Джеф Хокинс - Об интеллекте Страница 12

Все анатомы в то время и за десятилетие до МонтКастла уже знали, что кортекс выглядит одинаково везде; это непреложный факт. Но вместо того, чтоб задаться вопросом, что это могло бы означать, они тратили свое время на поиски различий между областями кортекса. Но они не находили различий. Они полагали, что если одна область используется для языка, а другая — для зрения, то вероятнее всего должны быть различия между этим областями. Если вглядеться достаточно близко — они найдутся. Области кортекса отличаются по толщине, плотности клеток, относительной пропорции типов клеток, длине горизонтальных соединений, плотности синапсов и по многим другим параметрам, которые сложно найти. В одной из наиболее изученных областей, первичной визуальной области V1, действительно есть некоторые дополнительные подразделения в одном из ее слоев. Ситуация аналогична работе биологов начала 19-го века. Они тратили свое время на поиски сиюминутных различий между видами. Успехом для них было найти, что две мыши, выглядящие практически идентично, в действительности принадлежат к различным видам. Многие годы Дарвин следовал тем же самым курсом, нередко изучая моллюсков. Но Дарвина в конце концов осенило вопросом, как такие виды могут быть настолько похожи. Их похожесть была более удивительной и интересной, гораздо больше чем их различия.

Монткастл проводил подобные наблюдения. Работая среди анатомов, отыскивающих различия между областями кортекса, он показал, что несмотря на различия, неокортекс удивительно однороден. Одни и те же слои, типы клеток и соединения существуют по всему кортексу. Он везде похож на шесть визиток. Отличия настолько тонки, что опытные анатомы не могли с ним согласиться. Следовательно, Монткастл утверждал, что все области кортекса выполняют одну и ту же операцию. То, каким образом области кортекса соединены друг с другом и с другими частями центральной нервной системы, является причиной того, что визуальные области являются визуальными, моторные — моторными.

Фактически, Монткастл утверждал, что причина того, что области кортекса выглядят слегка различными, заключается в том, к чему они подсоединяются, а не в том, что отличаются их основные функции. Он сделал вывод, что есть одна общая функция, общий алгоритм, который выполняют все области кортекса. Зрение не отличается от слуха, не отличается от моторного управления. Он предположил, что наши гены указывают, как области кортекса соединяются, что очень индивидуально для функций и видов, но кортикальная ткань сама по себе выполняет всегда одно и то же.

Давайте взглянем на это сиюминутно. Для меня зрение, слух и осязание кажутся совершенно различными. У них фундаментально разные качества. Зрение охватывает цвет, текстуру, форму, глубину. Слух работает с высотой, ритмом и тембром. Они кажутся совершенно разными. Как они могут быть одним и тем же? Монткатстл говорит — они не одинаковы, но способ, которым кортекс обрабатывает сигналы от уха такой же, как и способ, которым он обрабатывает сигналы от глаза. Он так же говорит, что моторное управление работает на тех же принципах.

Ученые и инженеры в большинстве своем игнорировали предложение Монткастла. Когда они пытались понять зрение или сделать «видящий» компьютер, они выдумывали словарь и технологии, специфические для зрения. Они говорили о краях, текстурах, трехмерном представлении. Если они хотели понять язык, они строили алгоритмы, базирующиеся на правилах грамматики, синтаксисе и семантике. Но если Монткастл прав, эти подходы не такие, как решает эти проблемы мозг, и скорее всего будут безуспешными. Если Монткастл прав, алгоритм кортекса должен быть выражен независимо от любых специфических функций или чувств. Мозг использует одни и те же процессы, чтобы видеть и слышать. Мозг занимается чем-то универсальным, что может быть применено к любому типу сенсорных или к моторной системе.

Когда я впервые прочитал статью Монткастла, я чуть не упал со стула. Это был Розеттский камень нейронауки — единственная статья и единственная идея, объединяющая все многообразные и поразительные возможности человеческого разума. Она объединяла их под единым алгоритмом. Одним махом она показала ошибочность всех предыдущих попыток понять и воплотить в технике человеческое поведение как многообразие возможностей. Я надеюсь вы сможете оценить, насколько радикальным и с чудесно элегантным является предложение Монткастла. Лучшие идеи в науке всегда просты, элегантны и неожиданны, и это одна из лучших. По моему мнению это было, есть и будет оставаться в перспективе одним из самых важных открытий нейронауки. Невероятно, однако многие ученые и инженеры либо продолжают отказываться верить в это, игнорируют это, либо вообще не знают об этом.

Частично такое пренебрежение произрастает из скудности инструментов для изучения того, как информация распространяется внутри шестислойного кортекса. Имеющиеся у нас инструменты оперируют на более грубом уровне и в основном нацелены на нахождении того, где (вместо когда и как) в кортексе возникают различные способности. Например, большинство нейрофизиологов неявно пропагандируют в популярной прессе идею, что мозг — это набор высокоспециализированных модулей. Техника функционального отображения, наподобие функциональной магниторезонансной томографии (MRI) и позитрон-эмисиионной томографии (PET), сфокусирован в основном исключительно на картировании мозга и функциональных областей, о которых я упоминал ранее. Обычно в таких экспериментах подопытный лежит головой в сканере и выполняет определенный вид ментальных или моторных задач. Это может быть видеоигры, спряжение глаголов, чтение высказываний, рассматривание лиц, называние картинок, воображение чего-либо, запоминание списков, принятие финансовых решений и т. д. Сканер детектирует, какие области мозга при выполнении этих задач более активны, чем в обычном состоянии, и рисует цветные точки на изображении мозга субъекта, чтоб точно указать местоположение. Эти области, предположительно, центральные для данной задачи. Произведены тысячи экспериментов по функциональному отображению, и еще тысячи предстоит сделать. Таким образом мы постепенно строим картину того, где происходят определенные функции в типичном взрослом мозге. Легко сказать «это область, ответственная за распознавание лиц, эта — за математические способности, эта — за музыкальные» и т. д. Поскольку мы не знаем, как мозг выполняет эти задачи, естественно предположить, что мозг решает различные задачи различными способами.

Но так ли это? Растущий и зачаровывающий массив данных подтверждает предположение Монткастла. Несколько лучших примеров демонстрируют крайнюю гибкость неокортекса. Любой человеческий мозг, правильно питающийся и помещенный в правильное окружение, может изучить тысячи языков. Один и тот же мозг может выучить язык жестов, письменный язык, музыкальный язык, математический язык, компьютерные языки, язык тела. Он может научиться выживать в прохладном северном климате или в обжигающей пустыне. Он может стать экспертом по шахматам, рыбной ловле, сельскому хозяйству или теоретической физике. Рассмотрим факт, что у вас есть специальная визуальная область, которая предположительно специально предназначена представлению письменных букв и цифр. Значит ли это, что вы родились с языковой областью, готовой к обработке букв и цифр? Вряд ли. Письменный язык существует совсем недолго для того, чтоб попасть в наши гены, чтоб задействовать специальный механизм для этого. Таким образом, кортекс все равно разделяется на функциональные области, специфичные для конкретных задач в детстве, основываясь исключительно на опыте. Человеческий мозг имеет невероятную емкость для изучения и адаптации к тысячам обстановок, которые не существовали ранее. Это указывает на черезвычайную гибкость системы, а не на то, что в ней тысячи решений для тысяч задач.

Нейрофизиологи также обнаружили, что соединения в неокортексе поразительно «пластичны», что означает, что неокортекс может изменять и перекоммутировать себя в зависимости от типа информации, поступающей в него. Например, мозг новорожденного хорька можно хирургически переделать так, что глаза животного будут посылать свои сигналы в области, в норме развивающиеся для слуха. Неожиданный результат в том, что хорек развивает функционирующий визуальный канал в слуховой части своего мозга. Другими словами, он видит той мозговой тканью, которая в норме слышит звуки. Аналогичные эксперименты были проведены с другими органами чувств и областями мозга. Например, часть визуального кортекса крысы может быть пересажена при рождении в область, где обычно представлено осязание. Когда крыса вырастает, трансплантированная ткань обрабатывает осязание, а не зрение. Клетки не рождаются специализированными к зрению, осязанию или слуху.