§ 18. Биологические проблемы мышления

§ 18. Биологические проблемы мышления

Обладатели крупного мозга становятся своеобразными заложниками его размеров. Нравится или не нравится животному, но в большом количестве нейрональных связей постоянно фиксируется повседневная информация о внешнем мире и внутреннем состоянии (рис. I-23). Чем больше мозг, тем разнообразнее информация и дольше она в нём хранится. Казалось бы, львы в стабильном прайде не отличаются высокой активностью. При самой пассивной форме поведения и увеличении продолжительности сна до 2/3 сут мозг всё равно продолжает активно работать. Он накапливает информацию и непрерывно образует новые связи между нейронами. Нейроны коры каждые 2–3 дня формируют новый синапс, а один раз в 1,5 мес — небольшую коллатераль. При этом примерно столько же старых связей разрушается. Иначе говоря, мозг непрерывно изменяет материальную базу нашего мышления. Даже полное бездействие в конце концов приведёт к формированию случайного набора нервных связей, который вызовет неожиданное и совершенно «немотивированное» поведение. На самом деле «мотивация» была, но она не связана с неким определённым индивидуальным опытом или конкретным событием.

Побуждение к действию возникло из-за вновь образованных межнейронных связей. Они случайно соединили разнообразные хранилища образов, слуховых стимулов, запахов и моторных навыков. Появилась доныне не существовавшая связь между явлениями, что побудило животное или человека к формально «немотивированному» действию. Мозг с огромным количеством морфогенетически активных нейронов непрерывно создаёт новые связи. Он неизбежно будет накапливать и утрачивать различные сведения, а поведение станет непроизвольно меняться.

Хранение информации автоматически приводит к её сравнению со следующей порцией аналогичных сведений. Даже ежедневная информация об одном и том же пастбище и результатах поглощения травы различается у каждой конкретной коровы. Элементарное сравнение приводит её на поле с молодыми всходами, а не в сосновый лес.

Допустим, что в памяти существуют три явления (стрелки), которые представлены в виде четырёхклеточных нейронных комплексов: а-в. В них хранится информация от трёх органов чувств: зрения, обоняния и вкуса. Каждый тип информации обозначен собственным цветом стрелок. Мозг пытается связать разнородную информацию, что приводит к перераспределению потока крови и образованию новых связей. Формируются связи внутри и между комплексами. Они позволяют сигналам одного комплекса переходить в поле другого и «сравниваться». Идентичность движения сигнала рассматривается как сходство явлений, что позволяет сопоставить активности различных органов чувств и связать события между собой. Это решение первичной задачи сравнения, а новые пути дают вариабельность ответов. На основании интеграции движения сигналов возникает совершенно новая система связей (красные стрелки), которая является решением проблемы, известной как инсайт, или озарение — неожиданное решение возникшей проблемы.

Сравнительный подход заставляет копытных решать проблему питания при помощи перебора и сравнения вариантов, сохраняющихся в памяти. Поскольку в поисках травы они вынуждены переходить с места на место, возникает ещё один компонент сравнения — пространство (место, где был съеден корм). Сравнение пастбищ позволяет передвигаться от плохих мест кормёжки к хорошим, что и лежит в основе многих сезонных миграций. Однако все перечисленные события развиваются в рамках наследуемых видоспецифических форм поведения. Эти формы хорошо адаптированы к изменяющимся условиям из-за развитых органов чувств и обширной памяти. О мышлении в описанной ситуации говорить не приходится, но суть морфогенетической активности мозга от этого не меняется. Память и способность нейронов образовывать новые связи лежат в основе как творческого мышления, так и поиска свежей луговой травы.

Поиск новых решений начинается только тогда, когда складывается неразрешимая в рамках видоспецифического поведения ситуация. Заставить мозг затрачивать дополнительную энергию на поиск пищи можно только тогда, когда все ресурсы перебора стандартных вариантов исчерпаны. С этого момента начинается индивидуальное решение возникших проблем. Индивидуальный подход определяется вариабельностью нервной системы. Эти особенности в стабильных условиях среды остаются невостребованными, но могут лучше всего проявиться в необычной ситуации. Если животное или человек не может применить стандартного решения, то начинается процесс мышления.

Мышление как поиск новых решений возникающих биологических проблем состоит из нескольких параллельных процессов. Его базой является память, которая должна охватывать достаточно много разнообразных явлений, имеющих какое-либо отношение к решаемой проблеме. По сути это циклическая активность передачи информационных сигналов в специализированных нейронных комплексах.

Комплексы, или сети, нейронов содержат разнообразные потоки постепенно стирающейся информации. Если она касается одного вопроса, то может частично перекрываться, проходя по одним и тем же клеткам (см. рис. 23). Нахождение нового решения заключается в образовании новых систем связей между уже существующими в памяти системами нейронных комплексов. Если такая связь устанавливается, то появляется новая, неожиданная цепь взаимодействий. Эта система связей возникает не как память, обслуживающая органы чувств, а как компиляция уже хранящихся взаимодействий (см. рис. I-23). Понятно, что установление связей может происходить как по кратковременному, так и по долговременному типу. Если связи оказываются кратковременными, то и новая система взаимодействий может оказаться неустойчивой и быстро разрушиться. При возникновении долговременных связей новая сеть нейронных взаимодействий может стать долгоживущей или даже вытеснить предшествующую цепь. Для человека это может выражаться в том, что называют ассоциациями. Какое-либо явление или предмет постоянно связывается с событиями или воспоминаниями, которые не имеют к нему никакого отношения.

Формирование новых коммуникационных цепей может приводить к появлению как адекватных, так и неадекватных вариантов поведения. У рептилий успешность найденного решения обычно проверяется в действиях. Птицам и млекопитающим свойственна небольшая отсроченность действий, во время которой происходит проверка неожиданного варианта поведения. Проверка осуществляется сравнением с имеющимися в памяти циклами активности нейронов или моделированием последующих событий. Если расхождения в цикличной активности нейронов с имеющимися вариантами невелики, то поведенческий проект реализуется. Существенные расхождения вызывают отсрочку действия или его полную отмену. Следовательно, мышление — это процесс, навязанный мозгу постоянно протекающим морфогенезом случайного образования и разрушения нейронных связей. Морфогенетическая активность нейронов врождённая. Она необходима для запоминания нужной информации, поступающей от рецепторных систем организма, и выбора моторной активности. Постепенно в мозге накапливаются сети медленно затухающих контактов нейронов, содержащих разнообразную информацию. При необычных обстоятельствах между этими сетями могут формироваться внутренние связи. Появление таких связей объединяет ранее разобщённые сети и приводит к возникновению новых нейронных сетей. Такие функциональные сети не могут сформироваться на основе запоминания информации, идущей от органов чувств. Они ассоциативны по природе и являются результатом интеграции автономных явлений в головном мозге.

Отвечая на философский «гносеологический вопрос» о мышлении, можно сказать, что он имеет «приятную» историческую ценность. Проблема мышления решается с помощью двух параллельных процессов: априорных способностей нейронов образовывать связи и апостериорных возможностей мозга, который может получать и накапливать информацию о внешнем мире. Эти явления удаётся разделить и противопоставить друг другу только умозрительно. Реальных оснований Для натурфилософских конфликтов одноимённых процессов пока не Установлено.

Следует напомнить, что мышление — ещё более затратный процесс, чем элементарное запоминание. Организм животного и человека тщательно избегает малейших намёков на любую деятельность мозга, прямо не связанную с пищей или размножением. Затраты мозга на поиск нестандартных поведенческих решений могут быть огромны, а результаты сомнительны. Выгода от мышления столь биологически эфемерна, что его старается избегать даже человек. Вся социальная структура сообществ животных и человека построена так, чтобы мышление как процесс поиска новых решений старых проблем не могло реализовываться в стабильных условиях среды. Иначе говоря, мышление — не постоянное свойство млекопитающих, а резервная система. Она возникла как артефакт способности нейронов образовывать и разрушать связи между собой. Пока головной мозг был маленький, а нейронов немного, эти свойства нервных клеток приводили только к элементарному запоминанию и сравнению результатов собственной активности. Когда же мозг стал большим, а число нейронов — составляющим миллиарды, свойства нейронов сыграли с млекопитающими злую шутку. Возникла устойчивая и изощрённая память, а на её основе — способность к сравнению и установлению скрытых связей между явлениями и предметами. Механизм мышления оказался для мозга затратным и биологически сомнительным, поэтому животные и человек всячески избегают использования этого свойства мозга в стабилизированной среде обитания. Однако в мышлении проявляются кое-какие преимущества, когда стабильность среды нарушается. Тогда любая нестандартность поведения может изменить жизнь особи в лучшую или худшую сторону. Такая нестандартность должна быть, иначе выживание будет зависеть от случайности. По-видимому, появлением мыслящих существ мы обязаны очень нестабильной среде и длительным вынужденным затратам мозга, когда-то «культивировавшего» этот странный артефакт.