Хлопок одной ладонью - Николай Кукушкин

Этот процесс оптимизации мозга отдаленно напоминает формирование рек. Вода, собирающаяся зимой в горах, весной тает и стекает вниз. Изначально ее потоки случайны – вода не стремится попасть в море кратчайшим путем, а просто следует гравитации. Но пролившись в определенном направлении, вода чуть-чуть подтачивает камень, по которому течет. В следующем году вода потечет по этим подточенным каналам уже с большей вероятностью. Чем чаще она течет по одному и тому же каналу, тем сильнее она его точит и тем более выраженным становится русло реки. Мозг подобен системе рек и ручейков, по которым, точа свой нервный камень, течет сенсорная информация. Есть в нем и полноводные потоки с гранитными берегами, есть и маленькие, мимолетные струи, чье русло все время меняется.

Мозг постоянно запоминает прошлое. Прошлое позволяет ему интерпретировать настоящее и одновременно предсказывать будущее. Как мы увидим, эти две его способности – интерпретация настоящего и предсказание будущего – на самом деле составляют единое целое.

В предсказании будущего как таковом нет никакой научной фантастики. Например, мобильные телефоны предсказывают будущее, если вводить в них текст. Если я введу в телефон «мор», то текстовый редактор предложит слово «море», предсказывая тем самым мое поведение. Если я пойду против его предсказания и введу вместо буквы Е букву О, то телефон изменит свое предсказание и предложит слово «мороз», что действительно адекватно отражает мое намерение.

Как телефон это делает? Во-первых, в него заложен список изначальных вероятностей набора, обобщенных разработчиками из тысяч писем и СМС-сообщений других пользователей. Во-вторых, телефон обновляет эти вероятности на основании того, что вы в него вводите в данный момент. Если я уже ввел «моро», то вероятность того, что я имею в виду «море», резко падает, поэтому слово «мороз» становится вероятнее. В-третьих, телефон постепенно приспосабливается к вашему поведению, то есть запоминает свой предыдущий опыт. Если вы ненавидите море, но обожаете Мордор, то рано или поздно телефон научится реагировать на сочетание букв «мор» соответствующим предсказанием.

В результате между телефоном и человеком устанавливается двусторонний канал связи. Человек вводит текст в телефон – это первый поток информации. Телефон предлагает варианты на основании того, что он помнит, – это второй поток информации, направленный в противоположную сторону.

Если вводить текст не в телефон, а в интернет-поисковик, то предсказания будут сложнее и будут более очевидно зависеть от предыстории. В моем случае один поисковик, которым я не пользуюсь, считает, что «мор» означает «морской бой онлайн», а другой, которым я пользуюсь, мгновенно бросается на «корейскую морковку», которую я недавно готовил. Впрочем, стоит мне ввести «мороз», как оба поисковика сходятся на «морозко», а при вводе «мороз и» выдают целое предложение: «Мороз и солнце день чудесный».

Такое угадывание целых предложений и идей из отдельных букв можно представить себе как те же самые два потока информации, только двигающиеся между несколькими уровнями обобщения. На первом, нижнем, уровне – сигналы от клавиатуры. На втором уровне – угадывание слов из букв. На третьем уровне – угадывание предложений из слов. Эти уровни, в сущности, работают одинаково, отличается только степень абстракции. С точки зрения третьего уровня слова – то же самое, что буквы с точки зрения второго уровня. «Словесный» уровень пытается угадать, какие буквы в него поступят в следующее мгновение, и выдвигает наиболее вероятную гипотезу. Пока он ждет от «буквенного» уровня подтверждения или опровержения этой гипотезы, вышестоящий «предложенческий» уровень не ждет, а принимает гипотезу за факт и пытается на этом основании предсказать, какие ему дальше будут поступать слова. Это позволяет нескольким уровням угадывания работать одновременно.

Если бы у поисковика была задача не просто предложить вам правильную фразу для поиска, а понять долгосрочные закономерности вашего поведения, то над третьим уровнем можно было бы представить и четвертый, скрытый из вашей поисковой строки, и пятый, и еще сколько угодно уровней абстракции, каждый из которых предсказывал бы не просто паттерны вводимых букв, а паттерны паттернов, паттерны паттернов паттернов и так далее, вплоть до предсказания того, что и когда вам может захотеться, кто вы такой и сколько у вас денег. Поисковики, конечно же, ничем подобным не занимаются, а если бы и занимались, уж точно не стали бы этой информацией торговать – это было бы как продавать видеозаписи вашей памяти.

Впрочем, бог с ними, поисковиками и телефонами. В нашем мозге есть специальный отдел, чья функция состоит ровно в таком многоуровневом предсказании будущего. Одновременное, обновляемое, обучаемое многоуровневое угадывание, или иерархическое предсказание, – это главный принцип работы коры больших полушарий.

Плоскость сознания

У самых простых хордовых, ланцетника например, мозг представляет собой полую трубку, замкнутую с обоих концов. У рыб в передней части этой трубки заметны несколько вздутий, получивших название переднего, среднего и заднего мозга. Остальная трубка в русском языке называется спинным мозгом, а в английском «спинным шнуром», spinal cord. Как уже упоминалось, что называть мозгом – вопрос традиции. Вздутия на поверхности трубки симметричны, поэтому передний мозг, замкнутое окончание нервной системы, выглядит как два пузыря – слева и справа. Этим пузырям, или полушариям мозга, соответствуют два глаза, две ноздри, два уха и так далее.

Эту общую структуру мозга можно проследить по анатомическим или молекулярным признакам у всех позвоночных. И у рыб, и у лягушек, и у черепах, и у людей есть и задний, и средний, и передний мозг. Но у млекопитающих что-то происходит с передним. В первый месяц внутриутробного развития наш мозг во всем напоминает рыбий. Но к концу второго месяца у человека вздутия на конце трубки увеличиваются до таких размеров, что прячут под собой все остальное. Они продолжают разрастаться и на каком-то этапе, буквально перестав влезать в череп, начинают вжиматься сами в себя. На них образуются складки и извилины. Трубка превращается в две огромные дольки грецкого ореха, с которых свисает тонкий шнур.

Складчатость нашего мозга иллюстрирует тот факт, что значение имеет не просто его масса, а площадь поверхности. Если бы мозг думал равномерно всей своей толщиной, то делать в нем складки не было бы никакого смысла – больше нервной ткани все равно не упакуешь. Но как в отдельно взятом нейроне все самое интересное происходит не в толще клетки, а на ее электризованной мембране, так и в мозге млекопитающего все самое интересное происходит на поверхности. На поперечном разрезе человеческого мозга смысл складок становится очевиден: они максимизируют количество серого вещества, также известного как кора больших полушарий – двух миллиметров поверхности, плотно набитых миллиардами тесно прижатых друг к другу нервных клеток. Серое вещество с остальным мозгом, зажатым в глубине полушарий, соединяет белое вещество – толстый слой волокон, отходящих от всей поверхности коры. Фактически это огромный нерв, состоящий из отростков клеток, живущих в сером веществе. В белом веществе нет синапсов, оно не обрабатывает информацию и, несмотря на свои внушительные размеры, потребляет на порядок меньше энергии, чем серое вещество. Это как бы масса проводов, обслуживающих процессор коры.