В этом примере сеть ведет себя точно так же, как участники экспериментов на познание путем впитывания. Простые нейронные сети отлично моделируют этот путь познания. Сеть начинает угадывать, делая при этом много ошибок, но постепенно начинает работать все лучше и лучше, пока, в конце концов, не научится точно различать камень и мину по эхо-сигналу, чего раньше ей не удавалось. Такая модель ясно показывает, что мозг делает то же, что делают люди: сначала он обнаруживает запутанные схемы, которые нельзя описать словами, и эти схемы включены в огромный спектр разных событий и ощущений, затем схемы используются для определения подходящего действия. Ни реальный человек, ни искусственный мозг не знают, что именно они делают и чем при этом руководствуются. Эти знания – весь наш опыт и мудрость – зависят от настроек, которые определяются взаимодействием нейронов мозга друг с другом. Эти настройки просто направляют поток возбуждения по разным каналам и по-разному их комбинируют. Все, что нужно нашему мозгу, – это пища: впечатления, обратная реакция и неосознанное широкое внимание к тому, что происходит вокруг. Все остальное мозг сделает сам.
Стоит отметить, что в модели определения разницы между минами и камнями искусственный мозг лучше справился с задачей и дал большую точность, чем оператор гидролокатора на подводной лодке за всю свою долгую карьеру. Несмотря на простоту схемы, нейронная сеть превосходит человека не потому, что компьютер умнее, а в силу того, что за весь период эволюции у нас так и не развились настолько чувствительные уши, чтобы они могли разложить все эхо-сигналы на множество частотных диапазонов. Можно совершенно уверенно предположить, что если бы в задаче вместо сигналов слышался плачь младенца и нужно было определить, малыш хочет есть или у него болит живот, то матери дали бы компьютеру сто очков вперед. При этом есть шанс, что если научить дельфина определять разницу между камнями и минами, то он бы выиграл и у компьютера, и у оператора локатора.
Наше несовершенство лишний раз напоминает о том, что, безусловно, существуют пределы сложности задач, с которыми может справляться «расслабленный» мозг. В мире существует множество неуловимых сигналов и случайностей, которые не может вместить даже «четко отрегулированный» человеческий мозг, в особенности это касается ситуаций, которые в прошлом не были связаны с выживанием либо относятся к технологическим, фармацевтическим или социологическим моделям, которые наш биологический приемник не приспособлен улавливать. А также есть масса ситуаций, с которыми мы хотели бы справляться, но в них не содержится никакой информации или схем, которые можно взять на вооружение. При этом совершенно ясно, что основные технические характеристики бессознательного мозгового биокомпьютера позволяют обнаружить, запомнить и использовать информацию гораздо менее уловимую, чем та, о которой мы можем говорить или думать. Если мы не способны воспринять разум целиком, как нечто сознательное и размышляющее, и не придаем значения ценности или даже существованию неосознанных путей познания, нас это сделает глупее и беднее духовно.
Передача возбудительных сигналов от одного нейронного кластера к другому зависит от того, как наш мозг проложил каналы и настроил в данный момент чувствительность. По мнению нейробиолога из Оксфорда Сьюзан Гринфилд, как от брошенного в озеро камушка по воде начинают разбегаться круги, так и импульс в одной части мозга образует эпицентр, от которого возбуждение распространяется дальше, взаимодействует с другими потоками, активируя новые эпицентры. Можно увидеть, как это происходит на деле. Израильские ученые Рон Фростиг и Амирам Гринвальд вместе с другими коллегами провели исследование с использованием специальных красящих веществ, которые можно ввести в нейроны коры. Когда клетка становится активной и в ней появляется электрический заряд, вещество начинает светиться. Если вспышка света направлена на глаз животного, то можно видеть, как мгновенно формируется кластер, а через 10 миллисекунд он может удвоиться. Через 300 миллисекунд может образоваться очень большая группа активных клеток, которая будет занимать довольно широкую область мозга.
Немецкий нейрофизиолог Вольф Зингер продемонстрировал рассредоточенный характер нейронных кластеров. Он обнаружил, что даже нейроны, расположенные далеко друг от друга по всей зрительной коре, могут синхронизировать импульсы в ответ на стимуляцию. Таким образом, как я уже излагал, возбуждение протекает не буквально от места к месту, а между отдельными схемами, которые постоянно перетекают одна в другую. Я настаиваю, что «мозговой рельеф» – это понятие, связанное с функциями нейронов, а не с расположением. Если бы можно было проследить за работой мозга и упростить ее, вряд ли мы увидели бы «ярко освещенный поезд, несущийся сквозь ночь»; скорее всего, зрелище больше напоминало бы «калейдоскоп со светящимися стеклышками, который постоянно трясут». Однако, к сожалению, у нас нет технической возможности продемонстрировать все эти мерцания и переливы, и не только потому, что клетки движутся очень быстро. Эд Эрстон и Джордж Герштейн показали, что кластеры нейронов очень подвижны, они всего за несколько миллисекунд формируются и снова расходятся. Более того, в любую минуту один и тот же нейрон может быть задействован разными кластерами. Несмотря на большие технические трудности, все-таки есть подтверждение существования нейронных схем и описание их свойств{132}.
Кроме долгосрочных, или, иначе говоря, структурных, изменений мозга существуют временные воздействия на его способность быстро реагировать. Изменения мозгового рельефа происходят под влиянием менее постоянных причин. Например, на реакции мозга могут определенным образом влиять потребности. Если животное хочет есть, пить, чувствует опасность или находится в состоянии полового возбуждения, группы нейронов принимают аналогичную схему действия. Другими словами, начинают работать согласованно и более активно, чем в мозгу отдохнувшего, сытого и удовлетворенного животного.
Похоже, что сильное возбуждение прочно связывает группы нейронов в «кластеры специального назначения», и это, по словам Сьюзан Гринфилд, имеет ряд любопытных последствий, кроме того, что такие кластеры становятся весьма легко возбудимыми.
Учитывая, что между нейронами существуют не только возбуждающие, но и тормозящие связи, слишком сильная активность может оказать на соседние клетки смешанный эффект, когда одни близлежащие клетки будут лучше возбуждаться, а другие – подавляться. В частности, между нейронами кластера, которые в данный момент активны, и теми, что находятся за его пределами, возникает так называемое взаимное, или реципрокное, торможение. И степень такого торможения способствует образованиям более или менее конкурентных связей между разными центрами деятельности. Когда вокруг одного кластера создается сильное торможение, оно подавляет другие потенциальные эпицентры и в то же время усиливает границы собственной схемы. Вместо того чтобы воздействовать на окружающие нейроны, торможение способствует образованию более четко очерченных каналов, а нейронные воздействия любого центра активности становятся более ограниченными. Под действием бикукулина – вещества, которое блокирует взаимное торможение между нейронами, – скорость мозговой деятельности может увеличиться на порядок. Таким образом, когда степень возбуждения ниже, одновременно могут быть стимулированы несколько различных центров деятельности, потому что конкуренция не такая жесткая, и в то же время схемы, по которым идет возбуждение, начатое в разных центрах, могут переходить одна в другую, как разводы акварельных красок на мокрой бумаге. Сьюзан Гринфилд утверждает, что от этих эффектов может возникнуть третье последствие возбуждения: именно из-за большей конкуренции любая «победившая» группа нейронов не в состоянии сохранять стабильность, поэтому может быть подавлена следующим эпицентром в любой момент, что увеличит скорость цепочки мыслей.
Известно несколько химических механизмов, которые предшествуют эффекту нейромодуляции. Ствол головного мозга – самая древняя его часть – представляет собой небольшое утолщение на верхней части спинного мозга, именно оттуда пучки нейронов отходят в средний мозг, а после – в кору. Это и есть те нейроны, которые благодаря своему воздействию на поведение кортикальных нейронов (или нейронов коры головного мозга) лежат в основе образования желаний, настроения и возбуждения. Они вырабатывают биогенные амины (или нейромедиаторы), которые поступают в клеточную среду и временно активизируют синапсы. Сюда относят серотонин, ацетилхолин, дофамин, норадреналин и гистамин. Например, ацетилхолин сдерживает один из тормозных механизмов, который заставляет нейроны выключаться после временной активности. В общем, нейроны и нейронные кластеры могут стать более чувствительными под влиянием нейромедиаторов, образно говоря, они заводятся с полоборота.