Чудеса и трагедии чёрного ящика - Игорь Губерман

Увы, ученые знают сейчас, как печально мало сведений выдают кривые биотоков – общий результат сложения миллионов электроручейков, разносящих по мозгу сведения и приказы.

Как ни мало, но кое-что выдают. Скептикам полюбилось сравнение записи мозговой активности с разноголосицей, которую произвели бы все телефонные разговоры многомиллионного города, сумей мы через какую-нибудь отводную трубку слушать их одновременно. Разве можно в этом шуме разобрать что-нибудь связное, какой-нибудь привлекающий нас разговор? Нет. Самое обидное – что каждый из собеседников говорит интересные вещи.

Но представьте себе, что в определенном настроении часть жителей города снимает трубку и в унисон напевает один мотив. Тогда в нашей отводной трубке будет слышен именно этот монолитный мотив, состоящий из слившихся воедино индивидуальных пений (его, правда, переврут солисты, лишенные слуха, но нарушить общую картину они не сумеют).

У населения мозга такое состояние существует. Слившиеся, одинаковые волны (с частотой восемь – десять колебаний в секунду) заполняют в спокойном, ни на что не нацелившем внимание мозгу многие нервные провода. Это так называемый альфа-ритм. (Есть несколько других ритмов, но их характер и роль еще изучены столь же мало.) Появление и исчезновение альфа-ритма фиксировалось учеными всего мира в совершенно одинаковых обстоятельствах. До тех пор, пока внимание хозяина мозга ни на что не направлено, нейроны нескольких областей сливают голоса в едином колебательном хоре (неизвестного, правда, назначения – с точки зрения физиолога). Внимание нацелено – хор замолкает.

Альфа– ритм, этот признак спокойствия, остается, когда какое-нибудь дело мы совершаем привычно, автоматически, не концентрируя на нем внимания. Дело может быть достаточно сложным -только мера навыка решает вопрос: сосредоточиться на деле или оно осилится машинально. Альфа-ритм записывали у Эйнштейна, производившего какие-то вычисления. Для великого физика это было настолько будничным делом, что расчеты привычно совершались отдельными областями, не просящими о помощи весь мозг. Внезапно альфа-ритм исчез. Эйнштейн поднял голову и обеспокоенно сказал, что во вчерашних расчетах есть ошибка, что надо позвонить домой, в Принстон.

Возникшие среди привычного шума новые звуки, попытка что-либо рассмотреть в темной комнате, даже внушение человеку под гипнозом, что он что-то видит, мгновенно сбивают альфа-ритм, существующий до тех пор, пока внимание ни на чем не сосредоточено.

А теперь вернемся к кошке (обезьяне, собаке, крысе), спокойно сидящей в клетке. От головы ее тянутся тонкие проводки, и по экрану прибора четко пляшут волны альфа-ритма. Кошку ничто не настораживает.

Вспышка света! Альфа-ритм исчез. Еще одна! Третья. Четвертая. Снова появляются волны альфа-ритма. Кошка успокоилась – вспышки ничем не угрожают ей и больше не интересуют.

Вспышка изменилась: стала несколько ярче или темнее. Или изменился промежуток времени между двумя вспышками. Кошка снова насторожена. На что она реагирует?

Меняли яркость, размер, цвет, положение в пространстве источника света – на каждое изменение следовала настороженная реакция.

Сигналы усиливали, ослабляли, удлиняли, укорачивали, меняли между ними промежутки, вклинивали другие сигналы – после нескольких повторов животное успокаивалось и реагировало снова только на одно качество. На какое?

Следующую ниже историю рассказал мне человек, некогда чудом уцелевший в концлагере. Однажды их вывели долбить лед, и несколько сот пленных оказались на опушке леса под охраной двух пулеметчиков, вскоре задремавших на своих вышках. Вышки стояли на узкой снежной поляне, отделявшей работавших от леса. Часовые спали, не реагируя на стук сотен ломов в лед, покрывавший бетонную площадку заброшенного аэродрома. Двое переглянулись и поползли через поляну. Часовые спали, но в разнобой ударов вклинился новый звук. Друзья этих двоих, зачарованно глядя то на них, то на вышки, машинально начали бить ломами в такт. Часовые проснулись мгновенно, вернуться невредимым успел только один из беглецов.

Мозг реагирует на одно лишь качество любого раздражителя – на новизну! На какое-нибудь (пусть крохотное на сильном привычном фоне) изменение в этом раздражителе. Многочисленные наблюдения подобного рода составили значительный архив. В любой науке время от времени собирается архив фактов, ждущих своего Линнея. Не будучи приведены в систему, такие архивы приносят немного пользы. А система (опирающаяся, казалось бы, всего лишь на сумму известных фактов) – уже совершенно новое качество. Это – ключ, с которым впору поставить новые опыты, приступить к еще не решенным проблемам. И успешность их объяснения – критерий справедливости системы. Странные факты реакций мозга на новизну скапливались при исследованиях на уровне отдельных нейронов, на уровне записи миллионного оркестра, рождающего альфа-ритм, и на уровне тонких наблюдений за поведением живого существа.

Собаке открыли кормушку и издали показали положенный туда аппетитный кусок хлеба. Кормушку закрыли. Собака облизнулась и туго натянула поводок. Но за то время, что ее спускали с поводка, в кормушке (незаметно для собаки, через заднюю стенку) хлеб поменяли на мясо. Собака добежала до кормушки, деловито и привычно открыла ее лапой. Мясо! Оно еще вкуснее, чем хлеб. Но собака мгновение оторопело стоит, не трогая любимую еду. Что произошло? На что были нацелены ее помыслы, когда она бежала к кормушке?

Гипотеза звучала так: мозг впитывает все явления мира, происходящие вокруг, на основе этих данных предсказывает наиболее вероятный облик ближайшего будущего и готовно подстраивает к нему поведение хозяина, а в случае ошибки, рассогласования ожидаемого и реально наступившего будущего отвечает повышением внимания, чтобы, разобравшись в новой ситуации, снова выработать прогноз грядущих событий и план предстоящих действий.

Непрерывная активность, предвосхищение будущего! Предвидение, основанное на вероятности наступления тех событий, появления сигналов той последовательности, закономерности, связи и сочетания, которые предсказал мозг на основании предыдущих сообщений и прошлого опыта. И если прогноз точен, поступают ожидаемые сигналы и наступают предсказанные ситуации, внимание можно не напрягать, в мире ничего не изменилось, пускаются в ход заготовленные действия. Но если сообщения не совпадают с ожидаемыми – тревога! Исчезает альфа-ритм, и весь мозг сосредоточен на ожидании того, что может случиться. Это готовность часового, услышавшего незнакомый звук.

Описание такой длинной картины работы мозга в миллионы раз более растянуто во времени, чем подлинные переклички нервных сетей (они происходят в мозгу за мгновения), и преувеличено по тревожности (когда наблюдаешь биение волн биотоков, очень тянет к авральным сравнениям). Но картина эта – подлинная (на сегодняшний взгляд), и мозг меняет, очевидно, только длительность срока, на который вырабатывается вероятностный прогноз.

Значит, мозг должен иметь в составе своих клеток специальные – для составления зашифрованных неизвестным пока образом (нечто типа азбуки Морзе?) моделей ожидаемого будущего. Очевидно, это именно так, сказал бы психолог и поставил точку – здесь кончаются его интересы, связанные с общим поведением человека. Но нейрофизиологи, изучающие жизнь отдельных нейронов и целых структур, предпочли бы обнаружить расстановку, расселение этих клеток-прогнозистов по областям мозга. Тем более, что инструмент поиска существует – тончайшая волосковая нить электрода, изолированного по всей длине, кроме кончика, проникающего в любую одиночную клетку. От электрода на экран усиливающего прибора передается непрерывный поток электрических всплесков – импульсов, которые выдает каждый нейрон в процессе работы. И наоборот – искусственно раздражая нейрон через электрод, можно иногда по поведению подопытных выяснить, какому департаменту принадлежит клетка в управленческом аппарате мозга.

Клетки– специалисты были обнаружены сравнительно давно (несколько десятков лет -срок почтенный для науки, которой почти каждый день приносит что-нибудь новое). Это нейроны зрительные, слуховые, двигательные и подобные им клетки «узкого» профиля. К ним вплотную примыкают нейроны-универсалы: они откликаются на разные виды раздражителей; это, очевидно, клетки, с помощью которых сотрудничают разные системы.

А что, если другие нейроны – талантливые имитаторы образов и событий окружающего мира.

Именно к ним поступают все сведения от передовых застав, они усваивают ритм, характер, закономерности строения и протекания внешних процессов, воспроизводят их действующие модели (одна из самых загадочных и темных пока способностей мозга), прогнозируя тем самым возможный облик ближайшей будущей ситуации.