Как работает мозг

Есть пациенты, которые не узнают объектов вокруг себя: их мир – как чужой почерк, который им никак не удается расшифровать. Такой больной прилежно перерисовывает в блокнот птицу, но если попросить его назвать рисунок, он ответит, что это пень. Зажигалка для него остается загадочным объектом, пока ее не зажгут. Пытаясь прополоть сад, он вместе с сорняками выдергивает розы. Некоторые пациенты узнают неодушевленные объекты, но не узнают лица. Такой пациент не узнает себя в зеркале, хотя и может логически прийти к заключению, что человек в зеркале – это, наверное, он сам. Он путает Джона Кеннеди с Мартином Лютером Кингом, а собираясь на вечеринку, просит жену надеть на руку ленточку, чтобы он мог ее узнать, когда настанет время уходить. Еще более странный случай – когда пациент узнает лицо, но не узнает человека: свою жену он считает на редкость убедительно притворяющейся самозванкой19.

Все перечисленные синдромы могут быть вызваны повреждением (обычно в результате инсульта) одной или более из тридцати зон мозга, отвечающих за деятельность системы визуального восприятия. Некоторые зоны отвечают за цвет и форму, другие – за месторасположение объекта, третьи – за идентификацию объекта, четвертые – за то, как объект движется. Робот с функцией зрительного восприятия не может быть оснащен только объективом с линзой «рыбий глаз», как в кино; неудивительно, что и у нас, людей, зрение устроено совсем не так. Когда мы смотрим на мир, мы не отдаем себе отчета в том, насколько многоуровневый аппарат отвечает за наше целостное зрительное восприятие – до тех пор, пока какое-нибудь неврологическое заболевание не отделит эти уровни друг от друга20.

Еще больше перспективу расширяет осознание поразительного сходства между идентичными близнецами, у которых полностью совпадает генетический код, предопределяющий организацию мыслительной деятельности. Просто удивительно, насколько одинаково работает их мозг, причем это касается отнюдь не только явных показателей – например, коэффициента интеллекта и таких черт личности, как невротизм и интроверсия. Близнецы проявляют сходство в способностях (например, у обоих может быть склонность к языкам или к математике), в мнении по таким вопросам, как апартеид, смертная казнь или работающие матери, а также в выборе профессии, хобби, религиозных убеждениях, вредных привычках, сексуальных предпочтениях. Идентичные близнецы отличаются намного большим сходством, чем разнояйцовые близнецы, у которых идентичной является только половина генетического кода. Что еще более удивительно, они оказываются похожими даже в том случае, когда их воспитывают в разных семьях. У идентичных близнецов, разлученных при рождении, обнаруживаются одни и те же привычки: например, они оба заходят в воду задом наперед и только по колено; не ходят на выборы, потому что им кажется, что для выбора у них недостаточно информации; пересчитывают все, на что падает взгляд; организуют добровольческую пожарную бригаду; оставляют для своих жен небольшие любовные записки по всему дому21.

Людям такие открытия кажутся удивительными, даже невероятными. Эти открытия ставят под сомнение автономность нашего «Я», которое мы воспринимаем как нечто независимое от тела, принимающее решения и зависящее только от условий нашего прошлого и настоящего. Разве может наш мозг быть с самого рождения запрограммирован на такие мелочи, как привычка смывать в туалете не только после, но и до его использования, или намеренно чихать в переполненном лифте (а это еще два примера особенностей поведения, которые действительно наблюдались у идентичных близнецов, разлученных при рождении)? Удивительно, но, по-видимому, это так. Масштабное влияние генетического кода было зафиксировано многочисленными исследованиями и проявлялось независимо от выбранной методики: будь то сравнение близнецов, выросших вместе, и близнецов, выросших по отдельности, сравнение однояйцовых и разнояйцовых близнецов, или сравнение биологических и усыновленных детей. И, что бы там ни говорили критики, эти последствия – не результат простого совпадения, подтасовки деталей или мельчайших параллелей в условиях воспитания (например, при допущении, что органы по усыновлению намеренно стараются поместить идентичных близнецов в семьи, где одинаково поощряется привычка заходить в океан лицом к берегу). Конечно, эти результаты можно всячески ошибочно интерпретировать – к примеру, представив, что существует ген, который заставляет человека оставлять по всему дому любовные записки для жены, или придя к выводу, что на людей не влияет жизненный опыт. Такое исследование позволит оценить только многочисленные различия между людьми, но очень мало скажет нам об особенностях мышления, которые одинаково свойственны всем нормальным людям. Тем не менее, показывая, как многочисленны аспекты внутренней структуры мышления, которые могут варьироваться, подобные открытия заставляют нас задуматься о том, какой же сложной должна быть эта структура.

Обратное проектирование души

Сложная организация мышления является центральной темой данной книги. Основная ее идея может быть выражена следующим образом: мышление – это система органов вычисления, сформировавшихся в результате естественного отбора для решения разнообразных задач, с которыми наши предки сталкивались в процессе добывания пищи; в частности, задач, связанных с тем, чтобы понять суть предметов, животных, растений и других людей и научиться использовать их в своих целях. Из этого краткого резюме можно вывести несколько утверждений. Мышление – это результат деятельности мозга; если говорить более точно, мозг обрабатывает информацию, а мышление – это своего рода вычислительный процесс. Мышление включает в себя ряд модулей, то есть органов мышления; каждый из них отличается уникальной организацией, которая делает его экспертом в одной области взаимодействия с миром. Базовая логика деятельности модулей предопределяется нашей генетической установкой. Принципы их работы сформировались в процессе естественного отбора, чтобы люди могли решать задачи, с которыми сталкивались наши предки, преобладающую часть истории нашей эволюции занимавшиеся охотой и собирательством. Разнообразные проблемы, которые решали наши предки, были промежуточными задачами одной большой задачи, стоявшей перед нашими генами: довести до максимума количество экземпляров вида, которые смогут дожить до появления следующего поколения.

С этой точки зрения, психологию можно назвать обратным проектированием22. Цель прямого проектирования – разработать машину для выполнения какого-то действия; цель обратного проектирования – выяснить, для чего была разработана та или иная машина. Обратное проектирование – это то, что делают эксперты фирмы «Сони», когда «Панасоник» выпускает инновационный продукт, и наоборот. Они покупают новинку, приносят ее к себе в лабораторию, берут отвертку и пытаются разобраться, для чего предназначены какие детали и каким образом все они вместе заставляют данное устройство работать. Мы все занимаемся обратным проектированием, когда держим в руках новый интересный гаджет. Бродя по магазину антиквариата, мы можем наткнуться на хитроумное приспособление, который кажется нам непонятным до тех пор, пока мы не разберемся, для чего оно было предназначено. Догадавшись, что это устройство для извлечения косточек из оливок, мы сразу поймем, что металлическое кольцо нужно для того, чтобы вставить в него оливку, а рычажок – для того, чтобы надавить на нее крестообразным лезвием и вытолкнуть косточку с другой стороны. Форма и расположение пружин, шарниров, лезвий, рычагов, колец – все вдруг становится ясно и понятно, принося чувство удовлетворения от открытия. Мы даже понимаем, откуда берется крестообразный надрез на каждой из консервированных оливок.

В XVII веке Уильям Гарвей обнаружил, что вены снабжены клапанами, и решил, что они нужны для того, чтобы заставлять кровь циркулировать. За прошедшее время мы многое узнали о своем теле как о чудесно сложной машине: с совокупностью опор, соединений, пружин, блоков, рычагов, шарниров, втулок, резервуаров, трубок, клапанов, оболочек, нагнетателей, теплообменников, фильтров. Мы до сих пор с изумлением продолжаем узнавать назначение некоторых доселе таинственных деталей. Почему у нас такие асимметричные, складчатые ушные раковины? Потому что они сортируют звуковые волны, поступающие с разных сторон в разных направлениях. Нюансы акустической тени дают мозгу информацию о том, где расположен источник звука: перед нами или позади нас, вверху или внизу. Обратное проектирование тела продолжалось и всю вторую половину XX века, когда мы начали исследовать его нано-уровень: клетки и молекулы жизни. Материя, из которой состоит жизнь, оказалась не диковинной сияющей и колышущейся массой, а хитроумной конструкцией из крохотных держателей, пружинок, шарниров, стержней, пластин, магнитов, застежек, потайных дверей; а роль инструкции для сборки выполняет лента с данными, которые могут копироваться, загружаться и считываться.

Научное обоснование необходимости «обратного проектирования» живых существ первым дал, разумеется, Чарльз Дарвин. Он показал, что «органы крайней степени совершенства и сложности, которые заслуженно вызывают наше восхищение»[5] являются плодом не Божественного Провидения, а эволюции генов-репликаторов за колоссальный промежуток времени. По мере того, как репликаторы осуществляют репликацию, периодически случаются непредвиденные ошибки в копировании; ошибки, которые, как выясняется в дальнейшем, способствуют увеличению уровня выживания и воспроизведения репликатора, имеют тенденцию накапливаться от поколения к поколению. Растения и животные – репликаторы, следовательно, столь сложная структура их организмов была специально задумана для целей выживания и воспроизводства себе подобных.

Дарвин считал, что его теория объясняет не только сложность строения тела животного, но и сложность его мышления. «Психология будет основана на новом фундаменте» – гласит его знаменитое пророчество, которым заканчивается книга «Происхождение видов»23. И все же пророчество Дарвина пока не осуществилось. Прошло уже больше века с тех пор, как были написаны эти слова, однако наука о мышлении до сих пор остается свободной от влияния дарвинизма, зачастую даже намеренно от него отстраняясь. Теорию эволюции называют нерелевантной, преступной или пригодной только для обсуждения за кружкой пива в конце трудового дня. Аллергия на эволюцию в социологии и когнитивистике стала, на мой взгляд, препятствием для понимания главного. Разум – это тонко организованная система, совершающая немыслимые подвиги, воспроизвести которые в своем изделии не под силу ни одному инженеру. Как же тогда силы, которые формировали эту систему, и цели, для которых она была создана, могут быть нерелевантными для ее понимания? Мышление в рамках теории эволюции необходимо, но не в той форме, о которой многие подумают (в форме измышления недостающих звеньев или повествования о стадиях развития человека), а в форме тщательного обратного проектирования. Без обратного проектирования мы напоминаем героя песни Тома Пакстона «The Marvelous Toy» («Чудесная игрушка»), вспоминающего подарок, который он получил в детстве: «Со звуком ДЗЗЗ! оно катилось, со звуком БАХ! остановилось, со звуком ВРРРР! осталось там стоять; я даже не понял, что это было, и теперь уж, наверное, никогда не узнать».

Лишь в последние несколько лет нашлись ученые, принявшие вызов Дарвина: антрополог Джон Туби и психолог Леда Космидес, представители нового подхода, получившего название «эволюционная психология»24. Эволюционная психология объединяет в себе достижения двух научных революций. Первая – это когнитивистская революция 1950-1960-х годов, изложившая механику мыслей и эмоций в терминах информации и вычисления. Вторая – революция в эволюционной биологии 1960-1970-х годов, объяснившая сложный механизм приспособления живых существ к среде в категориях отбора репликаторов. Две эти идеи вместе представляют собой весьма эффективное сочетание. Когнитивистика позволяет нам понять, что делает возможным существование мышления и каким мышлением мы обладаем. Эволюционная биология помогает понять, почему мы обладаем именно таким мышлением, каким мы обладаем25.

Эволюционная психология, лежащая в основе этой книги, это, с одной стороны, прямое продолжение биологии, поскольку в центре ее внимания находится один орган – мозг – одного вида, Homo sapiens. С другой стороны, это радикальный манифест, категорически отвергающий подход к трактовке мышления, преобладавший в течение почти целого столетия. И исходные положения данной книги совсем не таковы, какими вы, вероятно, их представляете. Я утверждаю, что мышление – это вычислительный процесс, но это не означает, что мозг можно сравнивать с компьютером. Мозг – это совокупность модулей, но эти модули – не изолированные коробки или четко очерченные зоны, на которые разделена поверхность мозга. Организация ментальных модулей определяется нашей генетической программой, но это не означает, что у нас есть отдельный ген для каждой черты характера или что обучение менее важно, чем мы привыкли считать. Разум – это особенность, приобретенная в процессе естественного отбора, но это не означает, что все, что мы думаем, чувствуем и делаем – результат биологической адаптации. Мы эволюционировали из обезьян, но это не означает, что у нас такой же разум, как и у обезьян. Главная цель естественного отбора – воспроизведение генов, но это не означает, что воспроизведение генов – главная цель человечества. Позвольте пояснить, почему.

Эта книга посвящена мозгу, но я не буду говорить слишком много о нейронах, гормонах и нейромедиаторах, потому что мышление не есть мозг; мышление – это деятельность мозга, и то – не вся его деятельность (исключая, например, такие процессы, как расщепление жиров и выделение энергии). 1990-е годы получили название «Десятилетие мозга», но сложно представить, чтобы нам пришлось дожить до «Десятилетия поджелудочной железы». Особый статус мозга определяется его особой деятельностью: он позволяет нам видеть, думать, чувствовать, действовать, принимать решения. Этот особый вид деятельности и называется обработкой информации или вычислением.

Информация и вычисление относятся к сфере обмена данными и логических отношений, независимых от физической среды, являющейся их носителем. Когда вы звоните своей матери, живущей в другом городе, ваша речь остается неизменной в течение всего путешествия от ваших губ до ее уха, хотя за это время она меняет свою физическую форму, превращаясь из вибрации воздуха в электричество в проводах, в заряд в чипе, в мерцание в оптоволоконном кабеле, в электромагнитные волны, а потом назад – в обратном порядке. Подобным образом ваши слова останутся теми же, когда мать повторит их вашему отцу, сидящему в той же комнате, после того как они трансформируются внутри ее мозга в каскад возбуждения нейронов и химических реакций в синапсах. Точно так же одна и та же программа может совершенно одинаково работать и выполнять одни и те же действия для достижения одних и тех же целей независимо от того, из чего сделана вычислительная машина: из электронных трубок, электромагнитных реле, транзисторов, интегральных схем или хорошо обученных голубей.

Эта идея, которую первыми высказали математик Алан Тьюринг, специалисты по вычислительной технике Алан Ньюэлл, Герберт Саймон и Марвин Минский и философы Хилари Патнэм и Джерри Фодор, сейчас известна как вычислительная теория сознания27. Это одна из величайших идей в интеллектуальной истории, поскольку она решает одну из загадок, составляющих «проблему соотношения между душой и телом»: как соотнести эфемерный мир значений и намерений, составляющий нашу психическую жизнь, с куском физической материи, каковой является наш мозг. Почему Билл сел в автобус? Потому что он хотел навестить свою бабушку и знал, что автобус довезет его до ее дома. Это единственный подходящий ответ. Если бы он терпеть не мог свою бабушку или если бы он знал, что маршрут автобуса изменился, его тело не присутствовало бы в этом автобусе. В течение долгих тысячелетий это оставалось парадоксом. Такие явления, как «желание навестить бабушку» и «убеждение, что автобус следует до дома бабушки», нельзя ни понюхать, ни увидеть, ни потрогать. Тем не менее именно они становятся движущей силой физических событий, обладая такой же реальной силой, как бильярдный шар, ударяющий по другому шару.

Вычислительная теория позволяет разрешить этот парадокс. Она гласит, что любое убеждение или желание – это информация, обретающая форму в виде комбинации символов. Символы – это физические состояния элементов материи, таких, как микропроцессоры в компьютере или нейроны в мозге. Их способность символизировать объекты реального мира обусловлена влиянием этих объектов на наши органы чувств и теми результатами, к которым может привести их появление. Если элементы материи, составляющие символ, заставить нужным образом вступить во взаимодействие с элементами физического вещества, составляющими другой символ, символы, соответствующие одному убеждению, могут привести к появлению новых символов, соответствующих другому убеждению, связанному с первым логическими отношениями, а оно, в свою очередь, может привести к появлению символов, соответствующих другим убеждениям, и т. д. В конечном итоге элементы материи, составляющие символ, вступают во взаимодействие с элементами физического вещества, связанными с мышцами, и тогда имеет место поведение. Таким образом, вычислительная теория сознания позволяет объяснить поведение через убеждения и желания, одновременно не отрывая их от физической вселенной. В ее рамках значение может быть и причиной, и следствием.

Без вычислительной теории сознания не ответить на вопросы, которые нас так мучают. Нейробиологи любят подчеркивать, что все части коры головного мозга выглядят примерно одинаково – и не только разные части человеческого мозга, но и мозга разных животных. Напрашивается вывод о том, что и мыслительная деятельность у всех животных одинакова. Однако гораздо более удачным будет заключить, что нельзя, просто посмотрев на участок мозга, познать внутреннюю логику сложной схемы взаимодействий, которая позволяет этому участку выполнять свою специфическую функцию. Все книги в физическом плане представляют собой всего лишь разные комбинации одних и тех же примерно семидесяти пяти символов, а все фильмы – просто разные комбинации зарядов на дорожках видеопленки. Точно таким же образом сплетенные в гигантский клубок, как спагетти, зоны мозга могут выглядеть одинаково, если их рассматривать по отдельности. Содержание книги или фильма определяется порядком, в котором расположены буквы или магнитные поля, но понятным содержание становится только тогда, когда книгу читают, а фильм смотрят. То же самое можно сказать и о содержании деятельности мозга: она заключается в порядке связей и взаимодействия между нейронами. Незначительные различия в организации этих связей приводят к тому, что даже одинаково выглядящие участки мозга могут выполнять очень разные задачи. Только когда программа начинает работать, и становится очевидной взаимосвязь между ее частями. Как пишут Туби и Космидес,

Перелетные птицы ориентируются по звездам, летучие мыши используют эхолокацию, пчелы вычисляют медоносность цветочных лужаек, пауки плетут паутину, люди разговаривают, муравьи устраивают грибные фермы, львы охотятся стаями, гепарды охотятся поодиночке, для гиббонов характерна моногамия, для морских коньков – полиандрия, а для горилл – полигиния… На Земле миллионы видов животных, и у каждого свой набор когнитивных программ. Все эти программы осуществляются одной и той же по сути нервной тканью, которая потенциально может осуществлять и многие другие программы. Данные о свойствах нейронов, нейромедиаторах и развитии клеток ничего не скажут нам о том, какие из этих миллионов программ включает в себя человеческое мышление. Даже если нервная деятельность – это отражение одинаковых на клеточном уровне процессов, значение имеет только конфигурация нейронов, которая определяет программу пения птиц или плетения паутины пауком28.

Из этого не следует, конечно, что мозг не имеет отношения к пониманию мышления. Программа – это совокупность элементарных блоков обработки информации: крохотных схем, способных выполнять сложение, сопоставлять объекты с образцом, запускать работу какой-либо другой схемы, или выполнять другие простейшие логические и математические операции. Что могут делать эти микросхемы – зависит от того, из чего они сделаны.

Схемы, состоящие из нейронов, не могут делать точно то же, что схемы, сделанные из кремния, и наоборот. Так, кремниевая схема быстрей, чем нейронная схема, но зато нейронная схема способна сопоставлять объекты с более крупным образцом, чем кремниевая. Эти различия проявляются в программах, построенных на основе схем; они влияют на простоту и быстроту, с которой программа выполняет то или иное действие, даже если не предопределяют в точности, какие конкретно действия она будет выполнять. Я не хочу сказать, что изучение тканей мозга не имеет значения для понимания разума; я только хочу сказать, что одного этого недостаточно. Образно говоря, психологам, анализирующим «программное обеспечение» нашего мозга, придется долго бурить тоннель в склоне горы, прежде чем они встретятся с нейробиологами, бурящими гору с другой стороны.

Вычислительная теория сознания и подвергаемое постоянной критике сравнение с компьютером суть разные вещи. Как отмечают многие критики, компьютеры работают последовательно, за один раз они могут сделать только одну операцию; мозг работает параллельно, выполняя миллионы расчетов одновременно. Компьютер работает быстро; мозг – медленно. Компьютерные детали надежны; детали мозга нестабильны, склонны к ошибкам. Компьютер имеет ограниченное число соединений; мозг может иметь триллионы соединений. Компьютер собирают по чертежу; мозгу приходится собирать себя самому. Да, чуть не забыл – компьютеры продаются в серых корпусах, у них есть папка Windows и экранные заставки с летающими тостерами. У мозга всего этого нет. Я не утверждаю, что мозг подобен серийно производимым компьютерам. Скорее я хочу сказать, что мозг и компьютер являются воплощением интеллекта примерно по одним и тем же причинам. Чтобы объяснить, как летают птицы, мы используем такие понятия, как вертикальная тяга, аэродинамическое сопротивление, механика жидкости и газа – все эти понятия позволяют также объяснить, как летают самолеты. Но это не значит, что мы должны использовать для описания птиц сравнение с самолетом – вплоть до наличия реактивных двигателей и стюардесс, предлагающих бесплатные напитки.

Без вычислительной теории невозможно разобраться в эволюции мышления. Большинство интеллектуалов считают, что человеческий разум, по-видимому, каким-то образом миновал процесс эволюции. Эволюция, по их мнению, может порождать только глупые инстинкты и фиксированные модели поведения: половое влечение, стремление к агрессии, рефлекс защиты своей территории, инстинкт, заставляющий курицу высиживать яйца, а утят – плыть за пластиковым понтоном. Человеческое поведение, утверждают они, слишком сложно и гибко, чтобы быть плодом эволюции; оно должно быть результатом чего-то другого – скажем, «культуры». Но если эволюция снабдила нас не непреодолимыми желаниями и жесткими рефлексами, а нейронным подобием компьютера, это все меняет. Программа – это замысловатый набор логических и статистических операций, управление которым основано на сравнениях, тестах, переходах, циклах, подпрограммах, встроенных в другие подпрограммы. Искусственно созданные компьютерные программы – от пользовательского интерфейса персонального компьютера до симуляторов погоды и программ, распознающих речь и отвечающих на вопросы по-английски, – дают нам некоторое представление о том, на какую мощность и точность способна вычислительная техника. Человеческое мышление и поведение, сколь бы тонким и гибким оно ни было, может быть продуктом очень сложной программы, которая, вероятно, является наследием естественного отбора. Стандартный для биологии императив – не «Ты должен…», а «Если… то… иначе».

Мышление, утверждаю я, это не один орган, а система органов, о которых мы можем говорить как о психологических способностях или модулях мышления. Понятия, которые сейчас чаще всего используют, говоря о мышлении, – такие, как общий интеллект, способность формировать культуру, многоцелевые стратегии обучения – наверняка ждет та же судьба, что и протоплазму в биологии или землю, огонь, воду и воздух в физике. Эти понятия так бесформенны в сравнении с теми явлениями, которые они призваны объяснить, что им нужно приписать почти волшебную силу. Помещая эти явления под микроскоп, мы обнаруживаем, что под их сложной фактурой скрывается не однородная субстанция, а многоуровневая, тщательно продуманная система. Биологи давно отказались от понятия всесильной протоплазмы в пользу специализированных по своей функции механизмов. Все системы органов в теле выполняют свою работу потому, что каждый орган был изначально построен таким образом, чтобы его структура идеально подходила для выполняемой задачи. Сердце перекачивает кровь, потому что оно сделано по принципу насоса; легкие насыщают кровь кислородом, потому что они построены по принципу газообменника. Легкие не могут перекачивать кровь, а сердце не может насыщать ее кислородом. И такая специализация характерна для всех уровней. Ткани сердца отличаются от тканей легких; клетки сердца отличаются от клеток легких; многие молекулы, составляющие клетки сердца, отличаются от молекул, составляющих клетки легких. Если бы это было не так, наши органы не могли бы работать29.