взгляд в центральной точке посреди расположенных по окружнос­ти кружков, происходящая на периферии зрения кипучая активность в конце концов исчезнет. На рис. 7.3 фиксируйте взгляд на черной точке посреди картинки с расположенными по периферии кружочками в течение примерно десяти секунд. Не переводя взгляд на кружочки, вы заметите, что они исчезают, словно растворяясь в воздухе, и вскоре осознаете, что смотрите в пустое серое пространство.

Эта иллюзия, известная как эффект Трокслера, демонстрирует, что неизменный стимул, наблюдаемый боковым зрением, скоро исчезнет. Почему так происходит? Потому что полезная информация должна обновляться, а все, что сохраняет неизменность, система попросту игнорирует.

Тогда почему ваша кухня или кабинет со всеми неподвижными предметами обстановки по-трокслеровски не исчезают из вашего зрительного восприятия? Во-первых, большинство объектов мира состоит из острых краев и углов, а за них зрительной системе зацепиться проще, чем за круги с монотонными очертаниями. Однако на то имеется и более основательная причина. Хотя вы в целом этого не осознаёте, ваши глаза постоянно скачут и прыгают по сторонам. Вглядитесь в глаза своей подруги: вы заметите, что ее глазные яблоки совершают по три быстрых скачка в каждую секунду бодрствования. Если наблюдать еще внимательнее, обнаружится, что в промежутках между скачками глазные яблоки постоянно слегка подрагивают. Может быть, с ней что-то не в порядке? Ничуть. Эти быстрые движения — как крупные, так и мелкие — поддерживают свежесть изображения на сетчатке. Хотя ваша визави этого не осознаёт, ее глаза усердно трудятся, чтобы поддерживать постоянно меняющийся образ реальности. Зачем им эта морока? Дело в том, что любой образ, прочно зафиксированный на сетчатке в одном и том же положении, через какое-то время станет невидимым.

Вот как можно доказать себе правоту этого утверждения. Если вы носите контактные линзы, возьмите маркер и нарисуйте на внешней стороне одной из них, прямо посередине, крошечный значок. Вернув линзу в глаз, вы заметите, что на ней что-то изображено, однако это продлится недолго: крохотный рисунок быстро растворится в невидимости. Данный феномен подчеркивает основополагающий факт: мозг чутко отслеживает перемены. Как при эффекте Трокслера, неизменные особенности обстановки дают мало информации об окружающей реальности. Вся значимая информация поступает от элементов обстановки, пребывающих в состоянии изменения.

Если вы не носите контактные линзы, не расстраивайтесь: вы и так, сами того не подозревая, иногда проводите подобный эксперимент. В задней части глаза, над сетчаткой, пролегает сеть кровеносных сосудов. Она должна накладываться на все, что вы видите, поскольку располагается между фоторецепторами и видимым миром. Однако в вашем восприятии эта сеть невидима: она зафиксирована относительно сетчатки так же, как рисунок на контактной линзе. Сколько бы движений ни делали ваши глаза, они никогда не «обновляют» образ сосудов, которые находятся между вами и миром, но в какой-то момент исчезают, как по мановению волшебной палочки (рис. 7.4).

Вы могли на какие-то мгновения заметить их при осмотре у офтальмолога, когда доктор светил вам в глаза точечным фонариком. Под лучом направленного света сосуды могут отбрасывать тени под необычным углом, и тогда зрительная система внезапно улавливает их. Так происходит потому, что в вашей сетчатке только что случилось нечто непредвиденное, и это единственный случай, когда вы можете увидеть густую сеть сосудов, заслоняющую обзор. (Если вы никогда не видели сосудис­тую систему собственного глаза, отложите книгу, пойдите в темную комнату и посветите себе в глаз точечным фонариком, но обязательно под углом. Вы увидите, как перед глазами появляются переплетения сосудов. Зрительная система довольно быстро приспособится к внезапно вспыхивающему свету, и хитрость заключается в том, чтобы менять угол освещения, желая сохранить изображение.)

Стратегия игнорирования всего неизменного поддерживает зрительную систему в готовности отмечать все, что движется, шевелится или меняется. Крайнее проявление данной стратегии мы наблюдаем у рептилий: если вы замрете, они не смогут увидеть вас, потому что их зрительная система регистрирует исключительно изменения в картинке, а само по себе ваше место в пространстве их не интересует. Зрительная система рептилий доказала свою абсолютную состоятельность: недаром они живут и процветают на протяжении десятков миллионов лет.

Давайте вернемся к оптической иллюзии водопада. Почему бы вашей зрительной системе не подстроиться к его восприятию настолько, чтобы водопад воспринимался как нечто неподвижное? Но перенастройка может иметь свои ограничения: зрительной системе просто не хватает сил, чтобы изъять из визуальной картины столь внушительное нисходящее движение воды. Впрочем, возможно и другое: вы недостаточно долго смотрели на водопад, в противном случае система перенастроилась бы по полной программе. Сколько времени это потребовало бы? Два месяца пристального созерцания? Два года? В теории, если бы вам пришлось достаточно долго взирать на водопад, краткосрочные перемены в зрительной системе в конце концов привели бы к более долговременным переменам, что в свою очередь вызвало бы изменения в самых глубинных ее уровнях (к феномену таких каскадных изменений мы вернемся в ). Движение, постоянно присутствующее фоном в зрительной картинке, становится для нас невидимым.

Сказанное подталкивает нас к безумной, но логически обоснованной догадке: а вдруг некие элементы реальности, которые мы не видим, на самом деле должны быть для нас очевидны? Допустим, например, что космический дождь постоянно моросит на протяжении всей нашей жизни. Тогда он будет для нас невидимым, потому что наша прилежная зрительная система, никогда не фиксировавшая, чтобы дождь падал вверх, сведет его вечное нисходящее движение к нулю. Если же он вдруг прекратится, нам покажется, что весь мир внезапно поехал вверх, и мы уверимся, что произошло некое событие — восходящий дождь, — хотя на самом деле он, наоборот, только что кончился. Подобная ситуация возможна в любом сенсорном канале: представьте нескончаемые бип-бип-бип-бип космического будильника, не снабженного кнопкой отбоя. Он бибикает и бибикает на весь космос: бип-бип-бип-бип. Если подобные звуки строго равномерны, вы никогда не услышите их, поскольку мозг привыкнет к ним и перестанет фиксировать. Но если этот будильник внезапно замолкнет, все земляне в одночасье услышат великое бип-бип-бип, не имея понятия, что переживают эффект последействия, причем этот внешний звук будет звучать исключительно в их головах. Успешная адаптация переводит обыкновенности в разряд ненаблюдаемого.

Разница между тем, что, как вы думали, должно случиться, и тем, что на самом деле случилось

До сих пор мы рассматривали всевозможные иллюзии как результат адаптации мозга, но их можно рассматривать и с других позиций: как предвидение. Если вы вычитаете из своего восприятия нисходящее движение водопада, зыбкость земли после катания на лодке или крохотный значок на контактной линзе, это равносильно предсказанию, что данное явление будет существовать и дальше. Нейронная сеть, приспосабливаясь к чему-то, выстраивает предположение, какой в следующий момент станет реальность. Мозг прекращает обсуждать новость, которая, согласно его ожиданиям, будет иметь продолжение. Например, кровеносные сосуды сетчатки визуально не воспринимаются, потому что зрительная система исключает их из своего предвидения, зная, что они никуда не денутся, и перестает принимать их в расчет. Только когда ожидания нарушаются (скажем, луч фонарика освещает сосуды под непривычным углом), мозг соизволит затратить энергию, чтобы освежить эти данные. Он не желает нести энергетические издержки из-за возбужденных нейронов, и потому его цель — настроить сеть так, чтобы расход энергии был минимальным.

Если поток шаблонов предсказуем — или хотя бы частично угадываем, — зрительная система сберегает энергию подстройкой своей структуры под эти входные данные, чтобы не воспринимать их как неожиданность. Спокойствие нервной системы означает, что события во внешнем мире развиваются примерно так, как и ожидалось. Иными словами, мозг в целях экономии желает исключить из своего предвидения как можно больше предсказуемого, чтобы сберечь максимум энергии на распознание и представление непредвиденного, — молчание, знаете ли, золото. Хотя многие нейробиологи считают, что активность нейронов отражает порядок вещей в окружающей реальности, не исключено, что все окажется с точностью до наоборот: импульсы могут представлять собой именно непредвиденную, энергетически затратную часть, а представление чего-то ожидаемого выражается тишиной в нейронных лесах.

Система корректируется, только когда происходит что-то необычное. Если мозг считает, что все кирпичи весят одинаково, а вы взялись поднять кирпич из литого свинца, ваши ожидания грубо нарушаются, что запускает каскад перемен для преодоления такого поворота событий. И наоборот, когда все предвиденное успешно исключено из прогноза, нет надобности что-то менять. Вот почему, впервые глядя на картинку Трокслера, вы замечаете ободок из темных кружков, а в первый раз вставляя в глаз контактную линзу с нарисованным значком, видите его. Но вскоре мозг адаптируется и становится невосприимчив к иллюзиям — ему больше нечему удивляться.

Рассмотрим еще один пример предсказаний мозга. Глухие люди, впервые надевшие Neosensory-браслет (напомню, он трансформирует звуки в вибрации на коже), обычно изумленно восклицают: «Смотри-ка, он ловит мой собственный голос!» Это всегда немного пугает: по идее, они не должны слышать собственную речь. (Обычный человек всегда улавливает звук своего голоса. При разговоре он звучит для него громче голосов собеседников, потому что рот ближе всего к ушам. Однако человек, лишенный слуха, зачастую может спрогнозировать, как будут звучать произносимые им звуки, но едва ли слышит себя.) Пользователей браслета поражает также громкость других предсказуемых звуков, на которые обычно мало кто обращает внимание: шум спускаемой воды в туалете, стук закрывшейся за ними двери, звук своих шагов. И дело не в том, что слуховая система не улавливает эти звуки, а в том, что глухие люди активно предсказывают их возникновение. При ношении браслета это проявляется в полной мере: вы и поверить не можете, насколько громкий звук у этих «событий», потому что мозг еще не научился предсказывать поступающие от запястья сигналы.

***

Итак, ваш мозг активно изменяется, потому что это позволяет ему затрачивать меньше энергии. Но здесь действует и более глубинный принцип: в своих черепных потемках мозг стремится выстроить внутреннюю модель внешнего мира.

Дома вы уделяете мало внимания окружающей обстановке, потому что у вас уже есть ее модель. Другое дело, когда вы едете по незнакомому городу в поисках дороги к определенному ресторану. Тут вы вынуж­дены внимательно смотреть по сторонам — на таблички с названиями улиц и вывески магазинов, дорожные знаки и номера домов, — потому что мозг еще не имеет надежной модели, чтобы оправдать ваши ожидания.

А кстати, как вы выстраиваете корректную внутреннюю модель реальности? В чем состоит нейронная технология, позволяющая вам брать крупным планом те единицы информации, которые не соответствуют вашим ожиданиям, а все уже учтенное попросту игнорировать?

Вы обращаете внимание на внезапный громкий звук, неожиданное прикосновение к коже, необычное движение на периферии поля зрения. Интерес позволяет вам мобилизовать ваши чувствительные сенсоры на исследование проблемы и решить, как вписать обнаруженные непредвиденности в вашу модель («Ах, так это сосед включил газонокосилку, это котенок обо что-то потерся, а это муха пролетела»). В результате модель обновляется. И наоборот: вы не реагируете на присутствие тапка на левой ноге, поскольку он уже отображен в вашей модели, которая последовательно предсказывает, какие ощущения вы от него можете получить. До тех пор, по крайней мере, пока внутрь не попадет камешек. Тут-то ваше внимание и обратится к тапку, потому что ваша внутренняя модель внезапно потребует обновления.

Различие между прогнозами и реальными исходами дает нам ключ к пониманию одного странного свойства обучения: если вы предвидите что-то безошибочно, вашему мозгу нет нужды меняться дальше. Предположим, вы усвоили, что сигнал вашего мобильника предсказывает: вам пришло сообщение. Мозг быстро выучит связь между двумя событиями, главным образом в силу того, что текстовые сообщения обычны для вашей социальной жизни. Дальше предположим, что в мобильнике обновились программы, в результате чего он реагирует на новое сообщение сигналом плюс вибрацией. И тут выясняется, что ваш мозг не натренирован на вибрацию мобильника (данный эффект называют блокированием). Мозг уже знает, что сигнал предсказывает новое сообщение, и потому не видит необходимости усваивать что-то новое по этому поводу. Но если мобильник только завибрирует, а сигнал не прозвучит, мозг не будет знать, как разгадать эту загадку; в данном контексте он ничему не обучен. Блокирование приобретет смысл, если мы поймем, что изменения в мозге наступают только там, где есть разница между ожиданиями и реальностью.

Наша внутренняя модель мира позволяет нам делать предсказания и быстро замечать ошибки в прогнозах, указывающие, на что обратить внимание и в каком направлении обновить ее. К системе подобного рода все больше интереса проявляют инженеры и конструкторы в размышлениях о будущем машинного оборудования: несколько компаний разворачивают работу над устройствами, действующими по этому принципу, — от тракторов и тягачей до самолетов. Внутренняя модель мира позволит машине составлять наилучшие прогнозы относительно хода ожидаемых событий. Если все идет в соответствии с прогнозом, выстроенным алгоритмами машины, менять ничего не требуется. И только если входные данные прогнозом не предусмотрены, программная начинка устройства должна встрепенуться, разобраться, что происходит, и соответствующим образом обновить его внутреннюю модель мира.

***

Имея это в виду, мы легко поймем, как модифицируют нервную сис­тему постоянно принимаемые наркотические вещества и некоторые лекарственные препараты. Их потребление меняет число соответствующих рецепторов для определенных химических соединений настолько, что при вскрытии путем замера молекулярных изменений в мозге можно определить, зависимостью от какого вещества страдал умерший. Именно по этой причине человек с зависимостью становится нечувствителен (или толерантен) к веществу: мозг приспособился прогнозировать его присутствие посредством экспрессии соответствующих рецепторов таким образом, чтобы сохранять устойчивое равновесие при поступлении следующей дозы. Мозг буквально физически ожидает, что вещество вот-вот появится, и соответственно отлаживает биологический механизм. И поскольку отныне система прогнозирует присутствие определенного количества вещества, ей, чтобы возбудиться до первоначальных ощущений, требуется еще большее его количество.

Такая перенастройка служит основой тяжелых симптомов абстиненции. Чем больше мозг адаптирован к веществу, тем тяжелее состояние после его отмены. Симптомы отмены различаются в зависимости от препарата — от потоотделения и дрожи до депрессии, — но все они объединены отсутствием чего-то ожидаемого.

Представление о нейронных прогнозах также помогает понять переживание горя. Люди, которых вы любите, становятся частью вас — не только метафорически, но и физически. Вы помещаете их в свою внут­реннюю модель мира. Ваш мозг настроен ожидать их присутствия. Пос­ле разрыва с любовником, смерти друга или потери родителя внезапное отсутствие близкого человека представляет собой серьезное отклонение от гомеостаза. Как сказал Халиль Джебран в книге стихотворений в прозе «Пророк», «глубина любви познается лишь в час разлуки».

В этом смысле ваш мозг подобен негативу изображения всех тех, с кем вы поддерживаете контакт. Возлюбленные, друзья и родители заполняют ожидаемые формы в вашем мозге. Так же, как вы после катания на лодке ощущаете, будто все еще покачиваетесь на волнах, или жаждете какого-то вещества, не получив его, так и мозг требует присутствия в нем людей, составляющих круг вашего общения. Когда кто-то из них уезжает, отвергает вас или умирает, мозг пытается совладать с порушенными ожиданиями. Но с течением времени ему приходится перестроиться под реальность, в которой желанный человек отсутствует.

Тянуться к свету. Или к сахару. Или к информации

Рассмотрим явление фототропизма у растений — когда они принимают положение, позволяющее улавливать максимум света. Если понаблюдать за ростом растения в ускоренном воспроизведении, видно, что растет оно не «по прямой» к источнику света, а, напротив, чуть отклоняется то в одну, то в другую сторону. Словом, оно не действует в соответствии с заранее составленным планом, а исполняет нервный, дерганый танец, постоянно внося поправки направления.

Аналогичная стратегия движения отмечается у бактерий. В поисках центра источника питания — например упавшей на кухонный стол крупинки сахара — они прокладывают курс к добыче, следуя трем элегантно-простым правилам.

1. Выбери направление случайным образом и двигайся по прямой.
2. Если обстановка улучшается, продолжай движение.
3. Если обстановка ухудшилась, случайным образом меняй направление — кувыркнись куда придется и снова двигайся по прямой.

Иными словами, стратегия заключается в том, чтобы следовать тому или иному подходу, когда он приводит к улучшению условий, и отказываться от него, если он неэффективен. Посредством такой нехитрой политики бактерия способна быстро и успешно добраться в точку, где источник питания насыщеннее всего.

Предполагаю, что и в мозге действует тот же простой принцип. Правда, вместо стремления в места, где больше всего света или пищи, мозг тянется туда, где больше всего информации. Я называю эту стратегию инфотропизмом. Гипотеза инфотропизма предполагает, что нейронная сеть постоянно меняется, подстраивается к окружающей среде, чтобы извлечь и поглотить максимум информации.

В мы видели, как мозг научается задействовать органы чувств — неважно, улавливают ли они фотоны, электрические поля или молекулы пахучих веществ. И приводить в движение тело, какими бы двигательными органами оно ни обладало — ногами, плавниками или робоконечностями. В любых заданных условиях мозг тонко настраивает свои нейроны для максимизации поступающих от мира потоков данных. Подстройке содействуют вознаграждения, которые широко транслируются по всей сети, оповещая, что операция по адаптации к изменениям проведена успешно. Таким путем система при минимуме предустановленных программ самостоятельно оптимизирует свое взаимодействие с реальностью.

Например, мы узнали, как формируют сами себя нейронные ландшафты у младенца Хаято из Осаки и у малыша Уильяма из Пало-Альто, что позволяет им различать разные звуки. В  я иллюстрировал этим примером модификации на основе вознаграждения, но сейчас мы можем расценить это как явление более высокого порядка — инфотропизм: мозг каждого младенца приспосабливался под максимизацию притока данных, значимых в его конкретной реальности.

Если рассматривать это явление в более длительном временном масштабе, то, как мы уже видели, зрительную кору ослепшего индивида занимают проекции других органов чувств. В  мы изучим, как именно нейроны проделывают подобный трюк, а сейчас заметим, что захват кортикальной территории тоже можно расценивать как инфотропизм: мозг максимизирует свои ресурсы, чтобы истолковывать любые поступающие в него данные. Теперь вспомним оптическую иллюзию с окрашенными горизонтальными и вертикальными полосками. Ваша зрительная система прикладывает усилия, чтобы различать их цвета и ориентацию, потому что старается получить от реальности максимум информации. А зрительная кора не желает сваливать в одну кучу параметры, которые можно разделить. Хотя этот эффект обычно воспринимают как забавный оптический курьез, кора выполняет такую работу по более серьезной причине: если нечто (скажем, необычный верхний свет или дефект в вашей оптике) придает полоскам какой-то оттенок, мозг непременно реорганизуется, чтобы принять меры, то есть исключить данную взаимосвязь. Таким образом он максимизирует вашу способность извлекать информацию о цветности и пространственной ориентации линий по отдельности. За счет разделения этих двух свойств, которые (статистически) не должны иметь связи, мозг может наилучшим образом черпать информацию из внешнего мира.

Приведу пример инфотропизма на уровне нейронов: сетчатка (расположенная на задней стенке глаза) по-разному воспринимает мир в дневное и ночное время. При ярком полуденном свете ей приходится улавливать огромную массу фотонов, и потому каждый рецептор отвечает за свою крошечную точку в общей картине, обеспечивая ей высокую степень разрешения. Ночью зрительная система работает совсем иначе. Фотонов, которые требуется улавливать, мало, поэтому на первый план выходит задача определить, хотя и с малым пространственным разрешением, что где-то тут располагается некий объект. И потому ночью фоторецепторы меняют детали своих внутренних молекулярных каскадов и объединяют усилия. В таких условиях на распознавание близлежащих объектов тратится больше времени, но рецепторы в совокупности способны проявлять большую световую чувствительность. Такая сложносочиненная стратегия позволяет сетчатке действовать в разных режимах, когда уровень освещенности возрастает или снижается. При ярком свете зрительная система обеспечивает высокую степень пространственного разрешения; в темноте фоторецепторы объединяют силы, чтобы улучшить шансы улавливать скудные фотоны, и в результате зрение становится гораздо чувствительнее к тусклому свету, зато уменьшается четкость изображения. Система прикладывает титанические усилия, чтобы перевести себя в положение, при котором она способна максимизировать поступающую информацию. В изобилии ли фотоны или их всего ничего, сетчатка оптимизируется, чтобы улавливать данные. Днем она собирает очень детальную информацию, так что и зайца в дали полей заметит, а в сумерки ее чувствительность повышается, чтобы хотя бы в общих чертах ухватить все, что поблизости, например смутные очертания подкрадывающегося под покровом темноты ягуара. Матушка-природа придумала не только сам глаз, но и способ на ходу подстраивать под те или иные условия схему его нейронной сети, чтобы зрение в разных контекстах работало по-разному ради наилучшего применения доступного инструментария. Это чистый инфотропизм.

Подстройка под ожидание неожидаемого

Подобно тому как растения тянутся к свету, а бактерии — к кусочку сахара, мозг стремится к информации. Он старается непрерывно перенастраиваться, чтобы максимизировать объем данных, извлекаемых из окружающего мира. Ради этого мозг выстраивает внутреннюю модель внешнего мира, которая отражает его ожидания. Если мир ведет себя предсказуемо, мозг экономит энергию. Помните, в  мы обсуждали футболистов: у любителя во время матча отмечается высокая мозговая активность, тогда как у профессионала — очень малая. Причина в том, что у профессионала предвидения относительно его реальности (футбола) уже вплавлены непосредственно в нейронную сеть мозга, а у любителя подобных предвидений еще не сложилось, он пока только силится составить сколько-нибудь вразумительный прогноз.

Мозг по большому счету есть не что иное, как прогностическая машина, и именно стремление к точным прогнозам служит движущей силой его постоянного изменения. Создавая модель состояния мира, мозг настраивается, чтобы формировать верные ожидания и тем самым максимально обострять чувствительность ко всему неожиданному.

И вот теперь, с учетом уже полученных знаний о мозге, мы готовы изучить следующий вопрос: как все эти процессы протекают на уровне мозговых клеток?

Отправить