Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга - Дэвид Иглмен

Но, что еще больше радует, ту же нехитрую методу обучения мы пускаем в ход, когда добавляем нашему телу всевозможные расширения. Возьмем катание на велосипеде — эволюция, конструируя наш геном, даже не мыслила, что будет изобретено такое средство передвижения. На заре нашего биологического вида мозг человека больше приспосабливался лазать по деревьям, притаскивать в пещеру пищу, мастерить примитивные орудия и ходить на большие расстояния. Успешная езда на велосипеде предъявляет нам новый набор вызовов: удерживать корпус в равновесии, менять направление движением рук и мгновенно останавливаться, сжимая пальцы. Невзирая на все эти хитрости, любой семилетний мальчишка может продемонстрировать, что добавленное к плану тела расширение (велосипед) легко и непринужденно присоединяется к имеющемуся в моторной коре эскизу тела.

Но обычными велосипедами дело не ограничивается. Инженер-механик Дестин Сэндлин получил от приятеля весьма оригинальное транспортное средство: при повороте руля влево переднее колесо благодаря хитро сконструированной цепной передаче поворачивается вовсе даже вправо (рис. 5.7). И наоборот. Дестин искренне верил, что ему не составит труда освоить затейливый подарок, потому что концепция проста и понятна: поворачивай руль в сторону, противоположную желаемой, и все дела. Как оказалось, ездить на таком велосипеде невыносимо сложно, потому что для этого потребовалось разучиться нормально управлять рулевым колесом. Дестин убедился, что натренировать двигательную кору на новый способ руления гораздо труднее, чем постичь разумом, как это делается, ведь сам принцип работы он знал. Это, однако, не означало, что у него получается правильно рулить велосипедом на практике.

Рис. 5.7. Велосипед с обратным действием рулевого колеса

Destin Sandlin

И все же Дестин начал понемногу приобретать сноровку. При каждой попытке совершить какое-либо действие внешний мир присылал ему обратную связь (заваливаешься влево; сейчас врежешься в почтовый ящик; тебя несет под колеса грузовика), сообразуясь с которой Дестин корректировал последующие движения. Через несколько недель ежедневной практики он уже вполне сносно ездил. Чудо-велосипед он освоил тем же способом, каким дети учатся ездить на обычном: через моторный лепет.

Если вам случалось водить машину в другой стране с непривычной для вас стороной движения и нетрадиционным расположением руля, вы знаете, какое это тяжкое испытание. Например, если вы привыкли к правостороннему движению и оказались в Великобритании, где оно левостороннее (или наоборот), то много раз по ошибке свернете не так и не туда, прежде чем адаптируетесь к новым условиям. Но в конечном счете все равно освоите езду, потому что ваша зрительная система подмечает последствия каждого действия и соответственно корректирует их. Если все пойдет хорошо, нервная система успеет внести нужные поправки в ваши действия, прежде чем вы въедете в стог сена.

* * *

Наверное, кажется странным, что мы способны обучаться управлять телом разными способами, притом что двигательная кора у нас одна. К счастью, мозг по контексту безошибочно угадывает, какую программу запускать. Он применяет соответствующую схему (шаблоны для организации разных категорий информации), и в результате вы при езде на велосипеде двигаете себя вперед за счет круговых движений бедер, а при беге трусцой машете руками и поочередно переступаете ногами.

Вот пример, как я недавно заставил себя на уровне сознания испытать наличие такой схемы в собственной голове. В моем грузовичке отвалилось зеркало заднего вида. Я собирался тут же устранить поломку, но был настолько погружен в написание этой книги, что несколько недель вообще ездил без зеркала. В конце концов я все же выкроил время заехать в автосервис, потому что одна маленькая странность буквально сводила меня с ума: когда я был за рулем, мой взгляд сам собой то и дело устремлялся вправо и вверх и я ловил себя на том, что смотрю на кроны деревьев по обочине дороги. Очевидно, что глаза привычно обращались туда, где раньше висело зеркало, с намерением оценить обстановку сзади. Но, разумеется, на кухне, в офисе или в спортзале я никогда не стреляю глазами вверх и вправо, желая выяснить, что творится у меня за спиной; это происходит, только когда я еду за рулем. Интересно, что я совершенно не отдавал себе отчета в том, что такая схема всегда присутствовала в моей голове, хотя она в каждый момент оценивала возможности маневра, учитывая положение других участников движения, и соответствующим образом корректировала мои двигательные функции. Точно так же во время пробежек я никогда не сжимаю пальцы, чтобы остановиться, а при езде на велосипеде не поднимаю ногу, чтобы через что-то перешагнуть.

Аналогично и мозг Дестина выучил новую схему. Когда он наконец-то освоил «неправильный» велосипед, выяснилось, что ездить на обычном, правильном, он не способен. Правда, длилось это недолго, и, немного попрактиковавшись, Дестин вернул себе навык езды на обычном велосипеде. Теперь он легко пересаживается с одного на другой, а мозг просто следует той или иной схеме, чтобы приводить в действие мышцы сообразно контексту.

Но вернемся к моторному лепету. Он не только служит для младенцев и велосипедистов способом научиться правильно двигаться, но и подарил продуктивный подход робототехнике. Подводный робот Starfish («Морская звезда») на ходу выстраивает модель своего «тела» и в процессе учится, какие движения ему доступны (рис. 5.8). Программирования в традиционном смысле ему не требуется; он самостоятельно изучает свое устройство5.

Рис. 5.8. Появившийся на свет с некоторым числом конечностей, шарниров и приводов робот Starfish сам «соображает», что представляет собой его «тело» и как им двигать

Victor Zykov / Creative Machines Lab, Columbia University

Как младенец сучит ручками-ножками, так Starfish пробует осуществить какое-то движение и оценивает последствия: по показаниям гироскопов определяет, насколько при этом наклонилось центральное «тело». Вытягивая конечность, робот не получает информации ни о своем строении, ни о характере взаимодействия с внешней средой, но обратная связь сужает пространство возможностей: иными словами, сокращает число вариантов для построения гипотезы о том, что он собой представляет. Затем настает черед следующего движения, но оно будет неслучайным, поскольку робот постарается еще четче очертить границы оставшихся после предыдущего движения гипотез.

Выбирая каждое последующее движение так, чтобы еще сильнее раздробить поле гипотетических возможностей, Starfish все больше проясняет картину строения своего «тела»6.