Глава 5. Последняя линия обороны «чистого листа»

 

Природа человека — это научная тема, и с появлением новых фактов наши представления о ней меняются. Порой факты могут показать, что существующая теория приписывает нашему разуму слишком много врожденных структур. Например, вполне возможно, что наши языковые способности экипированы не готовыми категориями существительных, глаголов, определений и предлогов, а только умением различать в речи слова, похожие на глаголы, и слова, похожие на существительные. А иногда оказывается, что теория приписывает нашему разуму недостаточно врожденных черт. Ведь по-прежнему ни одна из существующих теорий личности не может объяснить, почему оба генетически идентичных близнеца из разлученной пары любят носить резиновые браслеты и притворно чихать в переполненном лифте.

Ждет своего решения и вопрос, как именно разум использует информацию, поступающую от органов чувств. Когда способности к языку и социальному взаимодействию включаются в работу, некоторые виды научения могут представлять собой просто запоминание информации (имени человека или содержания нового законодательного акта) на будущее. Другие могут больше напоминать регулировку шкалы, переключение рычажков или вычисление средних величин, где механизм присутствует, а характеристики не предопределены, так что разум может отслеживать их в конкретной среде. Третьи, возможно, используют стандартную информацию, поступающую от окружающей среды, такую как наличие гравитации или данные о цветах и линиях в зрительном поле для настройки сенсомоторных систем. Существует множество других способов взаимодействия врожденного и приобретенного, и поэтому провести между ними четкую границу сложно.

Эта книга исходит из предположения, что, какой бы ни оказалась точная картина, универсальная сложная природа человека будет ее частью. Я думаю, что у нас есть все основания считать, что разум оснащен набором эмоций, побуждений, способностей к мышлению и коммуникации и что в любой культуре они подчиняются общей логике, их трудно стереть или кардинально изменить, они сформированы естественным отбором на протяжении эволюции человека и обязаны своим базовым дизайном (и некоторыми его вариациями) информации, записанной в геноме. Эта общая картина должна включать все разнообразие теорий, нынешних и будущих, и ряд ожидаемых научных открытий.

Но она не может вместить любую теорию или открытие. Может случиться, ученые узнают, что информации в геноме недостаточно, чтобы определить каждую врожденную структуру, или же найдут неизвестный механизм, с помощью которого информация может записываться в мозге. Или они могут обнаружить, что мозг сделан из самого универсального материала, который может принимать практически любые виды сенсорных сигналов и перестраивать себя для достижения практически любых целей. В первом случае открытия сделали бы врожденную организацию мозга невозможной, в последнем — необязательной. Эти открытия способны поставить под вопрос само понятие человеческой природы. Кроме моральных и политических возражений в отношении природы человека (которые я рассмотрю в последующих главах), могут возникнуть и научные возражения. И если подобные открытия уже на горизонте, стоит присмотреться к ним внимательнее.

Эта глава посвящена трем научным достижениям, которые часто интерпретируют как подрывающие саму возможность существования сложной человеческой природы. Первое — проект «Геном человека». Когда в 2001 году была опубликована расшифрованная последовательность человеческого генома, генетики были удивлены, что генов в нем куда меньше, чем предполагалось. Их количество колеблется в пределах 34 000, что никак не вписывается в ожидавшиеся 50 000–100 0001. Авторы газетных передовиц сделали вывод, что этот факт опровергает любые утверждения о врожденных талантах или склонностях, поскольку на маленькой табличке не уместится большое количество записей. Некоторые даже посчитали это доказательством концепции свободы воли: чем меньше механическая часть, тем больше места для духа.

Второй вызов бросает использование компьютерных моделей нейронных сетей для объяснения когнитивных процессов. Эти искусственные нейронные сети часто достигают больших успехов в выделении статистических свойств обучающего множества. Некоторые разработчики моделей, принадлежащие к школе когнитивистов, называемой коннекционизмом, предполагают, что обычные нейронные сети могут полностью объяснить человеческое познание, практически не нуждаясь в предварительной настройке конкретных способностей, таких как социальное мышление или речь. Во второй главе мы познакомились с основателями коннекционизма Дэвидом Румельхартом и Джеймсом Маклелландом, считавшими, что люди умнее крыс только потому, что их ассоциативная кора больше, и потому, что их среда включает культуру.

Третий вызов исходит от исследований нейропластичности, которые изучают, как развивается мозг в утробе и раннем детстве и как он фиксирует опыт в процессе научения. Нейроученые недавно показали, как меняется мозг в ответ на научение, тренировку и информацию, поступающую от органов чувств. Один из подходов к интерпретации этих открытий можно назвать экстремальной пластичностью. В соответствии с ним кора больших полушарий — извилистое серое вещество, ответственное за восприятие, мышление, речь и память, — белковая субстанция, которая может практически бесконечно изменяться под воздействием окружающей среды и предъявляемых ею требований. «Чистый лист» превращается в пластичный лист.

Коннекционизм и экстремальная пластичность популярны среди когнитивистов Западного полюса, отвергающих «девственно-чистый лист», но желающих свести врожденную организацию к простым настройкам внимания и памяти. Экстремальная пластичность привлекает и нейроученых, желающих повысить значимость своих исследований для образования и социальной политики, и предпринимателей, продающих товары для раннего развития, для излечения неспособных к обучению или для замедления старческой деменции. Вне академических кругов эти три направления поддерживаются некоторыми гуманитариями, желающими отразить атаки биологии2. Бедный геном, коннекционизм и экстремальная пластичность — последняя линия обороны «чистого листа».

Цель этой главы — доказать, что подобные заявления не подтверждение доктрины «чистого листа», а ее продукт. Многие люди (включая и некоторых ученых) читают исследования выборочно, иногда самым странным образом приспосабливая их к своему исходному представлению об отсутствии каких-либо врожденных структур или упрощенным представлениям о том, как эти структуры, если они вообще есть, могут кодироваться генами и развиваться в мозге.

Для начала я бы сказал, что нахожу эти «новейшие и лучшие» теории «чистого листа» совершенно неправдоподобными, и более того — лишенными внутренней логики. Из ничего не родится ничего, и сложность мозга должна откуда-то браться. Она не может происходить только из окружающей среды, потому что сам смысл наличия мозга в том, чтобы достигать определенных целей, а окружающая среда понятия о целях не имеет. Окружающая среда может дать пристанище существам, которые строят дамбы; мигрируют, сверяясь со звездами; щебечут и выводят трели, чтобы произвести впечатление на противоположный пол; метят деревья; пишут сонеты и т. д. Для одного биологического вида фрагмент человеческой речи — сигнал к бегству, для другого — интересный новый звук, который стоит интегрировать в собственный вокальный репертуар, для третьего — материал для грамматического анализа. Информация из внешнего мира не сообщает вам, что с ней делать.

И ткани мозга — это не сказочный джинн, способный подарить своему обладателю любой талант, какой только может пригодиться. Это физический механизм, строение материи, которая определенным образом конвертирует данные на входе в данные на выходе. Одна универсальная субстанция должна быть способна видеть вдаль, контролировать руки, привлекать партнера, растить детей, избегать хищников, обманывать жертву и т. д. Без некоторого уровня специализации это просто невозможно. Говорить, что мозг решает эти задачи благодаря своей «пластичности», ничем не лучше, чем утверждать, что он решает их с помощью магии.

Итак, в этой главе я внимательно рассмотрю недавние научные возражения против концепции человеческой природы. Каждое из открытий важно по-своему, даже если оно и не поддерживает вышеописанных экстравагантных выводов. И когда будет дана оценка последним аргументам в защиту «чистого листа», я смогу должным образом изложить научное обоснование альтернативной теории.

 

* * *

 

Геном человека часто рассматривается как суть нашего вида, так что неудивительно, что, когда в 2001 году его последовательность была опубликована, комментаторы наперебой кинулись интерпретировать его применительно к человеческим делам. Крейг Вентер, чья компания соревновалась с международным консорциумом в гонке секвенирования генома, сказал на пресс-конференции, что меньшее, чем ожидалось, число генов показывает: «У нас просто нет достаточного их количества, чтобы оправдать идею биологического детерминизма. Удивительное разнообразие человеческого вида не запрограммировано в нашем генном коде. Окружающая среда — вот что важно». Британская газета The Gardian озаглавила статью об этом так: «Секрет поведения человека раскрыт: не гены, а окружение — ключ к пониманию наших действий»3. Передовица в другой британской газете заключала, что, «кажется, мы более свободны, чем мы думали». Более того, открытие якобы «поддерживает левых, с их верой в равный потенциал каждого, независимо от происхождения. Но губительно для правых, с их уважением к правящим классам и первородному греху»4.

И все эти выводы сделаны из одной-единственной цифры 34 000! Возникает вопрос: а какое количество генов доказало бы, что разнообразие человеческого вида записано в нашем генетическом коде или что мы менее свободны, чем предполагали, и что правые правы, а левые ошибаются? 50 000? 150 000? С другой стороны, если бы оказалось, что у нас только 20 000 генов, сделало бы это нас еще более свободными, влияние среды еще более важным, а левых политиков еще более влиятельными? Правда в том, что никто на самом деле не знает, что значат эти числа. У нас нет ни малейшего представления о том, сколько генов необходимо, чтобы построить систему жестко запрограммированных модулей, или, напротив, общецелевую обучающуюся программу, или что-нибудь среднее — и уж точно их число ничего не говорит о первородном грехе или превосходстве правящих классов. Пока мы не знаем, как гены строят мозг, их количество в геноме — это только число.

Если вы не верите в это, подумайте о круглом черве Caenorhabditis elegans. У него около 18 000 генов. По логике авторов статей о геноме, червь должен быть в два раза свободнее человека, вдвое превосходить его с точки зрения многообразия и иметь удвоенный потенциал. На самом деле эта микроскопическая нематода состоит из 959 клеток, выращенных по жесткой генетической программе, с нервной системой из 302 нейронов, связанных по заранее установленной схеме. Если говорить о поведении, она ест, размножается, движется в направлении одних запахов, избегая других, — и все. Одно это может подтвердить, что нашей свободой и разнообразием поведения мы обязаны сложности нашей биологической организации, а не ее простоте.

Почему человек, с его сотнями триллионов клеток и сотнями миллиардов нейронов, обходится всего в два раза большим количеством генов, чем скромный маленький червь, — настоящая загадка. Многие биологи думают, что геном человека посчитан не до конца. Число генов в геноме может быть названо только приблизительно. Сейчас их невозможно подсчитать точно. Программы подсчета генов ищут те участки ДНК, что похожи на уже известные гены и достаточно активны для того, чтобы можно было поймать их в момент кодирования белка5. Гены, имеющиеся только у человека, гены, активные только в развивающемся мозге плода, — наиболее важные для человеческой природы, и другие, не привлекающие к себе внимания, могут остаться незамеченными и ускользнуть от подсчета. Сейчас говорят о цифрах в 57 000, 75 000 или даже 120 000 генов6. И тем не менее, даже если у человека не в два, а в шесть раз больше генов, чем у нематоды, загадку это не решит.

Большинство биологов, занимающихся данной проблемой, не считают, что люди менее сложны, чем принято думать. Вместо этого они делают вывод, что число генов в геноме не влияет напрямую на сложность организма7. Единичный ген не связан с единичным компонентом таким образом, что организм с 20 000 генов имеет 20 000 составных частей, а организм с 30 000 генов — 30 000 и т. д. Гены кодируют белки, и некоторые белки строят плоть и кровь организма. Но другие белки занимаются более интересными делами — включают и выключают гены, ускоряют или замедляют их активность, разрезают другие белки и склеивают их в новые комбинации. Джеймс Уотсон говорит, что мы должны пересмотреть свое интуитивное представление о том, что может делать определенное количество генов: «Представьте, что вы смотрите пьесу, в которой играют 30 000 актеров. Есть от чего прийти в замешательство».

В зависимости от взаимодействия генов процесс сборки одного организма может быть гораздо более сложным, чем другого, несмотря на то что генов у них одинаковое количество. В простых организмах гены только строят белок и бросают его в общий котел. У сложных организмов первый ген может включить второй, который усилит активность третьего (но только при условии, что активен четвертый), а он уже выключит первый (если только пятый не активен) и т. д. Это объясняет, каким образом можно построить более сложный организм, пользуясь тем же количеством генов. Поэтому сложность организма зависит не от числа генов, а от количества стрелок в диаграмме, отражающей, как каждый ген влияет на активность других8. И так как добавить один ген значит не просто добавить единственный ингредиент, но умножить количество способов взаимодействия между ними, сложность организма зависит от числа возможных комбинаций активных и неактивных генов в геноме. Генетик Жан-Мишель Клавери предположил, что количество этих комбинаций можно оценить, возведя число 2 (позиции активный/неактивный) в степень, равную количеству генов. По этим оценкам, сложность человеческого генома не в 2, а в 216 000 раз (число с 4800 нулями) превышает сложность генома круглого червя9.

Есть еще две причины, почему число генов в геноме не отражает его сложности. Первая: конкретный ген может продуцировать несколько белков, а не один. Обычно гены рассеяны по ДНК: кодирующие отрезки гена (экзоны) перемежаются некодирующей ДНК (интронами), примерно как статья в журнале прерывается рекламными объявлениями. Сегменты гена, таким образом, могут склеиваться между собой по-разному. Ген, составленный из экзонов А, В, С и D, может кодировать белки АВС, АВD, АСD и т. д. — до десяти различных видов белка на один ген. В сложных организмах такое происходит гораздо чаще, чем в простых10.

Вторая причина состоит в том, что 34 000 генов — это только 3 % человеческого генома. Остальное — ДНК, которая не кодирует белок и которую не учитывают, как «мусор». Но, как сказал недавно один биолог, «термин "мусорная ДНК"» лишь отражение нашего невежества»11. Размер, расположение и содержание некодирующей ДНК могут значительно влиять на активацию соседних с ней генов, кодирующих белки. Информация, записанная в миллиардах некодирующих участков генома — часть характеристики человека, и гораздо большая, чем та, что записана в 34 000 генов.

Итак, человеческий геном абсолютно точно способен построить сложный мозг, невзирая на нелепые заявления о том, как прекрасно, что человек почти так же прост, как круглый червь. Конечно, «удивительное разнообразие человеческого вида не запрограммировано в нашем генетическом коде», но нам не нужно считать гены, чтобы это понять, мы уже знаем это хотя бы из того факта, что ребенок, выросший в Японии, говорит по-японски, и тот же ребенок говорил бы по-английски, если бы вырос в Англии. Вот пример синдрома, который мы будем встречать повсюду в этой книге: научные открытия искажаются до неузнаваемости, чтобы вложить в них нравственный смысл, достичь которого было бы гораздо легче на другой почве.

 

* * *

 

Второе научное направление, обеспечивающее поддержку «чистому листу», — коннекционизм, теория, что мозг подобен искусственным нейронным сетям, смоделированным на компьютерах и обучающимся путем выделения статистических паттернов12.

Когнитивисты согласны, что элементарные процессы, составляющие набор инструкций для мозга — хранение и извлечение ассоциаций, определение последовательности элементов, фокусировка внимания, — встроены в него в виде цепей тесно связанных между собой нейронов (клеток мозга). Вопрос в том, может ли такая сеть самого общего вида, подвергнутая воздействию окружающей среды, объяснить человеческую психологию в целом, или геном создает различные сети для разных областей, таких как язык, зрение, мораль, страх, вожделение, интуитивная психология и т. д. Коннекционисты, разумеется, не верят в «чистый лист», но они верят в его ближайший эквивалент — неспециализированный механизм научения.

Что такое нейросеть? Коннекционисты называют так не реальные нейронные связи в мозгу, а вид компьютерной программы, построенной по аналогии с нейронами и их связями. В самом общем виде «нейроны» передают информацию, будучи более или менее активными. Уровень активности показывает наличие или отсутствие (или интенсивность или степень достоверности) какого-либо простого свойства окружающего мира. Это может быть цвет, линия, расположенная под определенным углом, буква алфавита или свойство животного, например наличие четырех ног.

Сеть нейронов может представлять различные понятия в зависимости от того, какие именно нейроны активны. Если это нейроны для «желтого», «летающего» и «поющего» — сеть думает о канарейке; если для «серебряного», «летающего», «рычащего» — сеть думает о самолете. Искусственные нейронные сети работают так: одни нейроны соединены с другими нейронами связями, имитирующими синапсы. Каждый нейрон считывает входные данные с других нейронов и в ответ меняет собственный уровень активности. Сеть учится, позволяя входным сигналам менять силу нейронных связей. Сила связей определяет вероятность того, будут ли нейроны ввода возбуждать или подавлять нейроны вывода.

В зависимости от того, за что отвечают нейроны, каким образом они связаны изначально и как связи меняются в процессе обучения, коннекционистская сеть может научиться вычислять разные вещи. Если каждый нейрон соединен со всеми прочими, сеть может выделить связи между отдельными свойствами и объединить их в класс объектов. Например, после предъявления описаний множества птиц она может предположить, что поющие объекты с перьями, вероятно, умеют летать, или что летающие объекты, покрытые перьями, поют, или что поющие летающие объекты обычно покрыты перьями. Если слой нейронов ввода связан со слоем нейронов вывода, сеть научится ассоциировать понятия, например: мягкие маленькие летающие объекты — это животные, а большие металлические летающие объекты — транспортные средства. Если слой вывода имеет обратную связь с предыдущими слоями, сеть может штамповать упорядоченные последовательности, например звуки, создающие слово.

Привлекательность нейронных сетей в том, что они автоматически распространяют усвоенные знания на новые похожие объекты. Если сеть научили, что тигры едят глазированные хлопья, она будет склонна к обобщению, что львы тоже едят глазированные хлопья, потому что «поедание глазированных хлопьев» ассоциировано не с «тиграми», а с более простыми характеристиками, вроде «рычания» и «усов», которые относятся и ко львам тоже. Коннекционистская школа, как и школа ассоцианизма Локка, Юма и Милля, доказывает, что в этих обобщениях состоит суть интеллекта. Если это так, то обученная — но в остальном обычная — нейронная сеть может объяснить разум.

Специалисты по компьютерным моделям часто применяют их к упрощенным задачам, чтобы доказать, что они могут работать в принципе. Вопрос тогда ставится так: можно ли масштабировать эти модели для решения более реалистичных задач или, как говорят скептики, исследователи «лезут на дерево, чтобы достать луну»? В этом и состоит проблема коннекционизма. Простые коннекционистские сети могут убедительно демонстрировать память и способность к обобщениям в простых задачах, таких как чтение списка слов или запоминание общих свойств животных. Но им не хватает мощности, чтобы воспроизвести реальные способности человеческого интеллекта, например понять смысл предложения или рассуждать о живых существах.

Люди не просто свободно ассоциируют похожие друг на друга вещи или вещи, которые часто появляются одновременно. Их разумы комбинаторны, они учитывают утверждения, что верно для чего и кто, что, кому, где, когда и зачем сделал. Это требует вычислительной конфигурации гораздо более сложной, чем стандартное переплетение нейронов в неспециализированных коннекционистских сетях. Конфигурации, оборудованной логическим аппаратом: правилами, переменными, утверждениями, состояниями цели и различными видами структур данных, организованных в системы высшего уровня. На эту проблему обращали внимание многие когнитивисты, в том числе Гари Маркус, Марвин Мински, Сеймур Паперт, Джерри Фодор, Зенон Пилишин, Джон Андерсон, Том Бивер и Роберт Хадли. Ее признают и исследователи нейронных сетей, не принадлежащие к коннекционистской школе, например Джон Хаммел, Локендрой Шастри и Пол Смоленски13. Я сам много писал об ограничениях коннекционизма и в своих исследованиях, и в популярной литературе и ниже подвожу итог моих собственных рассуждений14.

В книге «Как работает мозг» (How the Mind Works) в разделе под названием «Коннектоплазма» я описываю некоторые простые логические взаимосвязи и способности, лежащие в основе нашего понимания завершенной мысли (такой, как смысл предложения), которые сложно реализовать с помощью неспециализированных сетей15. Одна из них — различение видовых и индивидуальных свойств, таких как разница между утками вообще и конкретной уткой. Обе имеют общие черты (плавают, крякают, покрыты перьями и т. д.), и обе, таким образом, представлены одним и тем же набором активных элементов стандартной коннекционистской модели. Но люди знают, в чем разница.

Второй человеческий талант — композиционность: способность понимать новые сложные соображения, которые не являются суммой простых мыслей, но зависят от их отношений. Например, мысль, что кошки ловят мышей, нельзя понять, активируя по отдельности каждый элемент: «кошки», «мыши» и «ловить», потому что так мы легко придем к заключению, что это мыши ловят кошек.

Третий логический талант — квантификация, связывание переменных: например, разница между одурачиванием некоторых людей все время или всех людей некоторое время. Без вычислительного эквивалента для иксов и игреков, без понимания утверждений вида «для любого икс» коннекционистская модель не увидит разницы между приведенными высказываниями.

Четвертый — рекурсия: способность встроить одну мысль внутрь другой, так что мы можем понимать не только утверждение, что Элвис жив, но и мысль, что National Enquirer сообщил, что Элвис жив, или что некоторые люди верят сообщению журнала National Enquirer, что Элвис жив, или что это удивительно, но некоторые люди верят сообщению журнала National Enquirer, что Элвис жив, и т. д. Коннекционистские сети будут напластовывать эти утверждения и запутаются в подлежащих и сказуемых.

И последний ускользающий от коннекционистских моделей талант — наша способность оперировать категориями в противовес неопределенным размышлениям. Это помогает нам понять, что Боб Дилан — дедушка, хотя он и не выглядит как типичный дедушка, или что землеройка — не грызун, хотя и очень похожа на мышь. Не имея ничего, кроме супа из нейронов для фиксации свойств объекта, и без запаса правил, переменных и определений сеть оперирует стереотипами и сбивается с толку нетипичными примерами.

В книге «Слова и правила» (Words and Rules) я целенаправленно изучаю единственный феномен языка, который служит проверкой для способности неспециализированных ассоциативных сетей ухватывать самую его суть: составление новых комбинаций из слов или частей слов. Люди не просто запоминают отрывки речи, они создают нечто новое. Простой пример — прошедшее время. Услышав неологизм вроде «спамить» или «гуглить», человек не полезет в словарь, чтобы узнать форму прошедшего времени этих глаголов. Он инстинктивно знает, что правильно — «спамил» и «гуглил». Способность создавать новые комбинации появляется очень рано, в возрасте двух лет, когда англоязычные, например, дети порой неверно образуют прошедшее время, без надобности добавляя окончание — ed к неправильным глаголам, как в «We holded the baby rabbit» и «Horton heared a Who»16.

Очевидный способ объяснить этот талант — обратиться к двум видам вычислительных операций, осуществляемых в уме. Неправильные формы вроде held и heard хранятся в памяти и извлекаются из нее, подобно любому другому слову. Правильные формы, такие как walk-walked, создаются в уме с помощью грамматического правила о добавлении «-ed» к глаголу. Правило применяется, когда память не может помочь, например, когда слово незнакомо и форма его прошедшего времени не хранится в памяти, как в случае с неологизмами, или когда ребенок не может вспомнить неправильную форму, как в случае с «heard», а обозначить прошедшее время необходимо. Присоединение суффикса к глаголу — маленький пример важного человеческого таланта: умения комбинировать слова и фразы, чтобы создавать новые предложения и выражать ими новые мысли. Это одна из свежих идей когнитивной революции, о которых я писал в третьей главе, и один из логических вызовов коннекционизму, перечисленных мной в предшествующей дискуссии.

Коннекционисты использовали прошедшее время как опытный полигон, проверяя, смогут ли они повторить этот хрестоматийный пример человеческой креативности без использования правил и без разделения труда между системой памяти и системой грамматического комбинирования. Серии компьютерных моделей пытались образовывать формы прошедшего времени, используя простые сети сопоставления данных. Эти сети обычно связывают звуки в глаголе со звуками формы прошедшего времени: — am с — ammed, — ing с — ung и т. д. Затем модель может создавать новые формы по аналогии, вроде того как создается обобщение тигров со львами: модель, обученная на слове «crammed», может угадать «spammed», а на слове «folded» — способна сказать «holded».

Но, когда говорят люди, они не просто ассоциируют звуки со звуками, а делают гораздо большее, так что модели не могут за ними угнаться. Ошибки происходят из-за отсутствия механизмов, оперирующих логическими связями. Большинство моделей заходят в тупик, пытаясь справиться с новыми словами, которые не похожи на уже знакомые и не могут быть обобщены по аналогии. Встретившись с новым словом «frilg», например, они выдают не «frilged», как сделал бы человек, а странную смесь вроде «freezled». Дело в том, что у них нет алгоритма переменной (как «х» в алгебре или «глагол» в грамматике), приложимого к любому элементу категории, независимо от того, насколько знакомы его свойства. (Это механизм, позволяющий людям мыслить категориями.) Сети могут только ассоциировать отрывки звуков с другими отрывками, и, сталкиваясь с новым глаголом, который звучит непохоже ни на один из тех, на которых они обучались, сети выдают на-гора попурри из наиболее похожих звуков, какие только могут найти.

Модели также не могут различать глаголы-омонимы с одинаковым звучанием, но разными формами прошедшего времени, как в случае «ring the bell» — «rang the bell» или «ring the city» — «ringed the city». Стандартные модели учитывают только звуки и слепы к грамматической разнице глаголов, требующих различного спряжения. Ключевое отличие здесь между простыми корнями, такими как «ring» в смысле звонить (прошедшее время «rang») и сложными глаголами, произошедшими от существительных, такими как «ring» в смысле окружить (прошедшее время «ringed»). Чтобы уловить эту разницу, лингвистическая система должна быть оборудована структурами связанных данных (например, «глагол, произошедший от существительного»), а не просто кучей разрозненных элементов.

Еще одна проблема — в том, что коннекционистские сети внимательно отслеживают статистику ввода: сколько глаголов каждой звуковой модели они встречали. Это не позволяет им рассчитывать на озарения, с помощью которых маленькие дети открывают правило «-ed» и начинают делать ошибки вроде «heared» и «holded». Создатели коннекционистских сетей могут заставить их так ошибаться, только бомбардируя сети правильными глаголами (чтобы буквально выжечь в них «-ed»), что совершенно не похоже на живой опыт реальных детей. И наконец, масса свидетельств, предоставленных когнитивной нейронаукой, показывает, что грамматические комбинации (включая правильные глаголы) и словарный поиск (включая неправильные глаголы) выполняются отдельными системами мозга, а не единственной ассоциативной сетью.

Не то чтобы нейронные сети были не способны уловить смысл предложения или выполнить задачу грамматического спряжения. (Лучше бы они это умели, потому что сама идея, что размышление — это форма нейронного вычисления, требует, чтобы какой-то вид нейронной сети повторял все, что может делать разум.) Проблема лежит в убежденности, что можно сделать что угодно с самой общей моделью, если правильно ее обучать. Многие исследователи усиливали, модернизировали или объединяли сети в более сложные и мощные системы. Они посвящали разделы нейронной сети абстрактным понятиям вроде «глагольная группа» или «утверждение», встраивали дополнительные механизмы (такие как синхронизированные паттерны импульсов), чтобы связать их в подобие составной рекурсивной системы символов. Они устанавливали пакеты нейронов для слов, или для английских суффиксов, или для основных грамматических признаков. Они строили гибридные системы: с одной нейросетью — для извлечения неправильной формы глагола из памяти и другой — для соединения глагола с суффиксом17.

Система, собранная из усиленных подсетей, может оказаться вне всякой критики. Но в этом случае мы уже не говорим об обычной нейронной сети! Мы будем говорить о сложной системе, в которой изначально заложены механизмы для выполнения задач, подвластных людям. В детской сказке «Каша из топора» главный герой просит разрешения воспользоваться котлом, чтобы сварить кашу из топора. Но затем, чтобы сделать кашу вкуснее, он добавляет все новые и новые ингредиенты и готовит сытное наваристое блюдо за счет скупой хозяйки. Разработчики коннекционистских сетей, претендующие на создание интеллекта на базе обычных нейронных сетей, не требуя чего-то существенного, занимаются тем же самым. Элементы дизайна, которые делают нейросеть умной — за что отвечает каждый нейрон, как они связаны друг с другом, какие типы сетей объединены в систему следующего уровня и каким образом, — отражают врожденную организацию моделируемой части разума. Обычно исследователь подбирает их вручную, подобно изобретателю, перетряхивающему коробку с диодами и транзисторами, но в настоящем мозге они могли развиваться благодаря естественному отбору (и архитектура некоторых сетей действительно создается с помощью симуляции естественного отбора)18. Единственная альтернатива состоит в том, что какие-то предыдущие эпизоды научения подготовили сеть к научению нынешнему, но, разумеется, нам придется в какой-то момент остановиться и признать некоторые врожденные характеристики самой первой сети, запустившей этот процесс.

Так что слухи, что нейронная сеть может заменить ментальную структуру статистическим научением, неверны. Простая, неспециализированная сеть не отвечает требованиям обычного человеческого мышления и речи; комплексные, специализированные сети — это каша из топора, в которой большая часть интересующей нас работы выполняется благодаря изначально заданным, врожденным настройкам нейронных связей внутри сети. Когда мы призна́ем это, моделирование нейронных сетей станет неотъемлемым дополнением теории сложной человеческой природы, а не будет пытаться подменить ее19. Оно заполнит пробелы между элементарными мыслительными операциями и психологической активностью мозга и послужит важным звеном в длинной цепи знаний между биологией и культурой.

 

* * *

 

Бо́льшую часть своей истории нейронауки сталкивались с обескураживающим фактом: мозг выглядит так, словно он изначально специализирован до мельчайшей детали. Если говорить о человеческом теле, то на нем мы видим следы жизненного опыта: оно может быть загорелым или бледным, плотным или рыхлым, иссушенным, пухлым или рельефным. Но подобных следов не найдешь в мозге. Очевидно, что-то здесь не так. Люди учатся, и учатся многому: осваивают язык, культуру, секреты производства, базы данных накопленных ими фактов. К тому же сотни триллионов связей в мозгу невозможно задать геномом в 750 мегабит. Мозг должен каким-то образом меняться в ответ на поступающую информацию, вопрос — каким?

И мы, наконец, начинаем это понимать. Изучение нейропластичности сейчас на пике. Почти каждую неделю появляются новые знания о том, как мозг формируется в утробе и настраивается вне ее. Десятилетиями никто не мог найти хоть что-то, что физически меняется в мозге, и неудивительно, что нынешние открытия в области пластичности нарушили равновесие в дихотомии врожденное/приобретенное. Некоторые считают, что пластичность поможет расширению человеческого потенциала и поставит силу мозга на службу революционным изменениям в воспитании детей, образовании, медицине и борьбе со старением. В некоторых научных манифестах провозглашается, будто пластичность доказывает, что мозг не может иметь сколько-нибудь значительной врожденной структуры20. В книге «Пересматривая наследственность» (Rethinking Innateness) Джеффри Элман и группа коннекционистов Западного полюса пишут, что предрасположенность по-разному думать о разных вещах (язык, люди, объекты и т. д.) может быть заложена в мозг только в виде предупреждающих сигнализаторов, которые обеспечивают организмам получение «огромного количества определенных входных данных еще до последовательного научения»21. В «конструктивистском манифесте» ученые-теоретики Стивен Кварц и Терренс Сейновски пишут, что «хотя кора больших полушарий и не "чистый лист", на ранних стадиях она по большей части не специализирована», и поэтому теории врожденных идей «выглядят неправдоподобными»22.

Бесспорно, исследования пластичности и развития нервной системы открывают человеческому знанию новые горизонты. Как линейная нить ДНК может управлять сборкой замысловатого объемного органа, позволяющего нам думать, чувствовать, учиться? Эта проблема поражает воображение и способна обеспечить нейроученых работой на десятилетия и заодно опровергнуть любые предположения о том, что мы достигли «конца наук».

Да и сами по себе открытия в этих областях удивительны и провокативны. Традиционно считалось, что кора головного мозга (наше «серое вещество») разделена на зоны с определенными функциями. Одни представляют конкретные части тела, другие отвечают за восприятие и обработку звуков и зрительных образов, третьи концентрируются на мышлении и языке. Но теперь мы знаем, что познание и практика меняют границы между зонами. (Это не значит, что ткани мозга буквально увеличиваются или сжимаются, но, как показывает сканирование или обследование коры головного мозга с помощью электродов, граница, на которой заканчивается одна способность и начинается другая, может сдвигаться.) Например, у скрипачей увеличена область коры, отвечающая за пальцы левой руки23. Когда человек или обезьяна выполняют простую задачу вроде различения форм или слежения за точкой в пространстве, нейроученые могут наблюдать, как части коры головного мозга или даже отдельные нейроны выполняют эту работу24.

Перераспределение ресурсов тканей мозга для выполнения новых задач особенно ярко заметно, когда человек лишается возможности пользоваться органом чувств или частью тела. Люди, слепые от рождения, пользуются зрительной корой, читая шрифт Брайля25. Глухие от рождения используют часть своей слуховой коры, когда говорят на языке жестов26. Области коры, отвечавшие ранее за ампутированную конечность, переориентируются на другую часть тела27. Маленькие дети после травм мозга, превративших бы взрослого человека в овощ, могут вырасти в общем и целом нормальными людьми — даже в случае полной потери левого полушария, которое в норме отвечает за язык и логику28. Все это предполагает, что функции восприятия и мышления не присваиваются тканям мозга раз и навсегда в зависимости от их расположения в черепе, но зависят от того, как сам мозг обрабатывает информацию.

Динамическое распределение тканей мозга можно наблюдать уже в процессе его развития в утробе. Компьютер первый раз включается только после его полной сборки, но мозг активен уже в процессесоздания, и эта его активность может сборкой управлять. Эксперименты на кошках и других млекопитающих показали, что мозг плода формируется с заметными нарушениями, если химически подавлять его активность29. Участки коры развиваются по-разному в зависимости от сигналов, которые они получают. В своем превосходном эксперименте нейробиолог Мриганка Сур буквально перемонтировал нервные связи в мозге хорьков так, чтобы сигналы от глаз поступали в первичную слуховую зону, часть мозга, обычно получающую слуховые сигналы30. Затем он исследовал слуховую кору с помощью электродов и обнаружил, что теперь она работает подобно зрительной коре. Области новой зрительной коры располагались по схеме, и конкретные нейроны отвечали за линии и полосы определенной ориентации и за направление движения подобно нейронам обычной зрительной коры. Хорьки даже могли использовать свой перемонтированный мозг для движения в направлении объектов, зафиксированных только с помощью зрения. Значит, информация, поступающая в сенсорные зоны мозга, помогает их структурировать: зрительная информация заставляет слуховую кору работать как зрительная.

Что же значат эти открытия? Значат ли они, что мозг «может быть сформирован, вылеплен, смоделирован или отлит», как предполагает словарное определение слова «пластичный»? В оставшейся части главы я покажу, что ответ — нет, не значат31. Новые данные о том, как опыт меняет мозг, еще не доказывают, что научение — более мощный процесс, чем мы считали раньше, что мозг может быть значительно видоизменен получаемой информацией или что гены его не формируют. Более того, проявления пластичности мозга не настолько радикальны, как казалось вначале: предположительно, пластичные зоны коры все равно делают примерно то же самое, что они делали бы, если бы не были изменены. И новейшие открытия о развитии мозга также опровергли тезис о чрезвычайной его пластичности. Давайте рассмотрим все по порядку.

 

* * *

 

Тот факт, что мозг меняется, когда мы учимся, не стал великим открытием, изменившим представления о роли природы и воспитания или о возможностях человека, как некоторые заявляли. Даже Дмитрий Карамазов в XIX веке мог бы додуматься до этого в своей тюремной камере, рассуждая о том, что мышление исходит от дрожащих нервных хвостиков, а не от нематериальной души. Если мышление и действие — продукт физической активности мозга и если они подвержены влиянию опыта, то опыт и должен оставлять след в физической структуре мозга.

Так что для науки вопрос не в том, влияют ли опыт, познание и практика на мозг. Конечно, влияют, если мы хотя бы примерно движемся в верном направлении. Разве удивительно, что мозг людей, умеющих играть на скрипке, отличается от мозга тех, кто не умеет; и что мозг людей, пользующихся языком жестов или шрифтом Брайля, имеет отличия от мозга тех, кто говорит и пишет. Ваш мозг меняется, когда вы знакомитесь с новым человеком, когда узнаете слухи, когда смотрите церемонию вручения «Оскара», когда оттачиваете удар в гольфе, — короче, всякий раз, когда опыт оставляет след в сознании. Единственный вопрос — каким образом научение влияет на мозг? Хранятся ли воспоминания в белковых последовательностях, в новых нейронах и синапсах или отражаются в изменениях силы существующих связей? Когда кто-то осваивает новое умение, запечатлевается ли оно только в органах, отвечающих за учебные навыки (мозжечок и базальные ганглии) или перестраивает и кору? От чего зависит рост мастерства — от использования большего количества квадратных сантиметров коры или от использования большего количества синапсов на той же площади? Все это важные научные проблемы, но они ничего не говорят о том, могут ли люди учиться и как многому. Мы и так знали, что опытные скрипачи играют лучше новичков, иначе не засунули бы их головы в сканер. «Нейропластичность» — просто еще одно название для научения и развития, описываемых на новом уровне анализа.

Все это кажется очевидным, но в наши дни любая банальность о научении может быть облачена в «нейронные» одежды и выдана за научную сенсацию. Вот, к примеру, заголовок в New York Times: «Разговорная терапия, как утверждает психиатр, может изменить структуру мозга пациента»32. Хотелось бы надеяться, иначе этот психиатр просто обманывает своих клиентов. «Изменения в окружающей среде могут повлиять на развитие мозга ребенка», — сказал в интервью Boston Globe детский невролог Гарри Чугани. «Агрессия, жестокость или неадекватные поощрения отражаются на связях в мозге и на поведении ребенка»33. Ну да, если окружение вообще влияет на ребенка, оно влияет именно через изменение связей в мозге. Специальный выпуск журнала Educational Tecnology and Society («Образовательные технологии и общество») был посвящен «исследованию точки зрения, что научение происходит в мозге ученика, и тому, что образовательные методики и технологии должны создаваться и оцениваться с учетом воздействия на него». Приглашенный научный редактор (биолог) не сказал, существуют ли альтернативы вроде того, что научение происходит в каком-то другом органе, например в поджелудочной железе, или в нематериальной душе. Даже профессора нейронаук иногда заявляют об «открытиях», которые новы разве что для тех, кто верит в «духа в машине»: «Ученые обнаружили, что мозг способен изменять свои связи… У вас есть способность менять синаптические связи мозга»34. Это хорошо, иначе мы все страдали бы вечной амнезией.

Упомянутый нейроученый управляет компанией, которая «использует результаты исследований мозга и высокие технологии для создания продуктов, способствующих учебе и результативности», — одной из многих новых компаний с подобными притязаниями. «Человек обладает неограниченной креативностью, если его правильно воспитывать и мотивировать», — говорит консультант, который учит клиентов рисовать диаграммы, «отображающие их нейронные паттерны». «Чем старше вы становитесь, тем больше ассоциаций и связей должен создавать ваш мозг, — сказал довольный клиент, — потому что в вашем мозге хранится больше информации. Вам только нужно до нее добраться»35. Многие люди верят публичным заявлениям приверженцев нейронаук — неважно, насколько они убедительны и подкреплены фактами, — в духе того, что изменение привычного маршрута от работы до дома может предотвратить последствия старения36. А ведь есть еще и гении маркетинга, которых осенило, что кубики, мячики и другие игрушки «обеспечивают визуальную и тактильную стимуляцию» и «способствуют развитию и концентрации внимания». Это только малая часть движения за воспитание и образование, «основанное на функциях мозга», с которым мы встретимся снова в главе, посвященной детям37.

Такие компании эксплуатируют веру людей в «духа в машине», подразумевающую, что любая форма научения, воздействующая на мозг (предполагается, в противоположность научению, не влияющему на мозг), невероятно результативна. Но это неверно. Всякое познание влияет на мозг. То, что ученые узнают, как именно оно на него влияет, безусловно, вдохновляет, однако это не делает научение само по себе ни более глубоким, ни всеобъемлющим.

 

* * *

 

Корни второй ошибочной интерпретации нейропластичности можно найти в убеждении, что в разуме нет ничего такого, чего прежде не было в ощущениях. Самые известные открытия в области пластичности коры мозга касаются первичной сенсорной коры, участков серого вещества, которые первыми принимают сигналы от органов чувств (через таламус и другие подкорковые структуры). Авторы, использующие пластичность для подкрепления концепции «чистого листа», полагают, что, если первичная сенсорная кора пластична, остальной мозг должен быть еще более пластичен, потому что разум строится на сенсорном опыте. Например, по словам одного нейроученого, эксперимент Сура по изменению связей в мозге «ставит под сомнение то значение, которое недавно придавалось генам» и «возвращает людей к более высокой оценке роли окружающей среды в формировании нормального мозга»38.

Но если мозг — это сложный орган, состоящий из множества частей, для подобных выводов нет оснований. Первичная сенсорная кора — это не краеугольный камень разума, а устройство, одно из многих, предназначенное для обработки определенных видов сигналов на первых стадиях сенсорного анализа. Представим, что первичная сенсорная кора бесформенна, а структуру ей придают исключительно входные сигналы. Значило бы это, что весь мозг не имеет структуры и получает ее лишь из информации на входе? Вовсе нет. Начнем с того, что даже первичная сенсорная кора — это только одна из частей огромной сложной системы. Чтобы представить вещи в более широком контексте, ниже приведена современная диаграмма связей внутри зрительной системы приматов39 (см. рис. ниже).

Первичная зрительная кора — блок внизу, обозначенный VI. Это лишь одна из как минимум 50 отдельных областей мозга, занятых обработкой визуальной информации. (Несмотря на то что схема напоминает сваренные спагетти, не каждый элемент с чем-то связан. На самом деле мозг создает только третью часть всех теоретически возможных связей.) Первичной зрительной коры как таковой недостаточно, чтобы видеть. На самом деле она настолько глубоко скрыта в визуальной системе, что Фрэнсис Крик и нейроученый Кристоф Кох доказывали, что мы не осознаем ничего, что там происходит40. То, что мы видим, — знакомые разноцветные объекты, расположенные в определенном порядке или двигающиеся по определенным траекториям, — результат работы этого хитроумного изобретения в целом. Так что даже если внутреннее строение блока VI полностью определяется поступающей из внешнего мира информацией, нам придется объяснить архитектуру остальной части зрительной системы — 50 других блоков и связей между ними. Я не утверждаю, что генетически запрограммирована вся диаграмма целиком, но ее бо́льшая часть — скорее всего, да41.

И конечно, зрительную систему тоже нужно поставить на свое место, потому что это только часть мозга. В коре насчитывается более 50 зон с различными связями и анатомией, и зрительная система преобладает примерно в полудюжине из них. Другие зоны обеспечивают прочие функции — язык, мышление, планирование, социальные навыки. И хотя никто не знает, до какой степени они генетически предуготовлены для выполнения своих вычислительных ролей, есть основания считать, что влияние генов значительно42. Разделение закладывается еще в утробе, даже если кора в процессе развития отрезана от сигналов из внешнего мира. Когда мозг развивается, в различных его областях активируются разные наборы генов. Мозг обладает целым комплектом механизмов для установления связей между нейронами, включая молекулы, которые притягивают или отталкивают аксоны (выходные волокна нейронов), чтобы направить их к цели, и молекулы, которые приклеивают их в нужном месте или же, наоборот, мешают присоединению. Число, размер и возможность образования связей в корковых зонах разные у разных видов млекопитающих, различаются они и среди людей и других приматов. Это разнообразие — продукт генетических мутаций в процессе эволюции, в чьи тайны мы только начинаем проникать43. Например, недавно генетики обнаружили, что в развивающемся мозге человека и в развивающемся мозге шимпанзе активны различные наборы генов44.

Под микроскопом разные части коры не отличаются друг от друга, что, как кажется, противоречит предположению о функциональной специализации зон коры. Но поскольку мозг — система обработки информации, это практически ничего не значит. Микроуглубления на поверхности компакт-диска выглядят одинаково, независимо от того, что на нем записано, и строчки букв в разных книгах выглядят одинаково для того, кто не умеет читать. Содержание носителя информации кодируется комбинациями элементов (что касается мозга — особенностями нервных связей) и не зависит от того, как они выглядят.

Да и кора — это еще не весь мозг. Под ней находятся другие отделы, управляющие важными сторонами человеческой природы. Гиппокамп, объединяющий память и поддерживающий ментальные карты, амигдала, окрашивающая опыт эмоциями, и гипоталамус, порождающий сексуальное желание и прочие влечения. Многие нейроученые, даже впечатленные пластичностью коры, признают, что подкорковые структуры гораздо менее пластичны45. Это не мелкая придирка к анатомии. Некоторые комментаторы считают, что нейропластичность отменяет эволюционную психологию, потому что подвижность коры якобы доказывает, что специализация мозга не заложена в процессе эволюции46. Но большинство предположений эволюционной психологии касается стимулов вроде страха, секса, любви и агрессии, которые по большей части базируются в подкорковых структурах. И какой бы теории мы ни придерживались, в любом случае врожденные человеческие способности должны располагаться в сети корковых и подкорковых зон, а не в каком-то одном участке сенсорной коры.

 

* * *

 

И еще один важный факт, касающийся мозга, был забыт на волне недавнего энтузиазма по поводу пластичности. Открытие, что активность нейронов критически важна для построения мозга, еще не доказывает, что научение имеет решающее значение в его формировании или что гены не играют роли в этом процессе.

Вопросы развития нервной системы часто рассматриваются в терминах врожденного и приобретенного, но более полезно было бы думать об этом как о проблеме биологии развития — как из клубка идентичных клеток создаются функционирующие узкоспециализированные органы. Сделать так — значит перевернуть традиционные ассоцианистские представления с ног на голову. Первичная сенсорная кора, вместо того чтобы быть самой устойчивой частью мозга, на базе которой строятся последующие все более пластичные этажи, может оказаться той зоной, успешное развитие которой сильнее всего зависит от поступающей сенсорной информации.

Сборка мозга целиком по жестко заданной генетической схеме совершенно исключена по двум причинам. Первая — ген не может спрогнозировать все детали среды, в том числе среды, образованной остальными генами генома. Он должен создать адаптивную программу развития, гарантирующую, что организм как целое будет функционировать правильно с учетом любых условий питания, других генов, темпов роста в течение жизни, случайных отклонений, физического и социального окружения. А это требует обратной связи со всеми частями организма в процессе его развития.

Рассмотрим это на примере тела. Гены, строящие бедренную кость, не могут определить точную форму ее головки, потому что головка должна подходить к углублению в кости таза, форма которого задается другими генами, питанием, возрастом и случаем. Так что головка бедра и углубление для него меняют свою форму, подстраиваясь друг под друга, пока ребенок пинается в матке. Мы знаем это наверняка, потому что парализованные в процессе развития экспериментальные животные рождаются с сильно деформированными суставами. Точно так же гены, управляющие развитием линзы глаза, не знают, как глубоко должна располагаться сетчатка, а гены сетчатки ничего не знают о линзе. Поэтому мозг младенца обладает механизмом обратной связи, использующим сигналы о том, насколько четкое изображение формируется на сетчатке, для того чтобы ускорить или замедлить рост глазного яблока. Это хорошие примеры «пластичности», но сравнение с пластилином все равно ошибочно. Эти механизмы не предназначены для того, чтобы различные влияния среды формировали разные органы. Наоборот, они должны гарантировать, что способный выполнять свои обязанности орган со стабильными параметрами сформируется правильно несмотря на влияние среды.

Как и тело, мозг тоже должен использовать петли обратной связи, чтобы сформироваться в работающую систему. Это особенно верно для сенсорных зон, которые должны синхронизироваться с растущими органами чувств. Одна эта причина уже должна навести нас на мысль, что активность мозга важна для его собственного развития, даже если его конечное состояние, как в случае головки бедренной кости и глаза, задано генетически. Как это происходит до сих пор по большей части загадка, но мы знаем, что нейронная стимуляция по определенной схеме может запустить экспрессию гена и что один ген может включить еще несколько47. Так как каждая клетка мозга содержит полную генетическую программу, у нейронов есть механизмы, способные запустить развитие генетически запрограммированных нейронных связей в любой из нескольких зон. Если так, активность мозга не формирует мозг; она только сообщает геному, куда должна вести та или иная нейронная цепь.

Так что даже крайние приверженцы идеи «врожденности» не обязаны верить, что мозг сам себя дифференцирует с помощью эквивалента GPS координат внутри черепа, следуя правилам вроде: «Если вы находитесь между левым виском и левым ухом, станете языковой цепочкой» (или цепью страха, или цепью для распознавания лиц). Программа развития может быть запущена в части развивающегося мозга комбинацией внешней стимуляции, паттернов импульсов, химических и других сигналов. Окончательным результатом могут быть способности, которые у разных людей располагается в разных частях мозга. В конце концов, мозг — орган для вычислений, а вычисления могут происходить в разных местах, если только программа обработки информации одна и та же. В компьютере файл или программа могут храниться в разных местах в памяти или быть разбиты по различным секторам на диске и в любом случае работать без сбоев. И нет ничего удивительного в том, что растущий мозг, по крайней мере, настолько же подвижен в распределении нервных ресурсов в ответ на требования мыслительных операций.

Другая причина того, что мозг не может полагаться на исчерпывающий генетический план, состоит в том, что ресурсы генома ограниченны. Гены постоянно мутируют на протяжении эволюции, и естественный отбор избавляется от неудачных, но довольно медленно. Большинство эволюционных биологов считают, что естественный отбор может поддерживать лишь такой геном, который не очень велик. Это значит, что генетические планы сложного мозга должны быть спрессованы в минимальный объем, достаточный для его развития и правильной работы. И хотя больше половины генома работает в основном или исключительно в мозге, имеющегося количества генов отнюдь не достаточно, чтобы определить схему связей внутри него.

Программам развития мозга требуется большая изобретательность. Возьмем, например, задачу правильного присоединения каждого аксона (выходного волокна нейрона), связывающего глаза с мозгом. Соседние точки глаза должны быть связаны с соседними точками в мозге (это называется топографическое картирование), и соответствующие области обоих глаз должны располагаться в мозге рядом, но не путаться одна с другой.

Вместо того чтобы давать каждому аксону генетически определенный адрес, мозг млекопитающего организует связи более хитрым способом. Изучая развитие мозга кошек, нейроученый Карла Шац обнаружила, что нейроны сетчатки возбуждаются волнами: сначала в одном направлении, затем в другом48. Это значит, что нейроны, расположенные в одном глазу рядом, активизируются примерно в одно и то же время, часто под воздействием одной и той же волны. Но активность аксонов из разных глаз или из отдаленных друг от друга точек в одном глазу не будет коррелировать, потому что волна, активизировавшая один, не затронет другой. Для примера: вы можете представить себе схему рассадки фанатов на стадионе, имея данные о том, кто из них и в какой последовательности встает, создавая «волну» (потому что люди, встающие в одно и то же время, должны сидеть рядом). Так же и мозг может реконструировать схему пространственного размещения нейронов обоих глаз, прислушиваясь к тому, какие наборы входных нейронов активизируются одновременно. Одно из правил научения в нейронных сетях, впервые сформулированное психологом Дональдом Хеббом, гласит: «Нейроны, которые возбуждаются вместе, связаны друг с другом; несинхронизированные нейроны не связаны». Пока волны активности днями и неделями пересекают сетчатку вдоль и поперек, зрительный таламус, расположенный ниже, может образовать слои, каждый из которых связан с одним из глаз, причем соседние нейроны соответствуют соседним зонам сетчатки. Теоретически кора больших полушарий может строить собственные связи точно так же49.

Какие части мозга на самом деле используют технику самоинсталляции — это другой вопрос. Зрительная система, похоже, не нуждается в механизмах построения топографически организованных связей; грубая топографическая схема развивается под прямым контролем генов. Некоторые нейроученые верят, что технику «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» можно использовать, чтобы сделать картирование более точным или чтобы разделить информацию, поступающую от правого и левого глаза50. Это предположение тоже оспаривается, но давайте примем его за истину и посмотрим, к чему это нас приведет.

Процесс «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» теоретически мог бы запускаться от того, что глаза созерцают мир. Мир имеет линии и контуры, стимулирующие соседние части сетчатки одновременно, что обеспечивает мозг информацией, необходимой для установки и тонкой настройки стандартной карты. Но в случае с кошками Шатц система работала вообще без поступления информации из внешнего мира. Зрительная система развивается в беспросветной темноте утробы, прежде чем откроются глаза животного и прежде чем палочки и колбочки свяжутся друг с другом и начнут функционировать. Волны активности сетчатки генерируются ее тканями эндогенно в течение того периода, в который зрительная зона мозга должна сформировать свои связи. Другими словами, глаз генерирует тестовое изображение и мозг использует его для завершения своей собственной сборки. Обычно аксон, идущий из глаза, несет информацию об объектах внешнего мира, но программа развития заставляет эти аксоны доставлять также информацию о том, какие нейроны идут из того же глаза или места в глазу. Грубая аналогия пришла мне на ум, пока я наблюдал, как настройщик кабельного телевидения определяет, в какую комнату ведут кабели от оборудования, размещенного в подвале. Он присоединил генератор звука, который еще называют «пищалкой», к кабелю в спальне и побежал вниз, чтобы проверить сигнал на каждом конце пучка проводов, торчащих из стены. Хотя кабели должны передавать телевизионный сигнал наверх, а не звуковой вниз, в процессе отладки их можно использовать и таким образом, потому что свойства кабеля это позволяют. Вывод очевиден — открытие, что развитие мозга зависит от его активности, может ничего не говорить об опыте или научении, кроме того, что мозг, создавая связи, использует в своих интересах собственную способность передавать информацию.

«Возбуждаются-вместе-связываются-вместе» — это трюк, который решает конкретную задачу — связывание поверхности рецептора с его географической репрезентацией в коре. Эта проблема существует не только для зрительной системы, но и для других пространственных ощущений, например осязания. Потому что задача разбиения участка первичной зрительной коры, получающего информацию от двухмерной поверхности сетчатки, подобна задаче разбиения участка первичной соматосенсорной коры, получающей информацию от двухмерной поверхности кожи. Даже слуховая система может использовать этот фокус, потому что сигналы, представляющие различные частоты (звуки определенной высоты), рождаются в одномерной мембране внутреннего уха, а мозг трактует высоту в слуховых ощущениях так же, как пространство в зрении и осязании.

Однако этот фокус может и не пригодиться больше нигде в мозге. Обонятельная система, например, формирует связи, с помощью совершенно иной технологии. Если зрение, слух и осязание организованы согласно месту сенсорной коры, в которое прибывают сигналы от органов чувств, то запахи приходят смешанными и анализируются с точки зрения их химического состава, причем каждый компонент определяется особым рецептором в носу. Каждый рецептор присоединен к нейрону, несущему сигнал в мозг, и в данном случае геном действительно использует тысячи генов, связывая аксоны с соответствующим местом в мозге — отдельный ген для каждого аксона. При этом он замечательным способом экономит гены. Белок, производимый каждым геном, используется дважды: сначала в носу, как рецептор для определения запахов в воздухе, а затем в мозге, как маркер для конца соответствующего аксона, направляющий его к нужной точке обонятельной луковицы51.

Задача создания связей отличается и в других частях мозга, например в продолговатом мозге, генерирующем глотательный рефлекс и другие рефлекторные действия, в амигдале, отвечающей за страх и другие эмоции, в вентромедиальной фронтальной коре, вовлеченной в социальное мышление. Техника «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» может быть идеальным методом для сенсорных карт и других структур, которые должны просто дублировать информацию о мире или о других частях мозга, таких как первичная сенсорная кора для зрения, слуха и осязания. Но другие области мозга, выполняющие такие функции, как обоняние, глотание, избегание опасности или завоевание друзей, должны быть связаны с помощью более сложных технологий. Это только следствие того главного аргумента, с которого я начал эту главу: внешняя среда не может указывать различным частям организма, каковы их цели.

Доктрина экстремальной пластичности использует пластичность первичной сенсорной коры как метафору того, что якобы происходит в мозге повсеместно. Как показывает изложенное выше, это не очень хорошая метафора. Если пластичность сенсорной коры символизирует пластичность психической жизни в целом, как легко было бы изменить то, что нам не нравится в себе или в других людях! Возьмем пример, далекий от зрения, — сексуальную ориентацию. Большинство гомосексуальных мужчин впервые чувствуют влечение к другим мужчинам примерно во время первых гормональных изменений, предшествующих пубертату. Никто не знает, почему некоторые мальчики становятся геями, — причиной могут быть гены, влияние гормонов во время внутриутробного периода, другие биологические причины, а также случайности, но я сейчас не столько о том, как становятся геями, а о том, как становятся гетеросексуальными. В менее толерантном прошлом несчастные геи иногда приходили к психиатрам (или их заставляли обращаться к ним) за помощью в изменении сексуальной ориентации. Даже сегодня некоторые религиозные организации пытаются заставить своих членов-геев «выбрать» гетеросексуальность. Чего только им не предлагали: психоанализ, спекуляции на чувстве вины, техники обусловливания, использующие безупречную логику «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» (например, их заставляли смотреть на иллюстрации в журнале Playboy во время сексуального возбуждения). Ни одна из техник не имела успеха52. За исключением нескольких сомнительных примеров (которые, вероятно, были скорее результатом сознательного самоконтроля, чем действительным изменением в желаниях), сексуальная ориентация большинства геев не может быть изменена внешним воздействием. Некоторые части мозга просто не пластичны, и никакие открытия насчет того, как образуются связи в первичной сенсорной коре, этого не изменят.

 

* * *

 

Чем же на самом деле занят мозг, когда в нем происходят изменения, которые мы называем пластичностью? Один из комментаторов назвал это «мозговым эквивалентом Христа, превращающего воду в вино», и, следовательно, опровержением любой теории, предполагающей, что части мозга специализируются в процессе эволюции53. Те же, кто не верит в чудеса, настроены скептически. Нервная ткань — не волшебная субстанция, способная принимать любую форму, а механизм, подчиняющийся причинно-следственным связям. Если мы посмотрим на выдающиеся примеры пластичности поближе, то увидим, что в этих изменениях нет никаких чудес. В каждом случае измененная кора не делает ничего кардинально отличного от того, что она делает обычно.

Большинство демонстраций пластичности представляют собой преобразование карты первичной сенсорной коры. Область мозга, отвечавшая за ампутированный или парализованный палец, может использоваться соседним пальцем, или же область мозга, отвечающая за палец, который постоянно стимулируется, расширяет свои границы за счет соседей. Способность мозга заново оценивать входные сигналы примечательна, но способ обработки информации фундаментально при этом не меняется: кора, которая отвечает теперь за другую часть тела, по-прежнему обрабатывает такие же данные: например, о поверхности кожи или об углах сочленений. И представление числа или части зрительного поля не может расти до бесконечности, неважно, с какой силой оно стимулируется, — этому помешает сложная сеть нейронных связей в мозге54.

Как расценивать использование зрительной коры для обработки шрифта Брайля у слепых людей? На первый взгляд это выглядит как настоящее превращение. Но может быть, это и не так. Еще не описано случая, чтобы любая способность заняла любую свободную зону коры. Чтение по Брайлю может использовать анатомию зрительной коры тем же способом, каким это делает зрение.

Нейроанатомы уже давно знают, что волокон, несущих информацию в зрительные зоны коры от прочих областей мозга, не меньше, чем волокон, передающих информацию от глаз55. Эти иерархические связи выполняют несколько функций. Они направляют внимание на какую-то часть зрительного поля, или координируют зрение с другими ощущениями, или группируют пиксели по областям, или формируют психические образы (визуализацию вещей в уме)56. Слепые люди могут просто использовать эти вшитые по умолчанию иерархические связи для того, чтобы читать шрифт Брайля. Возможно, они «представляют» последовательности точек, когда ощущают их, подобно тому как человек с завязанными глазами воображает объекты, которые он держит в руках, — хотя, конечно, гораздо быстрее. (Предыдущие исследования установили, что и у слепых людей есть психические представления — возможно, даже зрительные образы, — содержащие пространственную информацию57.) Зрительная кора отлично подходит для выполнения операций, необходимых для чтения шрифта Брайля. Глаза зрячего человека сканируют обстановку, передавая детали в центральную ямку сетчатки, обладающую высокой разрешающей способностью. Это очень похоже на перемещение пальцев вдоль линии Брайля и передачу мелких деталей с помощью высокой разрешающей способности кожи на их кончиках. Так что зрительная система у слепых людей может функционировать почти так же, как и у зрячих, несмотря на отсутствие сигнала от глаз. Годы тренировки в воспроизведении образов мира, ощущаемого пальцами, и внимание к деталям шрифта Брайля учат зрительную кору максимально использовать врожденно запрограммированные сигналы, поступающие от других частей мозга.

Так же и в случае с глухотой: один из органов чувств берет контроль над подходящими нейронными цепями, а не просто переезжает на свободную территорию. Лаура Петитто и ее коллеги обнаружили, что глухие люди используют верхнюю извилину височной доли (область рядом с первичной слуховой корой), чтобы распознавать элементы языка жестов, так же как и слышащие используют ее, чтобы обрабатывать звуки разговорной речи. Они обнаружили, что глухие используют латеральную префронтальную кору для извлечения жестов из памяти, как и слышащие используют ее для припоминания слов58. И это не удивительно. Лингвистам давно известно, что структура языка жестов очень похожа на структуру обычной речи. Там есть слова, грамматика и даже фонологические правила, с помощью которых из бессмысленных жестов составляются осмысленные знаки, подобно тому как правила разговорной речи комбинируют бессмысленные звуки в осмысленные слова59. Более того, отчасти модульный характер имеет и разговорная речь: представления для слов и правил могут быть отделены от систем ввода-вывода, которые соединяют их с ушами и ртом. Простейшая интерпретация, предложенная Петитто и ее коллегами: зоны коры, используемые теми, кто говорит на языке жестов, изначально предназначены не для речи как таковой, а для языка (слов и правил) и выполняют те же функции, что и у слышащих людей.

Позвольте мне теперь обратиться к самому поразительному примеру пластичности: к «перемонтированным» хорькам, чьи глаза были связаны со слуховыми зонами таламуса и коры, что заставило эти зоны работать, подобно зрительным. Но даже и здесь вода не превращалась в вино. Сур и его коллеги обратили внимание на то, что перенаправленный сигнал изменил не существующие в слуховой коре связи, а только силу синаптических связей. В результате они обнаружили множество различий между переоснащенной слуховой корой и нормальной зрительной60. Репрезентация зрительного поля в слуховой коре была более нечеткой и дезорганизованной, поскольку эти ткани предназначены для слухового, а не для зрительного анализа. Карта зрительного поля, например, была более четкой в направлении справа налево, чем в направлении вверх-вниз. Это потому, что направление право-лево отображалось на оси слуховой коры, которая у нормальных животных отображает различные звуковые частоты и поэтому получает от внутреннего уха сигналы, четко организованные по высоте звука. Но направление верх-низ представлено на перпендикулярной оси слуховой коры, которая обычно получает большое количество сигналов одинаковой частоты. Сур также заметил, что связи между первичной слуховой корой и другими слуховыми зонами мозга (эквивалент диаграммы связей в зрительной системе) не изменялись из-за поступления новых сигналов.

Так что вид сигнала может настроить часть сенсорной коры так, чтобы она была способна обрабатывать эти сигналы, но только в пределах уже существующих между нейронами связей. Сур предположил, что слуховая кора хорьков вообще оказалась способной обрабатывать визуальную информацию, потому что определенные виды обработки информации, вероятно, полезно выполнять непосредственно на входе сенсорных сигналов, неважно — зрительных, слуховых или тактильных:

 

С этой точки зрения одна из функций сенсорного таламуса или коры — выполнять определенные стереотипные операции над входными сигналами, независимо от их модальности (зрение, слух или осязание); конкретный тип сенсорного сигнала, разумеется, обеспечивает основную информацию, которая передается и обрабатывается… Если нормальная организация основных слуховых структур не изменена зрительными сигналами или, по крайней мере, не изменена значительно, мы можем ожидать, что некоторые операции, подобные операциям обработки зрительных сигналов, которые мы наблюдали у прооперированных хорьков, будут выполняться также и в слуховых проводящих путях нормальных животных. Другими словами, животные со зрительными сигналами, направленными в слуховые проводящие пути, заставляют нас по-новому взглянуть на некоторые операции, которые в нормальном состоянии должны выполняться в слуховом таламусе и коре61.

 

Предположение, что слуховая кора изначально приспособлена для анализа зрительных сигналов, не так уж неправдоподобно. Я упоминал, что частота (высота звука) в слуховом восприятии имеет много общего с пространством, когда речь идет о зрении. Мозг воспринимает источники звука разной высоты как объекты, расположенные в разных местах, и перепады высот звука трактует как движение в пространстве62. Это значит, что некоторые из операций зрительного анализа аналогичны операциям анализа слухового и могут быть выполнены, по крайней мере частично, посредством однотипных нейронных связей. Сигналы от ушей представляют звуки различной частоты, сигналы от глаз — точки различной локализации. Нейроны сенсорной коры (и зрительной, и слуховой) принимают информацию от соседних входных волокон и выделяют из них простые паттерны. Поэтому нейроны слуховой коры, которые обычно определяют повышение или понижение тона, его богатство и чистоту, а также местоположение источника звука, у «перемонтированных» хорьков автоматически были способны определять линии определенного наклона, место и направление движения.

Я не хочу сказать, что первичная слуховая кора может без подготовки справиться со зрительными сигналами. Она все же должна настроить свои синаптические связи в ответ на вид сигнала. Прооперированные хорьки — замечательная демонстрация того, как развивающаяся сенсорная кора организует сама себя в превосходно функционирующую систему. Но, как и другие примеры пластичности, это не доказывает, что сигналы от органов чувств могут переделать аморфную кору и заставить ее делать все что заблагорассудится. Кора имеет врожденную структуру, которая позволяет ей выполнять определенные виды операций. Многие из примеров пластичности, скорее всего, демонстрируют только взаимодействие входного сигнала с этой структурой.

 

* * *

 

Каждый, кто смотрел канал Discavery, видел кадры, на которых детеныш антилопы гну или зебры сразу после рождения ковыляет на подгибающихся ножках минуту или две, а потом весело скачет вокруг матери, уже полностью контролируя движения и владея всеми своими ощущениями и импульсами. Это происходит так быстро, что никакой организованный внешний опыт просто не успел бы воздействовать на его мозг, а значит, обязательно должны существовать генетические механизмы, способные структурировать мозг в период внутриутробного развития. Нейроученые знали об этом задолго до того, как пластичность вошла в моду. Уже первые исследования развития зрительной системы, проведенные Дэвидом Хьюбелом и Торсеном Визелем, показали, что почти готовая микросхема закладывается в мозгу обезьян к моменту рождения63. И даже их известные эксперименты, продемонстрировавшие, что зрительная система кошек может быть изменена внешними сигналами, если их воздействие приходится на критический период развития (например, при содержании в полной темноте, или внутри полосатого цилиндра, или с принудительно закрытым глазом), показывают только, что опыт необходим для поддержания зрительной системы в рабочем состоянии и для ее тонкой настройки в процессе роста животного. И они не доказывают, что опыт необходим для создания связей в мозге.

В самом общем виде мы понимаем, как мозг компонуется под руководством генов64. Даже до формирования коры нейроны, которые должны строить определенные области, уже организованы в «прототипную карту». Каждая область этой карты состоит из нейронов с различными свойствами, с молекулярными механизмами, которые привлекают различные входные волокна, и различными способами ответа на входной сигнал. Аксоны притягиваются и отталкиваются разными видами молекул, растворенных в окружающих жидкостях или прикрепленных к мембранам клеток. И в разных частях растущей коры экспрессируются различные наборы генов. Нейроученый Лоуренс Катц сетовал, что идея «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» стала «догмой», мешающей нейроученым исследовать эти генетические механизмы в полном объеме65.

Но взгляды меняются, и последние открытия показывают, как части мозга могут самоорганизовываться без поступления информации от органов чувств. В экспериментах, которые журнал Science назвал «еретическими», команда Катца удаляла один или оба глаза у развивающихся хорьков, лишая зрительную кору каких-либо сигналов извне. Тем не менее зрительная кора строила связи с глазами по стандартной схеме66.

Опыты над генетически измененными мышами дали особенно важные подсказки, потому что удаление одного гена дает более точный результат, чем традиционные приемы химического воздействия на нейроны или операции на мозге. Одна группа исследователей вывела мышь, чьи синапсы были полностью выключены, и нейроны не могли обмениваться сигналами. Тем не менее ее мозг развивался довольно нормально, формируя слои, проводящие пути и синапсы там, где нужно67. (Мозг быстро дегенерировал после рождения, еще раз доказав, что активность нейронов может быть больше важна для поддержания работоспособности мозга, чем для его построения.) Другая команда создала мышь с неработающим таламусом, лишая кору его сигналов полностью. Однако кора развилась нормально, со всеми слоями и областями, каждый — со своим набором работающих генов68. Третье исследование, наоборот, экспериментировало с мышами, лишенными гена, который строит молекулярные цепи, помогающие организовать мозг, включая другие гены в определенных местах. Исчезновение гена повлияло значительно: границы между областями коры были серьезно деформированы69. Эти исследования, таким образом, показывают, что гены могут быть важнее для организации коры больших полушарий, чем нейроны и их активность. Без сомнения, активность нейронов играет роль (в зависимости от биологического вида, стадии развития и части мозга), но это только одна из возможностей мозга, а не источник его структуры.

А как насчет нашего вида? Вспомним недавние близнецовые исследования, показавшие, что разница в строении коры, особенно в количестве серого вещества в различных ее зонах, контролируется генами, а следовательно, то же самое верно и для разницы в интеллекте и других психологических чертах70. Примеры пластичности человеческого мозга не противоречат его фундаментальной генетической организации. Один из наиболее цитируемых примеров пластичности у людей и обезьян — то, что кора головного мозга, первоначально предназначенная для ампутированной или парализованной части тела, может переключиться на другую часть тела. Но тот факт, что входной сигнал меняет уже готовый и функционирующий мозг, еще не значит, что этот сигнал может формировать мозг в процессе развития. Большинство ампутантов испытывают фантомные ощущения: яркие, детальные галлюцинации. Невероятно, но довольно многие из тех, кто уже родился без конечности, тоже переживают подобные наваждения71. Они способны описать анатомию отсутствующей конечности (например, сколько пальцев чувствуют на несуществующей ноге), им даже может казаться, что они жестикулируют фантомными руками во время разговора. Одна девочка решала арифметические задачи, «загибая пальцы» на своей фантомной руке! Психолог Рональд Мелзак, описавший множество подобных случаев, предположил, что мозг содержит врожденную «нейроматрицу», распределенную между несколькими корковыми и подкорковыми зонами и занятую репрезентацией тела.

Впечатление, что человеческий мозг бесконечно пластичен, подкрепляется историями детей, которые порой восстанавливаются после ранних повреждений мозга. Однако существование церебрального паралича (пожизненных трудностей контроля движений и речи, причина которых — врожденные дефекты или ранние повреждения мозга) показывает, что даже пластичность детского мозга имеет жесткие пределы. Наиболее заметное свидетельство экстремальной пластичности у людей — то, что иногда дети вырастают практически нормальными даже после хирургического удаления во младенчестве одного из полушарий целиком72. Однако это — особый случай. Возможно, так происходит потому, что мозг приматов по большей части симметричный орган. Обычная человеческая асимметрия (речью управляет преимущественно левое полушарие, пространственными ощущениями и некоторыми эмоциями — в основном правое) наложена на практически симметричный дизайн. И было бы неудивительно, если бы полушария были генетически запрограммированы обладать в целом похожими возможностями, но и небольшими различиями, позволяющими каждому полушарию специализироваться в одних талантах, оставив другие на долю соседа. С потерей одного из полушарий второму приходится использовать свои способности на полную катушку.

Но что случится, если ребенок потеряет часть коры в обоих полушариях, так что ни одно из них не сможет выполнять работу другого? Если области коры взаимозаменяемы, пластичны и организованы воздействием входных сигналов, уцелевшая часть коры должна взять на себя функции поврежденной. Ребенок может быть несколько заторможен, потому что ему придется обходиться меньшим количеством мозговой ткани, но он должен обладать полным набором человеческих способностей. Однако этого не происходит. Несколько десятилетий назад неврологи наблюдали мальчика, пострадавшего от временной гипоксии мозга и вследствие этого потерявшего языковые области левого полушария и зеркально расположенные области правого. И хотя, когда случилось несчастье, ему было всего десять дней от роду, он рос, постоянно испытывая трудности в речи и понимании73.

Это исследование, как и многие другие в детской неврологии, нельзя назвать безупречным с научной точки зрения, но недавнее изучение двух других умственных способностей подтверждает, что мозг ребенка может быть не настолько пластичен, как многие думают. Психолог Марта Фарах и ее коллеги недавно рассказали о 16-летнем мальчике, который сразу после рождения перенес менингит, повредивший его зрительную кору и нижнюю часть обеих височных долей мозга74. Когда такое случается со взрослыми, они теряют способность узнавать лица, с трудом различают животных, однако обычно понимают слова, узнают инструменты, мебель, различают формы. У мальчика был тот же самый синдром. И хотя он вырос с нормальным вербальным интеллектом, совершенно не мог распознавать лица. Не узнавал даже фотографии актеров из своего любимого телесериала «Пляжный патруль», который смотрел каждый день по часу в течение полутора лет. При отсутствии нужных «линий передач» в мозге ни множество увиденных в течение 16 лет лиц, ни наличие большого количества доступной коры не смогли обеспечить его базовой человеческой способностью различать людей по их внешности.

Нейроученые Стивен Андерсон, Ханна и Антонио Дамасио и их коллеги недавно протестировали двух молодых людей, в детстве пострадавших от повреждения вентромедиальной и орбитофронтальной коры75. Эти части мозга расположены над глазами и важны для эмпатии, социальных навыков и самоконтроля (как мы знаем из случая Финеаса Гейджа, железнодорожного рабочего, чей мозг был пронзен металлическим прутом). Оба ребенка оправились от травм, воспитывались в стабильных семьях с нормальными братьями и сестрами, с образованными родителями и выросли во взрослых с обычными IQ. Если бы мозг действительно был однородным и пластичным, здоровые его части должны были бы быть сформированы нормальным социальным окружением и взяли на себя функции поврежденных частей. Увы, этого не случилось ни с одним из них. Девушка, которая попала под машину в возрасте 15 месяцев, ребенком совершенно не подчинялась дисциплине, игнорировала наказания и бесконечно лгала. Будучи подростком, воровала в магазинах и у родителей. У нее не было друзей, она не испытывала ни сочувствия, ни раскаяния и совершенно не интересовалась собственным ребенком. Другой пациент, молодой человек, потерял те же части мозга из-за опухоли в трехмесячном возрасте. Он также вырос вспыльчивым и безынициативным, воровал и не имел друзей. Неприятности не ограничивались плохим поведением. Несмотря на нормальный IQ, оба испытывали затруднения в разрешении простых моральных проблем. Они, например, не могли ответить, что нужно делать людям, поспорившим из-за того, какой телеканал смотреть, или решить, должен ли мужчина украсть лекарство, чтобы спасти свою умирающую жену.

Эти случаи не только развенчивают доктрину экстремальной пластичности, они бросают вызов генетикам и нейроученым XXI века. Каким образом геном приказывает развивающемуся мозгу разграничивать нейронные сети, предназначенные для решения таких абстрактных задач, как различение лиц или внимание к интересам других людей?

 

* * *

 

«Чистый лист» дал свой последний бой, однако, как мы видим, его последние научные бастионы оказались иллюзией. Возможно, количество генов в человеческом геноме меньше, чем ожидали биологи, но это показывает только, что число генов не имеет прямого отношения к сложности организма. Возможно, коннекционистские нейросети могут объяснить некоторые из составных блоков мышления, но они недостаточно мощны для того, чтобы самостоятельно овладеть мышлением или речью; для этого их нужно специальным образом спроектировать заранее. Нейропластичность — не волшебная всемогущая сила мозга, а набор инструментов, помогающих превратить мегабиты генома в терабиты мозга, заставляющих сенсорную кору отвечать на внешние сигналы соответствующим образом и реализовывающих процесс научения.

Таким образом, геномика, нейросети и нейропластичность прекрасно вписываются в картину человеческой природы, которая стала вырисовываться в последние десятилетия. Конечно, это не та природа, которая жестко запрограммирована, невосприимчива к внешнему воздействию, свободна от культуры или изначально наделена мельчайшими деталями каждого чувства или понятия. Но это природа, достаточно богатая для того, чтобы отвечать необходимым требованиям: видеть, двигаться, планировать, говорить, сохранять жизнь, понимать смысл происходящего вокруг и согласовывать свои действия с другими людьми.

Затишье после финального боя «чистого листа» — хорошее время для того, чтобы сформировать альтернативную концепцию. И вот мое краткое изложение доказательств существования сложной человеческой природы: некоторые из них повторяют аргументы, изложенные в предыдущих главах, другие предваряют аргументы последующих.

Простая логика говорит, что не может быть научения без врожденных механизмов научения. Эти механизмы должны быть достаточно сильны, чтобы обеспечивать все виды научения, доступные человеку. Теория научения — математический анализ того, как научение может работать в принципе, — гласит, что из конечного набора входных данных можно вывести бесконечное число обобщений76. Предложения, которые слышит ребенок, он может использовать по-разному: повторять вслух, составлять комбинации слов с тем же соотношением глаголов и существительных или же анализировать лежащую в их основе грамматику и формулировать высказывания, отвечающие ее правилам. Наблюдение за процессом мытья посуды с равным успехом может побудить обучающегося попытаться отмыть тарелки дочиста или просто позволять теплой воде струиться по пальцам — и то и другое логично. Однако успешный ученик должен делать из входных сигналов существенные умозаключения, отсекая несущественные. Это подтверждают и исследования искусственного интеллекта. Компьютеры и роботы, запрограммированные на выполнение человеческих умений, заведомо должны быть оснащены большим количеством сложных модулей77.

Эволюционная биология показала, что сложные адаптации повсеместны в живой природе, а естественный отбор способен развить даже сложные мыслительные и поведенческие приспособления78. Исследования поведения животных в естественных условиях показывают, что биологические виды по своей природе отличаются один от другого побуждениями и способностями; и некоторые из них (например, навигация по звездам или создание запасов пищи) требуют сложной и специализированной нервной системы79. Изучение людей с точки зрения эволюции привело к выводу, что многие психологические особенности (такие, как предпочтение жирной пищи, стремление к социальному статусу или рискованным сексуальным контактам) лучше отвечают эволюционным требованиям окружающей среды из нашего давнего прошлого, чем актуальным требованиям современности80. Антропологические обзоры демонстрируют, что сотни универсалий, касающихся каждого аспекта жизненного опыта людей, красной нитью проходят через все мировые культуры81.

Когнитивисты обнаружили, что разные виды репрезентации и процессы используются в разных областях знаний, таких как слова и правила в языке, представления о стабильности объектов для понимания материального мира или теория разума для понимания других людей82. Психология развития показала, что отдельные способы интерпретации опыта вступают в строй на самых ранних этапах жизни: младенцы уже обладают базовыми представлениями об объектах, числах, лицах, инструментах, языке и других областях человеческого мышления83.

Человеческий геном содержит огромное количество информации и в генах, и в некодирующих частях ДНК, и она управляет созданием сложного организма. Все чаще получается привязать конкретные гены к конкретным аспектам мышления, языка и личности84. Разница в психологических чертах часто имеет своей причиной генетические различия: идентичные близнецы похоже больше, чем неидентичные, биологические братья и сестры похожи больше, чем приемные, неважно, выросли они в одной семье или в разных85. Темперамент и личностные черты проявляются в раннем детстве и остаются практически неизменными на всем протяжении жизни86. В рамках одной культуры личностные черты и интеллект очень мало подвержены влиянию семейного окружения: дети, выросшие в одной семье, похожи в основном из-за того, что делят общие гены87.

Наконец, нейронаука демонстрирует, что базовая архитектура мозга развивается под контролем генов. Несмотря на важность научения и нейропластичности, системы мозга демонстрируют признаки врожденной специализации и не могут произвольно заменять одна другую88.

В этих трех главах я подвел итог современному научному взгляду на сложную природу человека. Оставшаяся часть книги посвящена ее значению и последствиям.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: