Дин Буономано - Мозг – повелитель времени

• Название: Мозг – повелитель времени
• Автор: Дин Буономано
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2019
• ISBN: 978-5-04-095335-6

Где хранятся наши воспоминания и можно ли предвидеть будущее? Человеческий мозг совершенно по-особому относится ко времени, отсюда и шестое чувство, и ощущение быстротечности и стремительности жизни. Как это работает, выяснил известный американский нейробиолог Дин Буономано с помощью результатов революционных исследований. Как же наш мозг ощущает и считывает время? Что такое чувство времени? Как связано оно с распознаванием речи и музыки? Можно ли на самом деле путешествовать во времени? Ответы – в этом бестселлере серии «Большая наука».

---

2. Мозг – это машина, которая определяет время. Человеческий мозг осуществляет множество вычислений, в том числе такие, которые необходимы для узнавания лиц или выполнения следующего хода в игре в шахматы. Определение времени – еще одна вычислительная задача мозга: он не просто отсчитывает секунды, часы и дни нашей жизни, но распознает и создает временны́е образы, такие как музыкальные ритмы или точные последовательности движений, позволяющие гимнастам выполнять акробатические трюки.

Умение определять время – важнейшая способность, необходимая для предсказаний будущего. Как знают все метеорологи, мало сообщить, что дождь будет: нужно сообщить, когда он будет. Когда кот подпрыгивает вверх, чтобы схватить пролетающую птицу, он должен знать, где птица окажется через секунду. Птицы-опылители, в свою очередь, умеют отмерять отрезок времени, прошедший с момента их последнего визита на конкретный цветок, чтобы к следующему разу цветок вновь успел наполниться нектаром27. Буквально все проявления жизни – от способности метнуть копье в движущуюся мишень, понять, когда смеяться в конце анекдота, или сыграть «Лунную сонату» Бетховена, до умения регулировать суточный цикл сна и бодрствования или месячный менструальный цикл – требуют умения определять время.

3. Мозг – это машина, создающая ощущение времени. В отличие от зрения и слуха, ощущение времени не обеспечивается каким-то определенным органом чувств. Время не является формой энергии или неотъемлемым свойством материи, которое можно проанализировать с помощью физических измерений. Однако примерно тем же путем, как мы осознанно определяем цвет предметов (длину волны отраженного электромагнитного излучения), мы воспринимаем и течение времени. Это ощущение течения времени создает мозг. Подобно большинству субъективных ощущений, наше чувство времени подвержено влиянию иллюзий и искажений. Период одной и той же длительности (измеренный с помощью внешних часов) может казаться мгновением или вечностью в зависимости от целого ряда факторов. Но с искажениями или без искажений осознанное чувство течения времени и изменения окружающего мира относится к числу наиболее обычных и очевидных наших ощущений. И вот это-то ощущение течения времени никак не согласуется с представлением о времени, широко распространенным в среде физиков и философов.

4. Мозг позволяет совершать мысленные путешествия во времени. Соревнования по предсказанию будущего были легко выиграны нашими предками гомининами, когда они постигли концепцию времени и научились мысленно переносить себя в прошлое и в будущее, т. е. научились мысленно путешествовать во времени (глава 11). Аврааму Линкольну приписывают следующую фразу: «Лучший способ предсказать будущее заключается в том, чтобы его создать». Именно это мы и научились делать благодаря способности мысленно перемещаться во времени. Мы изменили свой способ существования, перейдя от предугадывания капризов природы к созданию будущего путем ее порабощения.

Вот что писал известный канадский психолог Эндель Тульвинг: «Ранние проявления ориентированного в будущее мышления и планирования заключались в обучении использованию, поддержанию, а позднее и извлечению огня, в изготовлении орудий и их хранении. Снабжать покойников необходимыми [для загробной жизни] предметами, выращивать злаки, фрукты и овощи, приручать животных для получения пищи и изготовления одежды … – все это сравнительно новые этапы в эволюции человека. Все они подсказывались заботой о будущем»28.

Каждый из нас переживал радость или горе при воспоминаниях о событиях прошлого и пытался представить себе, что было бы, если бы события разворачивались иначе. Но мы также постоянно перескакиваем в будущее, страшась того, что может произойти, или мечтая об этом, и моделируем различные варианты развития нашей жизни в будущем, рассчитывая найти наилучший вариант действий в настоящем. Может быть, человек – не единственное существо на планете, совершающее мысленные путешествия во времени, но он, безусловно, единственное животное, которое использует эту способность для поиска способов реальных перемещений в прошлое или будущее.

ВРЕМЯ – УЧИТЕЛЬ

Шотландский философ XVIII в. Дэвид Юм размышлял над тем, как человек воспринимает мир – как он представляет себе связь между событиями, происходящими в разных точках пространства и в разные моменты времени. Юм сформулировал три принципа, на которых строится понимание связи между событиями: сходство (предметов или событий), смежность (близость) во времени и пространстве и причинность. Кроме того, он предложил несколько правил, на основании которых можно установить наличие причинно-следственных связей между двумя событиями:

1. Причина и следствие должны быть смежными во времени и в пространстве.

2. Причина должна иметь место раньше следствия29.

К счастью, не нужно читать Юма, чтобы понять эти правила, поскольку они вписаны в наш мозг на уровне нейронов и синапсов. Временны́е связи между событиями относятся к числу наиболее важных ключей, которые мозг использует для нахождения смысла в том, что Уильям Джеймс назвал «наплывом, шумом и беспорядком» сенсорной информации, осаждающей наши органы чувств. Как ребенок усваивает, что слово «кошка» относится к пушистому четвероногому существу с острыми когтями? Дело в том, что первые десятки раз, когда ребенок видит кошку, родители сюсюкают: «Посмотри на маленькую кошечку!» Другими словами, временна́я близость между двумя событиями – появлением кошки и произнесением слова «кошка» – позволяет нейронной сети ребенка связать эти два специфических стимула.

Одна из наиболее универсальных форм обучения в царстве животных – классический условный рефлекс – учитывает важнейшую роль временно́й обусловленности и порядка событий для функционирования мозга. Собака Павлова – стандартный пример формирования классического условного рефлекса: перед появлением мяса (безусловный стимул) звенит колокольчик (условный стимул), и собака в конечном итоге начинает выделять слюну просто при звуке колокольчика. Возможно, вам ближе другой пример: если вы открываете банку с кормом для кошки с помощью открывалки, вы наверняка наблюдаете материализацию кошки на кухне каждый раз, когда пользуетесь открывалкой. Хотя колокольчик, на самом деле, не является причиной появления еды, с точки зрения собаки это возможно.

ПО-ВИДИМОМУ, ЖИВОТНЫЕ НЕ СПОСОБНЫ НАХОДИТЬ СВЯЗЬ МЕЖДУ СОБЫТИЯМИ, РАЗДЕЛЕННЫМИ ИНТЕРВАЛАМИ В НЕСКОЛЬКО МИНУТ ИЛИ ЧАСОВ, НЕ ГОВОРЯ УЖЕ О ДНЯХ ИЛИ МЕСЯЦАХ. ЧЕМ БОЛЬШЕ ИНТЕРВАЛ МЕЖДУ СОБЫТИЯМИ, ТЕМ ТРУДНЕЕ ОБНАРУЖИТЬ СВЯЗЬ.

Юм, наверное, даже не мог предположить, насколько временна́я обусловленность важна для работы мозга. Давайте представим себе, какую задачу должен решить мозг ребенка, чтобы узнать лицо матери. Иногда ее лицо появляется совсем близко, и тогда оно большое, но иногда ребенок видит мать на некотором расстоянии, и тогда лицо маленькое. Каждый раз на сетчатке проецируется совершенно новое изображение (подобно тому, как при фотографировании одного и того же человека с разных расстояний в аппарате активируются разные наборы пикселей, так и в сетчатке активируется разный набор фоторецепторов). Но как же ребенок понимает, что все эти разные образы соответствуют его маме?

Эта проблема так называемой инвариантности восприятия достаточно сложна, но в соответствии с одной теорией она решается с помощью принципа временно́й обусловленности. У ребенка есть опыт восприятия увеличивающегося и уменьшающегося образа матери, возникающего при ее приближении и удалении. Если мозг понимает, что запечатленные на сетчатке различающиеся образы, связанные временно́й близостью, поступают от одного и того же предмета, и он в конце концов усвоит общий принцип инвариантности восприятия размера: эти возникающие одно за другим изображения соответствуют одному и тому же объекту из внешнего мира30. Иными словами, если бы не существовало такой временно́й близости – допустим, мы бы росли в стробоскопическом мире, где моментальные изображения мгновенно сменялись бы в необычном порядке от больших до маленьких – возможно, мы бы не обладали способностью распознавать один и тот же предмет, увиденный с разных расстояний, как единую сущность. Классический условный рефлекс и многие другие формы обучения учитывают асимметрию временны́х связей, определяемую вторым правилом Юма: причина предшествует следствию. Если Павлов давал собаке мясо до того, как звенел колокольчик, условный рефлекс не формировался. Аналогичным образом, классический условный рефлекс чрезвычайно чувствителен к степени временно́й близости, точнее, к интервалу между событиями. Если Павлов выдавал мясо через час после звонка, собака не чувствовала связи между звуком и появлением еды, хотя колокольчик по-прежнему предсказывал появление еды. По-видимому, животные не способны находить связь между событиями, разделенными интервалами в несколько минут или часов, не говоря уже о днях или месяцах31. Чем больше интервал между событиями, тем труднее обнаружить связь. Формирование условного рефлекса – самая «примитивная» форма обучения.