§ 1.4. Внутренняя математика

Мы отбираем информацию о мире, чтобы убедиться, что наши предсказания превратятся в самоисполняющееся пророчество.

Карл Фристон

Давайте ещё раз проговорим: сам по себе наш мозг слеп, глух, нем – подставьте любое слово, всё будет правильно, – он расчётная структура, а вовсе не «чувствующий орган», в нём даже болевых рецепторов нет, и операции на мозге проводят без общей анестезии. Он связан с окружающим миром множеством кабелей, которые способны получать лишь разрозненные сигналы и отправлять их обратно к органам тела (рис. 17).

Рис. 17. Мозг человека с указанием черепномозговых нервов (А) и череп с отверстиями для них (Б), а также спинномозговые нервы, отходящие от спинного мозга (В)

Эти кабели – черепномозговые нервы и спинной мозг со спинномозговыми нервами. Всего у мозга 12 пар черепномозговых нервов – зрительный, обонятельный, лицевой, тройничный, блуждающий и т. д., – которые отвечают за иннервацию кожи головы и мимической мускулатуры, а также включают в себя детекторы фотонов, химических веществ и механических воздействий.

Через самое большое отверстие, расположенное в основании черепа, выходит спинной мозг. Он тоже скрыт – его «черепом» является внутренний канал нашего позвоночника, и от него, в свою очередь, отходит ещё 31 пара нервов. Спинномозговые нервы образуют четыре сплетения: шейное, плечевое, поясничное и крестцово-копчиковое. Последние иннервируют соответственно шею, руки, брюшную стенку, а также ноги и таз – всё наше тело.

Всё это, конечно, детали, которые можно было бы просто опустить. Но важно понять, что мозг – это по большому счёту просто процессор, который получает и обрабатывает сигналы изнутри организма, от нашего тела, и из внешнего мира. Он не «видит» мир, не «чувствует» тела, он лишь оценивает массивы информации, чтобы запустить те или иные свои программы.

Но как ему удаётся создать из «цифровых», по сути, сигналов столь грандиозную «картину мира»? Как этот сложный калькулятор, скрытый в черепной коробке, создаёт то, что мы считаем реальностью? Откуда у мозга, который слышит лишь «морзянку» сигналов, вообще появляются хоть какие-то ориентиры, чтобы буквально создать модель мира, который он напрямую не воспринимает? Как в условиях такой неполноты, неоднозначности и «зашумлённости» входящих данных построить стабильную и функциональную модель реальности?

Эволюция нашла элегантное решение этой проблемы, использовав принцип, который математики описали как «теорема Байеса» и основанные на ней байесовские вычисления. Их история начинается в середине XVIII века, когда английский священник Томас Байес предложил свою знаменитую математическую теорему, заложившую основу теории вероятности. Впрочем, тогда её никто не понял, да и сам его научный труд сохранился чудом и был опубликован посмертно.

Эта теорема, если совсем просто, описывает механизм пересчёта вероятности наступления какого-то события на основе тех знаний, которые у нас уже есть, при сопоставлении их с той информацией, которую получаем здесь и сейчас.

Как это работает на практике? Множество раз вы закрывали холодильник на своей кухне, и каждый раз это сопровождалось тихим хлопком. Количество соответствующих совпадений делает этот хлопок для вашего мозга обязательным элементом ситуации, а его вероятность – практически 100-процентной. Это и есть теорема Байеса. А если наш мозг не услышит хлопка – он встревожится и вы вернётесь к холодильнику, чтобы проверить, что дверце ничто не помешало закрыться.

Байесовский подход к восприятию реальности проявляется во всех аспектах нашей жизни, часто незаметно для нас самих. Представьте, что вы слышите звук шагов на лестничной клетке вечером. В обычной ситуации ваш мозг отнесётся к этому нейтрально. Но если недавно в вашем районе произошли кражи, тот же самый звук вызовет тревогу. Почему? Потому что ваша «априорная вероятность» опасности изменилась.

В байесовской модели «априорная вероятность» – это то, что ваш мозг уже «знает» или предполагает на основе прошлого опыта. Когда появляется новая информация (звук шагов), она взаимодействует с этими предположениями, создавая «апостериорную вероятность» – обновлённое предсказание. Наш мозг постоянно выполняет этот процесс: предсказывает, получает новые данные, корректирует предсказания и снова предсказывает.

Но начинается, конечно, всё с малого: младенческий мозг получает множество сигналов и пытается установить между ними соответствие – то есть вероятность возникновения одних сигналов вместе с другими. Так в нашем мозге формируются образы ситуаций – то есть нам хватает всего нескольких сигналов, чтобы дорисовать интропсихический образ до какого-то целостного представления.

Всё, что является образами нашего внутреннего психического пространства – зрительные образы предметов, целостные предметы (с присущими им свойствами), эмоциональное восприятие и абстрактные идеи типа «числа» или «галактики», – всё это такие расчётные модели, которые связаны друг с другом.

Мы называем связи между этими моделями «системой ассоциаций», но на самом деле всё сложнее – это нейронные сети, постоянно рассчитывающие бесчисленные вероятности и включённые друг в друга по принципу, который наш замечательный соотечественник, академик Константин Владимирович Анохин описывает в своей грандиозной теории когнитома.

Полученные расчётные закономерности – это не какие-то абстракции, а конкретные связи между нейронами, но не на уровне отдельной клетки, а как интегральное взаимодействие различных нейронных ансамблей. Вот почему с ростом количества установленных связей между нейронами и системами нейронов наш мозг получает возможность рассчитывать вероятность наступления тех или иных событий и таким образом ориентироваться в окружающем мире.

Этот феномен получил название «предиктивного кодирования» – механизма предсказания вероятности будущих событий, который с математической точки зрения описывается как раз вариационными байесовскими методами. Последние учитывают и поступающие данные, и скрытые переменные с различными потенциальными вариантами отношений между ними. То есть это уже многоуровневая байесовская модель, которая позволяет аппроксимировать расчёт вероятностей до конкретных предсказаний.

Однако концепция предиктивного кодирования идёт дальше простого расчёта вероятностей. Согласно этой теории, наш мозг постоянно генерирует модель мира и предсказывает, какие сенсорные сигналы должны поступать. Когда реальные сигналы отличаются от предсказанных, возникает «ошибка предсказания». Именно эта ошибка, а не сами сенсорные сигналы, становится основной информацией, которую обрабатывает наш мозг.

Например, когда вы входите в тёмную комнату и включаете свет, вы не удивляетесь внезапному появлению мебели – ваш мозг уже предсказал, что она будет находится в комнате. Однако же если вы обнаружите неожиданного гостя, возникнет сильная «ошибка предсказания», которая мгновенно привлечёт ваше внимание и вызовет каскад физиологических реакций.

Эта система работает иерархически: высшие уровни мозга формируют общие предсказания («я в своей квартире»), которые спускаются на нижние уровни, где формируются более детальные предсказания («в моей гостиной должен быть диван определённой формы»). Обратно по этой иерархии поднимаются только сигналы об ошибках предсказания, что делает всю систему энергетически эффективной.

Предиктивное кодирование уже определяется сейчас как универсальный механизм адаптации множества различных систем к средам, в которых они могут оказаться. Клетка биологического организма с помощью предиктивного кодирования предсказывает поступление веществ из межклеточной среды и заранее готовится к этому, продуцируя необходимые для такого случая белки. Нейроны зрительной коры прогнозируют то, что внешняя среда покажет им в ближайшее мгновение.

На высоком когнитивном уровне мы точно так же постоянно прогнозируем то, что ещё не произошло, но с большой долей вероятности может случиться. Так что для психотерапевта понимание байесовской природы мозга открывает новые горизонты в работе с клиентами: многие психологические проблемы можно рассматривать как нарушения в системе предсказаний.

⮞ Тревожные расстройства часто связаны с искажёнными априорными ожиданиями опасности, когда мозг присваивает чрезмерно высокую вероятность негативным исходам, что ведёт к хронической «ошибке предсказания» даже на нейтральные стимулы.

⮞ Депрессия может быть понята как устойчивая предиктивная модель, предсказывающая безнадёжность, тщетность усилий, отсутствие положительного подкрепления и бессмысленность любых действий.

⮞ Травматический опыт радикально изменяет предиктивные модели мозга, заставляя его постоянно ожидать повторения ситуации, вызвавшей сильный эмоциональный стресс.

В этом контексте психотерапия выступает как процесс «перенастройки» байесовской системы клиента.

⮞ Когнитивно-поведенческая терапия непосредственно работает с искажёнными предсказаниями, предлагая клиенту проверить их реалистичность.

⮞ Экспозиционная терапия создаёт безопасные условия, в которых клиент многократно сталкивается с ситуацией, не получая предсказанных негативных последствий, что постепенно обновляет его априорные ожидания.

⮞ Психодинамическая терапия помогает понять, как ранние отношения сформировали глубинные предсказательные модели клиента о себе и других.

⮞ Наконец, терапевтические отношения сами по себе становятся мощным источником «ошибок предсказания», когда клиент ожидает отвержения или критики, но встречает принятие и поддержку.

Важно помнить, что изменение глубоко укоренившихся предиктивных моделей – процесс сложный и постепенный. Наш мозг эволюционно настроен больше доверять своим предсказаниям, чем противоречащим им отдельным фактам, особенно если эти предсказания формировались на протяжении многих лет или в условиях сильного стресса.

Именно поэтому психотерапия требует времени и систематической работы – мы фактически помогаем мозгу клиента создать новую математическую модель реальности, которая лучше служит его адаптации и благополучию.