Мозг материален: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Вторая группа историй была связана с моралью, но к ним все же можно было относиться отстраненно. Например, вы находитесь на ночном дежурстве в больнице. Из-за аварии в соседнем здании в вентиляционную систему больницы попал ядовитый дым. Если вы ничего не предпримете, то он попадет в палату, где спят три пациента, и все они погибнут. Единственное, что вы успеваете сделать, – повернуть переключатель в вентиляционной системе, чтобы дым ушел в другую палату. Но в этой палате тоже спит человек. Правда, всего один. Стали бы вы перенаправлять поток дыма?

Третья группа – истории, к которым относиться отстраненно уже сложнее. Вашему городу угрожает террорист. Он уже заложил бомбу в каком‐то людном месте и собирается ее взорвать. Ваша единственная возможность отговорить его от этого шага связана с тем, что вы захватили его сына-школьника. Вы можете обратиться к террористу по видеосвязи и перед камерой сломать руку его ребенку, угрожая сломать и вторую, если террорист не остановится. Стали бы вы ломать руку сыну террориста, чтобы предотвратить смерть множества людей?

Большинство людей склоняется к тому, чтобы собрать 20 бушелей репы. А также и к тому, чтобы спасти трех человек, пожертвовав одним (мы ничего про них не знаем, кроме количества, и никаких альтернативных решений у нас, по условиям задачи, нет). Что же касается третьей разновидности – персональных моральных дилемм, – то здесь только около 20 % людей соглашаются брать на себя такую ответственность. Остальные говорят: “Нет, я не буду этого делать”. Если только мы не говорим о группе испытуемых с повреждениями вентромедиальной префронтальной коры. Среди них на собственноручное насилие ради объективного общественного блага теоретически согласны около половины.

То есть повреждения вентромедиальной префронтальной коры делают человека более склонным к утилитаризму – направлению этики, предполагающему, что судить о поступках нужно по их результатам. Не очень важно, что Грейс хотела отравить подругу. Важно, что подруга осталась жива. Не очень важно, что вы сломаете руку ни в чем не повинному школьнику. Важно, что это поможет спасти много людей.

В принятии решений важны эмоции. Чтобы эмоции были важны, нам нужно их чувствовать и осознавать. Эту способность можно нарушить, и тогда воспринимаемая реальность будет выглядеть по‐другому.

Увидеть мир в красках

Кстати, о том, как выглядит реальность. Я так много рассказываю вам про работу зрительной системы, потому что именно на ее примере удобнее всего демонстрировать, что общие принципы работы мозга проявляются на всех уровнях его организации – не только при взаимодействии крупных отделов, но и при взаимодействии единичных клеток. Мы уже много говорили в прошлой главе о том, что разные аспекты информации обрабатываются в мозге независимо и только потом, где‐то высоко, снова сливаются в единую картину. И говорили о том, что мозг устроен иерархически, что высшие командные центры собирают много данных от нижних отделов, и вычленяют из них самое важное, и могут давать обратную связь. Но мы еще не делали акцент на важном свойстве нейронных сетей: разные сигналы постоянно конкурируют друг с другом. И это тоже удобно для начала проиллюстрировать на примере зрения, на этот раз поговорим о восприятии цветов.

Переходили ли вы сегодня дорогу на зеленый свет? Я очень рада, что вы всё еще живы. Это не такая простая задача, как кажется.

Мы способны различать цвета, потому что у нас есть три типа клеток-колбочек, реагирующих на свет с разной длиной волны. Школьный учебник называет их синими, зелеными и красными, а университетский – реагирующими на короткие, средние и длинные световые волны, или просто S-, M- и L-колбочками (от слов short, medium и long). Такие названия более корректны, потому что максимум чувствительности так называемых “красных” колбочек находится примерно в районе 560 нанометров, а это далеко не красный цвет, это переход от зеленого к желтому. Они способны улавливать настоящий красный, но реагируют на него не так уж интенсивно. И главное, что их спектр чувствительности очень сильно перекрывается со спектром чувствительности зеленых колбочек (чей максимум как раз находится в области настоящего зеленого цвета, в районе 530 нм). Это означает, что когда вам на сетчатку попадает световая волна длиной 545 нанометров (вполне зеленая), то на самом деле зеленые и красные колбочки реагируют на нее примерно одинаково интенсивно. “Вижу зеленый!” – говорят одни. “Вижу красный!” – говорят другие. “Так переходить или не переходить через дорогу?” – недоумевает мозг. Точнее, недоумевал бы, если бы на этом уровне обработки информации все и останавливалось.

Если честно, процесс распознавания цвета в зрительной системе еще не изучен во всех деталях[276],[277] Дело в том, что полноценное цветовое зрение, с тремя видами колбочек, вообще не очень характерно для млекопитающих: оно появляется только у приматов, а работать с ними дорого и сложно. По-видимому, сосуществует несколько механизмов обработки информации, и они могут отличаться для разных цветов и для разных участков сетчатки. И все же в первом приближении мы не ошибемся, если скажем, что ключевую роль играет именно конкуренция между красными и зелеными колбочками[278].

Представьте себе ганглиозную клетку сетчатки, которая должна сообщать вышерасположенным отделам мозга, что в поле зрения появился красный цвет. Если бы она делала это просто на том основании, что зарегистрировала возбуждение красных колбочек, то ее сигнал был бы неточным, потому что они реагируют и на длины волн, близкие к зеленому цвету. Поэтому она не отправит сигнал выше до тех пор, пока не сопоставит информацию, приходящую и от красных, и от зеленых колбочек. При этом связи между ней и подчиненными клетками выплетены таким образом, чтобы любая активность красных колбочек возбуждала ганглиозную клетку, а любая активность зеленых – наоборот, тормозила бы генерацию сигналов. Эта клетка так и называется: L – M, “длинные волны минус средние волны”. Она реагирует на сигналы от красных колбочек, но тогда и только тогда, когда они сильнее, чем сигналы от зеленых. Одновременно на сетчатке присутствуют и ганглиозные клетки типа M – L, которые ведут себя противоположным образом – возбуждаются тогда, когда зеленые колбочки точно присылают больше сигналов, чем красные. По-видимому, клетки с точно такой же задачей сопоставления сигналов, переданных от колбочек, присутствуют и выше в иерархии, в латеральном коленчатом теле таламуса, а обобщение информации от клеток L – M и M – L заканчивается уже совсем высоко, в зрительной коре.

По поводу того, кто на каком уровне находится, вы мне особенно не доверяйте (потому что в большинстве статей, которые я читала, написано что‐то вроде “у наших коллег получилось так, а у нас по‐другому, но точно мы не уверены”), но общая идея, скорее всего, верна: клетки L – M активны тогда, когда красные колбочки верещат громче, чем зеленые, а M – L – наоборот. Следующая задача мозга – сопоставить активность от нескольких таких клеток. Если клетки L – M присылают интенсивные сигналы, а M – L в то же время хранят молчание, то на светофоре красный цвет и дорогу переходить не надо. Если M – L активны, а M – L молчат, то цвет зеленый и переходить дорогу можно. Возможна и третья ситуация, когда и те и другие клетки активны примерно одинаково. Это просто означает, что цвет не красный и не зеленый. Тут уже надо добавить к анализу информацию от синих колбочек, а если и это не прояснит ситуацию, то опереться на предшествующий жизненный опыт, то есть на сигналы от гиппокампа и нескольких областей коры, которые сообщат нам, что это банан, а значит, он желтый, независимо от того, какую искаженную информацию посылает нам сетчатка, например из‐за цветной лампы в помещении.

Я рассказываю об этом, чтобы подчеркнуть, что сопоставление интенсивности сигналов в мозге – это не метафора, не упрощение, а осязаемая реальность, которая определяется тем, как выплетены нейронные сети, как отдельные синапсы отправляют активирующие или тормозящие сигналы, с какой частотой посылают импульсы возбужденные нервные клетки.

На уровне целого мозга изучением этих процессов занимается нейробиология принятия решений, она же нейроэкономика. В России ее активнее всего развивают в Высшей школе экономики. Курс лекций Василия Ключарева Introduction to Neuroeconomics есть на сайте онлайн-образования Coursera.org, так что вы можете его пройти, даже если живете на краю света. Я вам очень рекомендую это сделать; мне довелось слушать эти лекции вживую, и это было самое сильное впечатление от всех шести лет моего студенчества. Отличных преподавателей в моей жизни было очень много, но редко бывает, чтобы после нескольких лекций по нейробиологии вы на много лет сохраняли чувство, что поняли про жизнь Вообще Все. По крайней мере, все, что имеет значение.

Арифметика жизни

В Стэнфордском университете работает нейробиолог Брайан Натсон. Широкую известность он приобрел, когда в 2001 году показал, что активность прилежащего ядра (“центра удовольствия”) прямо пропорциональна количеству денег, которые заработал испытуемый в простенькой экономической игре[279]. Тогда же был отмечен другой важный результат: если испытуемый потерял деньги, то на активности его прилежащего ядра это не отражается. Она примерно такая же, как и в тех раундах, где испытуемый просто ничего не выиграл. Задача прилежащего ядра – регистрировать удовольствие, огорчаемся мы другими отделами мозга.

Например, островковой корой. Про нее я вам раньше не рассказывала, но вообще‐то это один из важных участков мозга, связанных с эмоциями, особенно с негативными, такими как отвращение и грусть. Натсон показал, что она активируется, когда вы узнаете, что товар, который вам понравился, дорого стоит, и принимаете решение отказаться от покупки[280].

Если честно, все товары предлагались с большой скидкой (чтобы исследователи были уверены, что испытуемые хоть что‐то купят), но и количество денег было ограниченно. Каждый из 26 испытуемых получил на руки 20 долларов, и именно на них мог покупать товары, лежа в томографе. Все, что он приобрел, ему потом отдавали на самом деле. Все сэкономленные деньги тоже оставались у человека. Ассортимент был широким, а вещи полезными: беспроводные наушники (10 $), MP3‐плеер (15 $), книжка “Фрикономика” (4 $), все книжки о Гарри Поттере (7 $), бокалы для мартини с логотипом Стэнфорда (2 $) и так далее. Человеку показывали фотографию и название товара, затем добавляли на экран еще и цену, и надо было принять решение о покупке – на каждый этап отводилось по 4 секунды.

Самые яркие изменения в работе мозга наблюдались в трех отделах: прилежащем ядре, островковой коре и медиальной префронтальной коре[281]. Активность прилежащего ядра росла при виде тех товаров, которые человек впоследствии покупал, и снижалась (по сравнению с паузами, когда человек ожидал появления нового товара) при виде тех товаров, которые он не покупал. Активность островковой коры повышалась при предъявлении цены любого товара, но достоверно сильнее – в том случае, если человек отказывался от покупки. Медиальная префронтальная кора, по‐видимому, нужна для того, чтобы сопоставлять радость от товара и недовольство его ценой: ее активность росла с момента предъявления информации о цене и до принятия решения о покупке для тех товаров, которые человек в итоге приобретал, и наоборот, все это время падала для тех товаров, от покупки которых он отказывался. Существенно, что все эти изменения были настолько выражены, что по любому из них можно было предсказать, купит ли человек в итоге этот товар или нет.

Прилежащее ядро – отдел простой: видит шоколадку да и радуется. Медиальная префронтальная кора – отдел сложный: учитывает дополнительную информацию. Этот тезис подтверждается еще в одном нейроэкономическом эксперименте Натсона[282]. Люди, лежа в томографе, две секунды смотрели на круг или квадрат, перечеркнутый двумя линиями. Потом, после небольшой паузы, им на очень короткое время (не больше 360 миллисекунд) показывали белый квадрат, и они должны были очень быстро нажать на кнопку. Потом им сообщали, справились ли они с заданием и какова их награда. Если они в начале видели круг, то это означало, что у них есть шанс получить настоящие деньги; если квадрат – то успешное выполнение задания означало, что у них хотя бы не отнимут те деньги, которые они уже заработали. Положение вертикальной линии (справа, в середине или слева) означало размер вознаграждения или штрафа (0 $, 1 $ или 5 $), а положение горизонтальной – вероятность его получения (20, 50 или 80 %).

В тех раундах, где человек ожидал получить деньги, активность прилежащего ядра пропорциональна размеру вознаграждения – как и в любых других аналогичных экспериментах. В то же время активность медиальной префронтальной коры была пропорциональна не только размеру, но и вероятности ожидаемого вознаграждения.

Авторы этой и всех других статей по нейроэкономике постоянно используют слово computation, вычисление. Это правда очень похоже на арифметику: есть размер вознаграждения, есть его вероятность, одно надо умножить на другое. Или есть товар и его субъективная ценность, есть его цена, надо одно с другим сопоставить. Если вы когда-нибудь сталкивались с трудным жизненным выбором и ходили обсудить его с когнитивно-поведенческим психотерапевтом (из всех направлений психотерапии это больше всего похоже на коучинг), то вы знаете, что там заставляют делать примерно то же самое: занудно расписывать все доступные варианты со всеми их потенциальными последствиями, на отдельном листочке расписывать ваши жизненные ценности, присваивать всем пунктам численные коэффициенты значимости, соотносить один список с другим, все перемножать и складывать и продолжать эти расчеты до того момента, пока оптимальное поведение не станет для вас очевидным, то есть математически обоснованным.

Интересно, что в реальной жизни мы обычно принимаем решения без бумажки и часто даже не слишком внимательно их обдумываем – но все равно можем вполне успешно опираться на результаты тех бессознательных вычислений, которые мозг осуществляет где‐то там у себя в подкорке, и доносит до сознания в виде эмоций (“нравится”, “не нравится”). В ранних психологических экспериментах, посвященных проблеме бессознательного взвешивания плюсов и минусов, даже удавалось показать[283], что стратегия “голосуй сердцем” может быть более выгодной, чем сознательное обдумывание, – в том случае, когда вы должны проанализировать так много характеристик, что все равно не можете удержать их все в рабочей памяти (например, должны выбрать лучшую машину из четырех, и для каждой предлагают 12 разных параметров оценки). Более свежие попытки воспроизвести эти результаты на больших выборках, как это регулярно случается в экспериментальной психологии, провалились[284], но не в том смысле, что показали преимущество рационального мышления, а в том смысле, что показали отсутствие принципиальной разницы между успешностью выбора тех, кто тщательно все обдумал, и тех, кому не дали возможности это сделать.

Чертик, ангелочек и их начальство

Вот конкретное исследование[285], из которого, как мне кажется, становится понятно про жизнь вообще все. У вас есть испытуемые. Они лежат в томографе и смотрят на разноцветные фигуры. Для каждой фигуры они должны принять решение: хотят они добавить ее себе в корзину или нет. У каждой фигуры есть преимущества и недостатки. Преимущества закодированы с помощью цвета: он определяет, сколько денег испытуемый сможет заработать (например, за коричневую фигуру ему дают от 2,40 до 2,80 евро, а за красную – всего лишь от 0,40 до 0,80). Недостатки закодированы с помощью формы: она определяет, сколько денег испытуемый рискует потерять (например, равносторонний треугольник принесет убытков не больше чем на 40 центов, а ромб – от 2 до 2,40 евро)[286]. Испытуемым, конечно, пришлось заранее выучить систему знаков, но это усилие, в общем, окупилось: каждому из них за время эксперимента в среднем удалось заработать 22,27 евро, не считая гарантированной для всех платы за участие в исследовании. Заработанные деньги им потом, конечно, отдавали на самом деле.

Что при этом видно на томограмме? Во-первых, что информация о плюсах и о минусах решения обрабатывается в мозге независимо. Активность прилежащего ядра пропорциональна цвету фигуры, то есть потенциальному выигрышу, и при этом, что важно, вообще никак не коррелирует с формой, то есть с потенциальным проигрышем. Для амигдалы картина противоположная: она остается спокойной, если ожидаются маленькие потери, и интенсивно отправляет импульсы, если форма фигуры указывает на крупный проигрыш. По активности этих отделов, по тому, кто из них голосит громче, возможно предсказать, будет ли человек соглашаться на эту фигуру или нет.

Кому амигдала и прилежащее ядро отправляют импульсы? Правильно, вентромедиальной префронтальной коре. И вот там картина еще интереснее. Ее активность зависит не от ожидаемой прибыли. Не от ожидаемого проигрыша. А от размера разницы между ними. Она в прямом смысле вычитает один сигнал из другого. А еще интенсивность ее работы отличается у разных испытуемых – и коррелирует с тем, насколько эффективно они принимают выгодные для себя решения.

Был и еще один интересный отдел, задействованный в этом задании, – внутритеменная борозда, часть ассоциативной коры в теменной доле. Особенность ее работы была в том, что она, наоборот, активировалась тем сильнее, чем меньше была ожидаемая разница между выигрышем и проигрышем, то есть – чем сложнее было принять решение. И ее активность была выше у тех испытуемых, которые справлялись с заданием лучше.

[276] Conway, B. R. et al. (2010). Advances in color science: from retina to behavior. The Journal of Neuroscience, 30 (45), 14955–14963.

[277] Lee, B. B. et al. (2012). Spatial distributions of cone inputs of the parvocellular pathway investigated with cone-isolating gratings. Journal of the Optical Society of America. A, Optics, image science, and vision, 29 (2), A223 – A232.

[278] Valberg, A. (2001). Unique hues: an old problem for a new generation. Vision Research, 41 (13), 1645–1657.

[279] Knutson, B. et al. (2001). Anticipation of increasing monetary reward selectively recruits nucleus accumbens. The Journal of Neuroscience, 21 (16), RC159.

[280] Knutson, B. et al. (2007). Neural predictors of purchases. Neuron, 53 (1), 147–156.

[281] Как вы понимаете, это тот же самый отдел, с повреждения которого при помощи арбалета началась вся глава. Просто там была еще приставка “вентро-”, указывающая, что речь идет конкретно о нижней части медиальной коры.

[282] Knutson, B. et al. (2005). Distributed neural representation of expected value. The Journal of Neuroscience, 25 (19), 4806–4812.

[283] Dijksterhuis, A. et al. (2006). On making the right choice: the deliberation-without-attention effect. Science, 311 (5763), 1005–1007.

[284] Nieuwenstein, M. R. et al. (2015). On making the right choice: a meta-analysis and large-scale replication attempt of the unconscious thought advantage. Judgment and Decision Making, 10 (1), 1–17.

[285] Basten, U. et al. (2010). How the brain integrates costs and benefits during decision making. PNAS, 107 (50), 21767–21772.

[286] Для второй половины испытуемых, наоборот, цвет фигуры определял грядущие потери, а прибыль была закодирована с помощью формы. Это важно, чтобы исследователи были уверены, что видят изменения в активности мозга, связанные именно с оценкой финансового потока, а не с рассматриванием красных ромбов и коричневых треугольников.