Механизмы мозга: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

22 Menzies R «Further Studies in Conditioned Vasomotor Response in Human Subjects», Journal of Experimental ' ' у vol 29. pp. 4 3 7 -4 82 (1941).

23 At < r re II F. «Lasting Changes in Synaptic Organization Produced by Continuous Neuronal Bombardment», in Brain Me, an Mils and Learning, ed by Fessard, Gerard, Konorski and Delafresnaye, Charles C Thomas, Publisher, Springfield. III pp 375 392 (1961)

24 Rowland V. «Conditioning and Brain Waves», Scientific A er can, pp. 89—96 (August 1959)

25 P . - инов В C, "LEG Studies in Conditional Reflex Formation in Maru, h The Central Nervous System and Be havior, ed by M A В Brazier, Josiah Macy, Jr , Founda Lon, Nh w York, pp 249 310 (1959).

26. Rubsell W R Brain Memory, Learning, Oxford Univer* ьЛу Press lair Lawn, N J, chap. Ill, «Memory — the Ся*pacify to Repeat»; chap. XIV, «Brain: Learning: Character», 1959.

27. S a 11 e г A., What Is Hypnosis?, rev. ed., Farrar, Straus and Cudahy, Inc., New York, 1955.

28. S e g u n d о J. P., G a 1 e a n о C., S о m m e г - S m i t h J. A., R о i g J. A., «Behavioural and EEG Effects of Tones ‘Rein-forced’ by Cessation of Painful Stimuli», in Brain Mecha-nisms and Learning, ed. by Fessard, Gerard. Konorski and Delafresnaye, Charles C Thomas, Publisher, Springfield, Ill., pp. 265—292 (1961).

29. S h о 11 D. A., The Organization of the Cerebral Cortex, Me-thuen and Co., Ltd., London, chap. VI, «The Mode of Ope-ration of the Cerebral Cortex», 1956.

30. Wells H. G., Huxley J. S„ Wells G. P., The Scien-ce of Life, Doubleday and Company, Inc., Garden City, N. Y., book 8, chap. VI, «The Cortex at Work», pp. 1288— 1317, 1938.

31. Yerkes R. M., «The Intelligence of Earthworms», Journal of Animal Behavior, vol. 2, pp. 332—352 (1912).

11 Высшие формы обучения

Рабочая гипотеза относительно сознания

Поднимаясь по лестнице интеллектуальной сложности и пройдя ступень, которую мы несколько произвольно охарактеризовали как «автоматическое обучение», мы встречаемся лицом к лицу с труднейшей философской проблемой — с проблемой сознания. Этот предмет неудобоварим для механициста и приводит его в замешательство. Разумеется, проблема сознания стояла перед нами и в предшествующих главах, но там она еще не была острой; до сих пор в нашем обсуждении можно было оставлять сознание в тени. Но сейчас нам предстоит непосредственно заняться некоторыми сторонами сознательных психических процессов, а также предположениями относительно того, какого рода чисто «механистические» схемы функционирования мозга могли бы лежать в основе этих процессов. Но логика требует, чтобы мы сначала уяснили себе нашу позицию по отношению к этому загадочному свойству — сознанию.

Субъективный феномен сознания — чувство осознания, которое более реально для индивидуума, чем все остальное, обладает качественными атрибутами, совершенно исключающими возможность вывести его из какого-либо сочетания известных в настоящее время физических принципов или объяснить его на их основе Это неспособность современной физической науки объяснить сознание может оказаться либо катастрофической, либо сравнительно несущественной для оценки правдоподобности механистических моделей функции мозга. Если феномен сознания составляет активную и непосредственно управляющую часть исследуемого мозгового процесса, то механистическое объяснение вряд ли будет согласоваться с наблюдаемыми фактами поведения. Если же сознание — чисто пассивное свойство, нечто вроде окна, через которое мы можем видеть небольшую часть мозговых процессов, не нарушая упорядоченной работы наблюдаемых нами механизмов, то можно надеяться, что наши теоретические модели в какой-то мере приложимы не только к бессознательной, но и к сознательной активности.

Читателю, без сомнения, ясно, что мы фактически все время придерживались теории пассивного сознания. Мы сохраним такую позицию и в дальнейшем. Это, однако, не означает, что мы полностью игнорируем сознание. Инженер, получивший задание расшифровать детали устройства и работы новой необычной вычислительной машины, к которой не приложено никаких инструкций, не стал бы игнорировать осциллоскопы, сигнальные лампочки или измерительные приборы на щите управления, даже если бы они могли дать ему лишь фрагментарные указания. Как в предшествующем, так и в последующем изложении мы рассматриваем сознание примерно таким же образом — как некий контрольный прибор с неизвестной калибровкой и неизвестными характеристиками искажения, который включен в интересующие нас сложные схемы неизвестным способом, но тем не менее дает нам косвенные указания, возможно небесполезные для решения тех загадок, с которыми нам приходится иметь дело.

Поэтому мы будем обращаться к сознанию лишь постольку, поскольку мы можем сравнивать его с такого рода контрольным прибором, особенно в тех случаях, когда — как, например, при воспроизведении в памяти какого-либо события или идеи, — конечный результат нервной активности, по-видимому, сводится исключительно к стимуляции нашего чувства осознания. Наш механистический подход к подобной ситуации будет состоять в том, чтобы обойти проблему, предположив, что осознанный образ памяти возникает автоматически всякий раз, когда активируются определенные группы нейронов в головном мозгу. Пока мы ничего не знаем, наилучшим будет, вероятно, самое простое предположение, — что активация следов сенсорного комплекса ведет, без всякого участия каких-либо иных механизмов, к тому, что мы осознаем содержание этого комплекса. Нас будет интересовать сама эта активации, но не средства, с помощью которых она вызывает у нас субъективные переживания.

Те, для кого представление о чисто пассивном чувстве осознания неприемлемо, не найдут в этой трактовке ничего такого, что логически исключало бы возможность открытия в будущем незначительного управляющего воздействия сознания. Наша рабочая гипотеза, для всех практических целей, сводится просто к тому, что известные нам физические принципы достаточны для объяснения мозговых процессов, если не говорить о таких деталях, которые при современном уровне знаний лежат в чисто умозрительной области. Некоторые отклонения от действия этих физических принципов, которые могли бы иметь огромное философское значение, возможно, еще много лет будут недоступны для выявления при исследовании вычислительных машин или мозга. Вопрос о такой возможности мы оставляем открытым.

Активное запоминание

В предыдущих главах нам уже приходилось обсуждать один феномен, связанный с сознанием, а именно сохранение и воспроизведение событий в памяти. Попытаемся исправить это отступление от требований логики, но не путем вторичного рассмотрения тою же вопроса, а путем анализа очень сходною процесса сознательного заучивания. Когда мы хотим запечатлеть в своем сознании, т. е. «запомнить», обстановку комнаты, в которой мы находимся, то мы, по-видимому, просто стараемся содействовать нормальным процессам закрепления и воспроизведения следов памяти. Рассмотрим субъективные переживания, связанные с сознательным запоминанием: возможно, это поможет нам понять работу некоторых механизмов нашего мозга.

Эффективное запоминание обычно сопровождается ощущением сосредоточенности внимания на запоминаемом материале. Это вряд ли удивит нас, так как мы уже не раз отмечали значение концентрации внимания для создания каких-то электрофизиологических или химических условий, необходимых для прочного закрепления первоначальных, кратковременных следов памяти. Однако мы используем свою способность концентрировать внимание не только для того, чтобы исключать из сознания посторонние восприятия и мысли: существенно то, что мы последовательно сосредоточиваем внимание на различных мелких, но важных деталях, которые мы хотим запечатлеть в памяти. Этот медленный и трудоемкий процесс последовательной регистрации деталей, без которого большинство из нас не сможет в будущем точно воспроизвести их, говорит о том же, на что указывали и другие рассмотренные нами данные, — что механизм памяти неспособен эффективно фиксировать информацию с очень большой скоростью. Такого рода сознательная помощь системе памяти казалась бы явно излишней, если бы эта система могла автоматически фиксировать и сохранять для использования в будущем точную картину всей информации, поступающей через наши сенсорные входы.

Вероятно, в основе процесса активного запоминания лежат обычные механизмы хранения и воспроизведения сенсорной информации, работе которых содействует необычно высокая степень концентрации внимания. Запоминая обстановку комнаты, мы последовательно останавливаем свой взгляд и свое внимание на различных предметах, и эти последовательные эпизоды, по-видимому, связываются между собой в памяти на основе какого-то принципа автоматического соединения, который группирует для последующего совместного воспроизведения различные сенсорные комплексы, первоначально воспринятые примерно в одно и то же время. Однако это еще не все. Временные отношения при активном запоминании играют меньшую роль, чем в большинстве повседневных актов запоминания событий и воспроизведения их в памяти. Во время первоначального запоминания мы можем сосредоточить внимание сначала на стуле, затем на столе, на книге и т. д., но в процессе воспроизведения эта временная последовательность может не сохраняться. Кроме того, если один предмет мы рассматривали довольно долго, а другому уделили меньше времени, то это, по-видимому, не находит отражения в последующем воспоминании. Дело обстоит так, как будто бы какой-то мозговой механизм распознает статичность запоминаемой картины и посылает надлежащие сигналы, отключающие специальное устройство, посредством которого последовательные «моментальные снимки» меняющейся внешней ситуации отпечатываются при записи событий независимо, на отдельных матрицах нейронного материала.

Такая способность мозговых механизмов «останавливать киноленту» помогает объяснить ряд других особенностей процесса запоминания. Мы знаем, что даже тогда, когда мы выбрали небольшую деталь, чтобы закрепить ее в памяти как один из фрагментов, из которых будет составлена вся мозаика запоминаемой картины, нужно на какое-то короткое время сосредоточить на ней внимание, если мы хотим ее запомнить. Это можно понять, если предположить, что во время пристального рассматривания данной летали зрительный вход остается соединенным с одним и тем же элементом памяти; тогда электрохимические изменения в элементах памяти, лежащие в основе фиксации следа (в чем бы они ни состояли), должны будут усиливаться во время этого процесса запоминания.

Существенна еще одна особенность активного запоминания — то, что закрепление какого-либо сенсорного следа может происходить в несколько этапов. После того как мы частично зафиксировали в сознании вид стула, мы можем на время переключить свое внимание на стол, а затем опять вернуться к стулу, чтобы путем его дальнейшего рассматривания придать его следу в памяти большую точность, увеличив число деталей, которые мы сможем вспомнить. Очевидно, матрица элементов памяти, содержащая частично сформированный след, может быть вновь соединена с сенсорными входами во второй и в третий раз — для внесения поправок и дальнейшего укрепления пока еще непрочных связей.

Здесь, как и во всех процессах зрительного восприятия и запоминания, должны иметь место какие-то сложные преобразования сенсорной информации, вроде тех, о которых говорилось в гл. 3. Запоминая обстановку комнаты, мы можем передвигаться и рассматривать предметы с разных сторон и под разными углами, не нарушая существенным образом процесс запоминания. В нашем обсуждении мы обходим сложности этой трудной проблемы константности восприятия: мы просто предполагаем, что существуют преобразования, посредством которых при изменениях расстояния, направления и ракурса входной зрительный комплекс каким-то образом стабилизируется до того, как он будет соединен с нейронными элементами памяти для укрепления и исправления сформировавшегося ранее следа.

Представление о системе памяти, способной производить то «кинематографическую», то просто «фотографическую» съемку по указанию какой-то нейронной схемы, реагирующей на скорость изменения того сенсорного комплекса, на который направлено наше внимание, согласуется с другими данными повседневного опыта. Хотя в гл. 9 мы видели, что в памяти может сохраняться временная последовательность событий, а иногда даже абсолютная длительность временных интервалов, это, несомненно, не общее правило. Наши субъективные суждения о времени часто ненадежны. Каждому из нас случалось с удивлением узнавать, как мало времени в действительности заняла, казалось бы, значительная последовательность быстро сменявших друг друга событий. Напротив, длительный период, бедный сенсорным, умственным или эмоциональным содержанием, скорее всего будет записан в памяти (если он вообще в ней сохранится) в виде нескольких «неподвижных снимков», быть может дополненных одним или двумя короткими «киноэпизодами». Кстати, специалист по вычислительным машинам не сможет не заметить, насколько значительно уменьшается необходимая емкость памяти при таком ее устройстве — когда память производит запись только во время поступления существенной информации, но даже и в этот период затрачивает большую часть времени на исправление и улучшение существующих следов, а не на запись новых данных.

Ассоциативное «вспоминание»

Любая теория памяти и обучения, для того чтобы согласоваться с неопровержимым субъективным опытом, должна предусматривать существование механизма, благодаря которому событие, воспринимаемое в данный момент с помощью зрения, слуха, обоняния или вкуса, может «напомнить» нам о какой-то прошлой ситуации, содержавшей сходные сенсорные элементы. Видимо, приходится предположить, что непрерывно меняющаяся картина текущих событий, отображаемая на наших первичных сенсорных «экранах», не только проецируется на свободные нейронные элементы памяти для образования новых следов, но и передается на многочисленные комплексы связи, проводимость которых повышена в результате хранения следов прошлых событий. Мы должны заключить, что, когда входные сенсорные стимулы активируют достаточно большую часть входов одного из следовых комплексов, активируется весь комплекс благодаря системе связей между элементами памяти, установившихся при первоначальной записи события. И тогда в нашем сознании возникает воспоминание о том прошлом событии, которое в каком-то важном отношении было сходно с текущим событием, вызвавшим это воспоминание.

Отсутствие полного хаоса в наших осознанных мыслительных процессах указывает на существование мощного тормозящего механизма, «отфильтровывающего» из нашей памяти каждый раз лишь одну цепь воспоминаний. Однако есть основания предполагать, что этому тормозному процессу в известной степени противодействует процесс облегчения, который поддерживает относительно низкую величину порога для возбуждения других воспоминаний, содержащих важные общие элементы с тем, что в данный момент воспринимается органами чувств или воспроизводится в памяти. За воспоминанием о прошлом событии, в котором фигурировал красный воздушный шар, легко может последовать другое воспоминание, где важную роль играет красное яблоко.

Образование понятий на основе принципа автоматического соединения

Способность формулировать и употреблять сложные понятия несомненно служит одним из главных оснований для притязаний человека на умственное превосходство над другими животными. Попробуем предпринять наиболее глубокое из наших вторжений в область психических феноменов: посмотрим, насколько механистическая точка зрения, характерная для нашего подхода ко всем таким вещам, может приблизить пас к пониманию простейшего способа формирования понятий — образования в мозгу «перечня» свойств, сочетание которых определяет некоторый класс объектов.