Общая когнитивная теория

Василий Алексеевич Сычев, 2021

К своему 125-летию знаменитый журнал Science опубликовал список величайших загадок, которые современная наука ещё не разгадала. На втором месте авторы журнала, лучшие ученые мира, расположили вопрос о биологической основе сознания. Общая когнитивная теория, представленная в данной монографии, даёт ответ на этот важный вопрос. А также на множество других, не менее важных. Можно ли создать искусственный интеллект, способный осознать себя? Как мы овладеваем языком? Как культура сохраняется на протяжении тысячелетий? Для студентов и преподавателей, а также всех интересующихся проблемами особенностей функционирования психики и ее формирования.

Глава 2. Психологам и психиатрам. Какие процессы приводят к появлению сознания. Почему возникает феномен «я»

Хоть мы с вами ранее и разделили понятия «мемстинкт» и «элемент мемстинкта», на самом деле разница между ними не столь очевидна. Они формируются в ходе одинаковых процессов, и с некоторой натяжкой можно сказать, что элемент мемстинкта и мемстинкт — это разные стадии развития одной нейронной сети. Все элементы изначально были мемстинктами, но в дальнейшем очень часто использовались как составные части других мемстинктов и превратились в элементы; с другой стороны, любой небольшой мемстинкт тоже может становиться частью более масштабного мемстинкта и постепенно станет элементом, потеряв постоянную связь с исходным инстинктом.

Но всё-таки разницу между мемстинктом и элементом воспоминания можно проследить, например, в экспериментах, проводимых на рубеже веков под руководством Константина Анохина, в которых исследовались особенности обучения цыплят. Можно увидеть разницу при обучении новорождённого цыплёнка избеганию горькой бусинки, при котором создаётся элемент воспоминания (модель пассивного избегания), и избеганию клевания прикреплённых к полу бусинок (модель «бисерного пола»), при котором, по всей вероятности, создаётся примитивный мемстинкт (в этом случае присутствует и примитивное ориентирование на местности, чему способствует геометрия, расположение бусинок, их цвет, размер, форма и т.д.). Можно заметить, что в первом случае элементы воспоминания консолидируются после первого предъявления, во втором случае требуются множественные предъявления, и самое главное — эксперименты показывают, что есть отличия в процессе реконсолидации памяти[4] [5].

Формирование элементов мемстинктов происходит следующим образом: приходящий в кору мозга через афферентные таламо-кортикальные пути сигнал, если он не усиливается другими элементами мемстинктов, недостаточен для возникновения эпизода сознания. Если набор входящих сигналов совпадает с прописанным в инстинкте, нейронная сеть инстинкта возбуждается и усиливает входящий сигнал. Последний активирует в коре нейронную сеть будущего элемента мемстинкта. Одновременная активация нейронной сети инстинкта и нейронной сети мемстинкта создаёт новые и укрепляет существующие между ними связи, что позволяет нейронной сети мемстинкта оставаться активной период времени, достаточный для консолидации (десятки и сотни часов).

Когда учёные говорят о сетях покоя или о сети пассивного режима работы мозга[6] [7] [8] [9] [10], они очень часто они говорят об активных мемстинктах, то есть о мемстинктах, которые проходят статью консолидации или реконсолидации. К слову сказать, именно поэтому в составе сетей покоя часто бывают активные зоны коры, прилежащие к гиппокамповой формации, миндалине и другим структурам, вместе с инстинктами, поддерживающими возбуждение групп клеток будущих мемстинктов. Наша с вами теория показывает, что при внимательном рассмотрении можно будет заметить одновременную активность центров промежуточного, среднего и продолговатого мозга, но об этих способах дополнительного возбуждения нейронных сетей мы будем кратко говорить чуть ниже и подробно в конце нашего размышления, разговаривая с нейрофизиологами.

Большое определение инстинкта: инстинкт — это нейронная сеть, расположенная в подкорковых ядрах головного мозга, часто возбуждаемая определённым сочетанием нейронов, проводящих афферентные потоки сенсорной информации, или через обратную связь активными мемстинктами. Инстинкт способен усиливать возбуждение связанных с ним элементов мемстинктов через усиление активности активировавших его афферентных нейронов и через отдельные моноаминергические связи с элементами мемстинктов и активировать эндокринную и периферическую нервную системы через специальные структуры и взаимодействовать с другими инстинктами.

Получается, что, обладая изначально (при рождении) небольшим количеством нейронных сетей инстинктов, позволяющих определять, что является приятным — способствует выживанию, а что является неприятным — мешает выживанию, мы можем на протяжении всей жизни сохранять информацию, расширяющую наше понимание того, что приятно и неприятно, на порядки увеличивая её объёмы. Между нейронной сетью инстинкта и будущей нейронной сетью мемстинкта благодаря взаимному возбуждению усиливаются связи; кроме того, связи усиливаются внутри будущей нейронной сети мемстинкта, позволяя ей стать настоящей нейронной сетью, способной возбуждаться целиком при возбуждении её части. Для этого требуется довольно длительное время — десятки и даже сотни часов, на протяжении которого нейронная сеть инстинкта поддерживает возбуждение в консолидируемой сети мемстинкта.

То, что мемстинкты во время реконсолидации остаются активными, показывают эксперименты Роджера Кёниг-Роберта и Джоэла Пирсона из университета Нового Южного Уэльса. После активации определённых элементов они оставались активными даже при попытке подавления мыслей[11].

Поскольку время консолидации превышает время бодрствования, такая поддержка осуществляется даже во сне. На протяжении фазы медленного сна (до 90 минут) будущая нейронная сеть мемстинкта сама поддерживает себя в возбуждённом состоянии за счёт магниевой активации NDMA-рецепторов, внутриклеточных каскадов и других процессов, но затем на 15–20 минут вновь подключается дополнительная активация будущей нейронной сети мемстинкта сетью инстинкта. В это время за счёт одновременной активации из разных источников в нейронной сети возникают эпизоды сознания, складывающиеся в истории, и мы видим сны, но об этом мы будем говорить ниже. Здесь же отметим только, что время дополнительной активации не превышает 15–20 минут, чтобы бессмысленные истории сознания снов сами не вошли в стадию консолидации, или, по-простому, чтобы мы не запоминали сны, являющиеся бессмысленным набором элементов мемстинктов.

Есть ещё две причины, из-за которых мы не запоминаем (не консолидируем в мемстинкт) сны:

1) нейронные сети истории сознания сна благодаря общему торможению недостаточно возбуждены;

2) заторможены структуры, поддерживающие консолидацию мемстинктов: гиппокамп, миндалина и другие структуры мозга.

Важным моментом является то, что у взрослого человека новые мемстинкты создаются редко, в подавляющем большинстве случаев происходит реконсолидация уже существующего мемстинкта. Все животные, имеющие инстинкты, могут их изменять, но животные с менее развитым мозгом делают это обратимо и на небольшой промежуток времени.

Весь набор потребностей животного также легко описывается через пару «инстинкт — мемстинкт». Определённый набор афферентных сигналов, например от внутренних органов, активирует нейронную сеть инстинкта чувства голода, с которой могут быть связаны мемстинкты, являющиеся пищевой стратегией, например открыть холодильник и сделать бутерброд или изготовить каменное орудие и пойти на охоту. После насыщения другой набор афферентных сигналов, например от растяжения желудка и т.д., вызывает неприятное чувство (активирует болевой инстинкт), которое служит сигналом к остановке процесса приёма пищи.

Два основных принципа нашей теории, и в частности принцип долгосрочного сохранения информации, будут верными для мозга не только млекопитающего, но и других животных. В целом мы можем говорить о принципе взаимного возбуждения двух структур, одна из которых хранит врождённо опознаваемые сочетания входящих сигналов, а вторая хранит прижизненно сохраняемые сочетания входящих сигналов. Структуры, выполнющие эти функции, могут быть различными. Первая, как мы будем говорить ниже, эволюционно возникла из ганглиев, а вторая — из разросшихся афферентно-эфферентных каналов, но не будем сейчас вдаваться в подробности и вернёмся к данной теме во время разговора с нейрофизиологами.

При одновременном возбуждении врождённых нейронных сетей инстинктов и приобретаемых в постнатальный период нейронных сетей целевых или болевых элементов мемстинктов между ними укрепляются или создаются прямые и обратные связи, что позволяет им в дальнейшем взаимно возбуждать друг друга, поддерживая возбуждённое состояние на периоды, значительно превышающие время активации мемстинктов с помощью выбивания магниевой пробки в NDMA-рецепторах.

Консолидация, реконсолидация мемстинкта и создание истории сознания, о которых мы будем говорить ниже, становятся возможны благодаря наличию в их составе целевых или болевых элементов, которые, в свою очередь, поддерживают длительную активацию всех других элементов мемстинкта или истории сознания.

Говоря простым языком, две или более нейронные сети поддерживают возбуждение групп нейронов, которые станут нейронными сетями. Это позволяет им оставаться в возбуждённом состоянии десятки или сотни часов, консолидироваться, укрепить нейронные связи внутри групп нейронов и между разными группами. Врождённые нейронные сети инстинктов или структуры гиппокампа и т.д. могут оставаться активными длительное время поддерживая темп активации, но они не могут сохранять информацию о внешней среде. Группы нейронов коры головного мозга изначально не объединены в нейронные сети, но благодаря поддержке (взаимному возбуждению) структур, способных поддерживать ритм возбуждения, группы нейронов коры, возбуждённые при определённой ситуации, становятся нейронной сетью. В дальнейшем мы можем использовать эту нейронную сеть коры, хранящую воспоминания о определённой ситуации, для того чтобы вспоминать, думать, мечтать и т.д. и т.п. То есть, как мы уже говорили раньше, мы воспринимаем информацию, вспоминаем её, думаем о ней сознательно и несознательно одними и теми же нейронами — нейронами, объединёнными в нейронную сеть мемстинкта.

То есть получается, что на всех этапах формирования памяти (как и любой другой нервной деятельности) может происходить возбуждение (в том числе и взаимное) из разных источников, но на первых этапах это возбуждение поддерживается за счёт улучшения взаимодействия отдельных нейронов (в основном с помощью NDMA-рецепторов), а в дальнейшем — за счёт улучшения связи между отдельными нейронными сетями, в том числе между нейронными сетями элементов мемстинктов, расположенных в коре головного мозга, и нейронными сетями инстинктов, расположенными в подкорковых центрах.

Важной отличительной чертой врождённых нейронных сетей инстинктов, расположенных в промежуточном, среднем, продолговатом мозге, является их возможность длительное время поддерживать ритм возбуждения. Эта особенность очень важна для сохранения сначала будущих нейронных сетей элементов мемстинктов, а затем и мемстинктов. К слову сказать, подобной особенностью — поддерживать ритм возбуждения — обладают и другие структуры мозга, например гиппокамп, миндалины и т.д. Благодаря наличию связей с активными (реконсолидируемыми) мемстинктами гиппокампа его даже ошибочно считают неким центром «первичного хранения информации», которая якобы впоследствии «переписывается в кору». Наша с вами теория позволяет понять, что гиппокамп и другие структуры не являются «временными хранилищами информации», а просто временно поддерживают в активном состоянии группы клеток коры, которые впоследствии станут мемстинктами, выступая в качестве одного из источников дополнительного возбуждения. Подробнее этот вопрос мы будем обсуждать в главе, посвящённой нейрофизиологам.

Когда учёные говорят о центрах бодрствования, они часто говорят о том, что мы называем инстинктами. Например, ретикулярные ядра моста, центральное серое вещество, ядра таламуса, голубое пятно, ядра гипоталамуса, также многие другие подкорковые ядра и их сочетания как раз и являются инстинктами в нашем понимании, то есть нейронными сетями, реагирующими на входящие сенсорные сигналы и усиливающими либо тормозящими возбуждение элементов мемстинктов.

В целом инстинкты расположены в ядрах ретикулярной формации, гипоталамусе, продолговатом мозге, мосту и других подкорковых центрах.

Нейронные сети инстинктов взаимодействуют друг с другом, тормозя или возбуждая другие инстинкты, а также нейронные сети гиппокампа и других структур, иногда образовывая сложные каскады возбуждающих или тормозящих структур. Чтобы полностью описать взаимодействие, потребуется провести большую работу и множество исследований, но тем не менее при всей сложности взаимодействия данных структур общий принцип взаимного возбуждения подкорковых нейронных сетей инстинктов и элементов мемстинктов, расположенных в коре, остаётся неизменным.

Мы уже говорили о том, что элементы первого уровня в ходе когнитивного взрыва сохраняются в коре мозга благодаря процессу, равнозначному импринтингу, но останавливается ли этот процесс с началом пубертатного периода? По всей видимости, нет. Несмотря на то что подавляющее большинство элементов первого уровня формируются в начале жизни, этот процесс не прекращается и у взрослых людей. В качестве примера можно привести факт запоминания деталей внешнего вида, запаха, тактильных ощущений и т.д. партнёра человека при активации инстинкта влюблённости.

Количество мемстинктов у каждого человека очень велико. потенциально за день мы запоминаем тысячи событий. Например, в эксперименте по обзору ёмкости зрительной памяти, проведённом Тимоти Ф. Брейди, Талией Конкл, Джорджом А. Альваресем в 2010 году[12], испытуемые с большой вероятностью запоминали 4672 сцены из 160 категорий, и это, конечно, не всё, что они запомнили за день. Да, сцены были небольшими и их можно расценивать как элементы памяти, прикрепляемые к реконсолидируемым мемстинктам; например, в эксперименте Ох Э., Бартон Б., Фогель Э. К. 2007 года[13] предъявляемые элементы памяти (фотографии дверей) состояли из отдельных деталей, которые можно уже можно интерпретировать как мемстинкт. Но тем не менее общая картина такова: каждый день мы можем консолидировать и реконсолидировать большое количество мемстинктов. Как мы помним, для того чтобы воспоминания превратились в мемстинкты, требуется поддерживать активацию этой группы нейронов в течение продолжительного времени, поэтому количество мемстинктов, возникающих за один период бодрствования, у человека ограничено, но тем не менее, по всей вероятности, речь идёт как минимум о многих и многих тысячах мемстинктов у обычного человека, не говоря уже о отдельных уникумах, запоминающих почти всё, что с ними произошло. Количество мемстинктов, которые мы можем одновременно активировать, очень велико: в экспериментах Рубина 1982 года[14] замотивированные испытуемые вспоминали 125 эпизодов прошлого в час. Другими словами, в сутки активируются как минимум десятки и сотни мемстинктов.

Размеры мемстинктов тоже могут быть различными. Как мы уже говорили, все элементы высокого уровня тоже изначально были мемстинктами, и некоторые совсем небольшими. С другой стороны, наша с вами теория, частично изложенная в данной книге, уже является мемстинктом, хранящимся в голове автора и других коллег, уже ознакомившихся с ней целиком, и, возможно, станет вашим мемстинктом. Объём данного мемстинкта или, например, объём мемстинкта книги «Война и мир» в силу индивидуальной изменчивости мемстинктов может меняться у разных людей, но всё равно состоять из значительного количества элементов разных уровней и других мемстинктов.

Возникновение эпизодов и историй сознания

Ниже мы будем с вами описывать разные способы возбуждения нейронных сетей. Можно насчитать как минимум 15 различных способов, причём многие из них могут быть задействованы одновременно. Один из них — наличие в межклеточной среде нейромедиаторов. Избыточное количество нейромедиаторов, соединяющихся с рецепторами, способствует активации нейрона, например, в случае если других источников возбуждения недостаточно для полноценной активации. При шизофрении избыточное количество катехоламинов может способствовать возбуждению тех нейронных сетей, которые в обычном состоянии оставались бы заторможенными. Таким образом, два мемстинкта, имеющих элементы, физиологически располагающиеся близко друг от друга, могут активироваться вместе при активации одного из них, то есть может возникнуть патологическая ассоциация, когда одно понятие кажется логически связанным с другим, хотя большинство людей взаимосвязи не находят. Именно поэтому люди с шизотипическим типом личности могут успешно заниматься творчеством, ведь процесс изобретения, придумывания слова и т.д. и т.п. — это, по сути, связывание различных мемстинктов. В некоторых случаях вторая нейронная сеть становится не просто ассоциативно связанной с первой, но начинает возбуждаться вместе с ней, а значит консолидируется с ней в один мемстинкт. Например, к вам вчера приходила ваша знакомая Катерина и просила вас помочь ей в каком-то вопросе. В норме мемстинкт, хранящий воспоминания об этом событии, имеет общие элементы с другими — например, слово «Катерина» с мемстинктом, хранящим школьные знания о Екатерине II, а значит, один мемстинкт может ассоциативно возбудить другой, но их нейронные сети не объединяются в одну. В случае если второй мемстинкт вследствие наличия дополнительного источника возбуждения, например избыточного количества катехоламинов, находится в перевозбуждённом состоянии, два эти мемстинкта могут начать возбуждаться одновременно и в результате консолидироваться в один. В итоге события начнут путаться у вас в голове и вам может казаться, что вчера к вам приходила то ли просто Екатерина, то ли Екатерина II и просила вас помочь ей то ли по домашним делам, то ли спасти родину. Если таких «бракованных» воспоминаний будет много, они смогут составить основу для формирования бреда.

Косвенным подтверждением такого механизма служить проведённая в 2017 году работа учёных из Джорджтаунского университета Вашингтона[15], показавших, что tDCS (микрополяризация, англ. Transcranial direct current stimulation — лечебный метод, позволяющий изменять функциональное состояние различных звеньев ЦНС под действием малого постоянного тока (до 1 мА)) улучшает креативность мышления. Участники эксперимента — здоровые молодые люди со сходным образованием и уровнем интеллекта — должны были находить ассоциативные связи между разными наборами слов. И те из них, кто подвергался электростимуляции, находили гораздо более нетривиальные аналогии.

В силу определённых причин у человека могут быть также ослаблены процессы торможения нейронов, позволяющие разделять разные нейронные сети. Представим, что имеющий такие нарушения заядлый рыбак посмотрел видеоролик, запечатлевший поимку огромного карпа. Мемстинкт просмотра видеоролика и мемстинкт «собственной рыбалки» могут начать последовательно возбуждаться у него вместе, что приведёт к их реконсолидации в один мемстинкт, и он с чистой совестью будет рассказывать своим знакомым, как он сам поймал огромного карпа.

Такое патологическое слияние различных нейронных сетей может быть вызвано многими причинами, которые в целом можно разделить на две группы: избыточное возбуждение нейронных сетей из разных источников и нарушения процесса разделения различных нейронных сетей.

При желании подобную ситуацию можно сравнить с логической ошибкой. К слову сказать, использование символов, да и многие другие особенности мышления людей возможны именно потому, что по сравнению с другими животными наш вид явно склонен к проявлению «признаков шизофрении» в широком смысле слова. Другим животным использование символов, логическое мышление и т.д. даётся явно сложнее. Действительно, если мы возьмём мемстинкт животного, психика которого не содержит большого количества мемстинктов, то поймём, что устроены они проще. Допустим, мемстинкт домашней кошки, отвечающий за еду, может содержать элементы, связанные с формой и цветом миски, запахом корма, звуком открываемой банки, ну в крайнем случае, иногда — со звуками, соответствующими её имени. Это очень естественно, ведь еда всегда как-нибудь выглядит, пахнет, шумит и ведёт себя, если она живая; если она уже неживая, то лежит или падает. С точки зрения психики нормальной кошки добавлять в этот мемстинкт какие-либо абстрактные знаки — это воистину бредовая идея. Чем сложнее устроена психика животного, чем больше мемстинктов и их элементов, тем сложнее отделить их друг от друга, тем более когда огромное количество одних и тех же элементов входит в состав разных мемстинктов. Поэтому, например, творчество изобретателя, совмещающего в одном устройстве поршень водяного насоса и носик кипящего чайника, или творчество художника, рисующего часы, похожие на расплывшуюся пиццу, часто граничит с поведением человека, страдающего шизофренией, например, из-за того, что множество его мемстинктов готовы возбуждаться из-за большого содержания катехоламинов.

Наш вид приспособился к таким странностям работы мозга, и в человеческом обществе особенность творческих личностей лучше других смешивать различные мемстинкты не считается патологией; кроме того, такая особенность в определённых рамках не мешает жить, а даже, наоборот, способствует успешности выживания и оставления потомства, да и с точки зрения большинства культур способность заниматься творчеством связана, скорее, с целевыми инстинктами.

Ещё одним очень интересным побочным процессом, возникшим изначально в мозгах наших предков и достигшим расцвета у нашего вида, является сознание. Эпизод сознания возникает при гипервозбуждении нейронной сети. Чаще всего это происходит при одновременном её возбуждении из разных источников, но эпизод сознания может возникнуть и при сильном возбуждении из одного источника. Простейший эпизод сознания можно получить, напрямую возбуждая нейроны мозга, например вживлёнными электродами, сильными магнитными полями или даже частицей с большой энергией, прилетевший из глубокого космоса, что нередко случается с людьми, находящимися за пределами атмосферы. Да, эпизод сознания — это всего лишь один из видов галлюцинаций. Он может возникнуть, например, если группа нейронов, возбуждённых поступающей от рецепторов информацией, совпадает с мемстинктом. В этом случае нейронная сеть мемстинкта получит одновременное возбуждение от афферентных нейронов и возбуждение от нейронной сети инстинкта (одновременно по двум каналам).

Недавние исследования в лаборатории доктора Сусуму Тонегава[16] показали, что дополнительная стимуляция даже не сформированной до конца памяти может вызвать эпизоды сознания у мыши, а исследования Теодора Бергера 2011 года[17] показали, что того же эффекта можно добиться, стимулируя нейронные сети с помощью вживлённого чипа.

С другой стороны, эксперименты по картированию центров речи, проводимые в Научном центре неврологии Российской академии медицинских наук, приводившие к созданию временного отсутствия речи, вызванного электромагнитными волнами (искусственная афазия), во время которых человек не может произнести слова́, увиденные на картинке, показывают, что если мешать возбуждению нейронов, возникновение эпизодов сознания может быть искусственно предотвращено[18].

Истории сознания и их нарушения

Афазия может быть вызвана даже простой усталостью. Если человек очень сильно устал, включаются механизмы торможения нервной деятельности, и мы чисто физически не можем сделать простые действия — решить задачку из школьного учебника или заставить себя встать. Конечно, если приложить огромные усилия, то во многих случаях выполнить желаемое всё же удаётся и проблема решается после отдыха, поэтому усталость, конечно, не считается афазией, но, как мы видим, механизмы, мешающие выполнить задуманное, безусловно подобны.

Мы видим, что сознание возникает лишь в малой части нейронных сетей, активных в момент бодрствования, или, другими словами, сознание — это небольшая часть нашего разума и многие процессы в мозге происходят, не создавая эпизодов субъективного опыта.

События в реальном мире, отражающиеся в нашем мозге, в большинстве случаев связаны между собой последовательностью происхождения во времени или территориально. Мы привыкли к тому, что если мы идём зимним вечером по центральной городской улице, мы не можем оказаться вдруг днём в жаркой солнечной пустыне. Поэтому в большинстве своём наши мемстинкты представляют собой последовательность элементов, на которые мы обратили внимание, то есть большинство мемстинктов представляют собой истории: мы привыкли, что именно такое связанное по времени и территориально сочетание элементов правильно и естественно. Именно в таком порядке следуют элементы.

Консолидироваться, то есть превратиться в мемстинкт или элемент памяти, в большинстве случаев может только ставшая эпизодом или историей сознания нейронная сеть.

Благодаря нашей с вами теории мы можем объяснить весь комплекс экспериментов по научению искусственной грамматике[19], как и все размышления об универсальной грамматике[20], двумя фактами.

Во-первых, благодаря очень схожей архитектонике мозга (если не брать случаи патологии) у большинства людей похожие элементы мемстинктов сохраняются в похожих частях мозга, например, определённые звуки — в определённых частях звуковой коры, определённые образы — в определённых частях зрительной коры и т.д. и т.п.

Во-вторых, благодаря схожести ситуаций для людей, проживающих в одной культуре, похожие элементы объединяются в похожие мемстинкты, создавая, как мы уже говорили выше, комплекс культурных мемстинктов, которые регулярно (во время общения) сравниваются и усредняются (верифицируются). В итоге мы имеем у разных людей набор похожих знаний, связанных похожим образом. Подробнее об этом мы будем рассуждать вместе с лингвистами в специально отведённой для этого главе.

Впрочем, возможно бывают исключения и иногда отдельные нейронные сети при частой активации могут консолидироваться даже без возникновения сознания.

Итак, эмоциональная составляющая интеллекта в целом работает следующим образом: идущий по сенсорным трактам сигнал при определённых комбинациях входящих импульсов активирует инстинкт (врождённая нейронная сеть). Инстинкт усиливает входящий сигнал. Не усиленные инстинктами сигналы гасятся тормозящими структурами (в основном нейронами, использующими гамма-аминомасляную кислоту). Кора содержит нейронные сети, хранящие воспоминания, — нейронные сети мемстинктов, способные совместно активироваться при определённом наборе входящих сигналов и содержащие усиленные связи с инстинктами. Далее подкорковые структуры генерируют регулярные импульсы, возбуждающие всю кору (например, тета-ритм гиппокампа), но сигнал гасится тормозящими нейронами и остаётся актуальным лишь в тех местах коры, где благодаря консолидации и реконсолидации усилены связи с инстинктами, то есть в элементах мемстинктов и особенно в целевых и болевых элементах. При этом благодаря наличию обратных связей, которые также укрепились или возникли в ходе консолидации, мемстинкты и их элементы могут самостоятельно активировать инстинкты. Получается, что подкорковые структуры регулярно возбуждают всю кору, а кора возбуждает подкорковые структуры, но благодаря наличию ограниченного количества врождённых инстинктов, а также наличию большого количества сохранённых в ходе консолидации нейронных сетей коры, имеющих усиленные прямые и обратные связи с подкорковыми структурами, такая относительно простая структура, состоящая из двух больших элементов коры и подкорковых структур, возбуждающихся взаимно, сохраняет и воспроизводит воспоминания, связанные с эмоциями, а также выполняет большое количество других «волшебных», «находящихся выше понимания» функций, связанных с эмоциями.

Рассмотрим два способа консолидации (реконсолидации) группы клеток коры, которые станут мемстинктом. Первый — при одновременной активации этой группы с нейронной сетью инстинкта и второй — при одновременной активации с другим мемстинктом.

Основные способы консолидации, реконсолидация мемстинктов

Представьте, что вы идёте по лесу, прошли через заросли папоротника, перепрыгнули через ручей, затем прошли рядом с болотом и вдруг вышли на солнечную поляну, всю прямо красную от спелой, ароматной земляники. В данном случае поляна с земляникой выступит в роли целевого элемента. Афферентные потоки информации о цвете, запахе, вкусе и огромном количестве земляники активируют целевой инстинкт, в нём возникнет эпизод сознания, вы почувствуете восторг, и элемент «много земляники» начнёт реконсолидироваться: «заросли папоротника», «ручей», «болото» соединятся с ним и образуют мемстинкт «дорога к земляничной поляне». Похожие процессы происходят и в мозге мыши. Например, Мэтью Уилсон и Дэвид Фостер опубликовали в 2006 году в журнале Nature Neuroscience исследование под названием «Обратное воспроизведение поведенческих последовательностей в клетках гиппокампа во время бодрствования» [21].

Они пишут о последовательных воспроизведениях частей воспоминания, относящихся к окружавшей крысу обстановке, когда она бежала по лабиринту к кормушке, содержащей вкусную еду. По их словам, «воспроизведение имеет уникальную форму, в которой последние эпизоды пространственного опыта воспроизводятся во временном обратном порядке». То есть крыса вспоминает дорогу к лакомству, причём в обратном порядке: сначала активируется целевой элемент, содержащий воспоминание о вкусной еде, а затем проигрываются все остальные элементы мемстинкта в обратном порядке. Такие проигрывания (Replay) как раз и являются поддержанием в активном состоянии сети будущего мемстинкта. А если точнее, нейроны, активность которых они записывали во время эксперимента, являются частью нейронной сети, поддерживающей такую активность. В данном конкретном эксперименте мы видим, как группа нейронных сетей элементов будущего мемстинкта поддерживается в активном состоянии гиппокампом (одним из источников одновременного возбуждения нейронных сетей), но наша с вами теория показывает, что если поставить более широкий эксперимент, можно будет увидеть одновременно и возбуждение нейронных сетей инстинкта, как раз и вызывающих эмоциональную реакцию избегания, затаривания и т.д. у животных.

Эти эксперименты интересны ещё тем, что мы можем видеть создание целевого элемента мемстинкта — «лакомство в конце тоннеля» — и построение на его основе мемстинкта пробежки по лабиринту до лакомства. Все элементы мемстинкта последовательно возбуждаются после активации целевого элемента — обратная последовательность — или в случае ассоциативной активации другого элемента мемстинкта — прямая последовательность. На записях активности клеток гиппокампа мы можем наблюдать активности каждого элемента мемстинкта через регистрацию активности отдельной клетки гиппокампа.

Пример второго способа реконсолидации мемстинкта. Вы переписываетесь в социальных сетях с малознакомым и не очень интересующим вас человеком, обмениваетесь парой не очень лестных фраз и вдруг понимаете, что начинаете чувствовать себя очень неуютно, вам плохо и неприятно, а произошло это из-за того, что имя человека, написанная им фраза и ещё пара деталей совпали с элементами мемстинкта «разрыв с вашим старым партнёром», активировав его, а он, в свою очередь, активировал связанный с ним болевой инстинкт. В результате совершенно, казалось бы, незначительный мемстинкт «конфликт при переписке в социальных сетях» начнёт консолидироваться и в дальнейшем подобные ситуации будут вызывать неприятные эмоции.

Другими словами, две или более нейронные сети поддерживают возбуждение групп нейронов, которые станут нейронными сетями. Это позволяет им оставаться в возбуждённом состоянии десятки или сотни часов, консолидироваться, укрепить нейронные связи внутри групп нейронов и между разными группами. Врождённые нейронные сети инстинктов или структуры гиппокампа и т.д. могут оставаться активными длительное время поддерживая темп активации, но они не могут сохранять информацию о внешней среде. Группы нейронов коры головного мозга изначально не объединены в нейронные сети, возбуждённые при определённой ситуации становятся нейронной сетью благодаря поддержке (взаимному возбуждению) структур, способных поддерживать ритм возбуждения. В дальнейшем мы можем использовать эту нейронную сеть коры, хранящую воспоминания об определённой ситуации, для того чтобы вспоминать, думать, мечтать и т.д. и т.п. То есть, как мы уже говорили раньше, мы воспринимаем информацию, вспоминаем её, думаем о ней сознательно и несознательно одними и теми же нейронами — нейронами, объединёнными в нейронную сеть мемстинкта.

То, что разные мемстинкты состоят из ограниченного набора одних и тех же элементов, доказывает одностороннее пространственное игнорирование.

Например, в эксперименте Robert H. Logie попросил двух пациентов с поражением теменной коры описать по памяти площадь в Милане, на которой находились собор, магазины и дворцы. Пациенты представляли себя в одной из ориентаций по отношению к площади. Оказалось, что пациенты довольно точно описывали половину площади, но не могли описать вторую половину. Однако после того, как их просили мысленно изменить своё положение, они вспоминали о игнорируемой перед этим половине площади, но начинали игнорировать ту, которую подробно описывали до этого[22].

E. Bisiach и коллеги описали пациента с поражением правой теменной доли, у которого не было явного дефицита зрительного восприятия (он мог описать, что он видит), но который не мог описать по памяти половину пространства, причём дефицит был наиболее выражен в долговременной памяти[23].

Мы видим, что несмотря на повреждение элементов, ассоциирующихся с направлением «лево», и разрушение части мемстинктов элементы, их составляющие, сохраняются и могут быть активированы с помощью другого мемстинкта.

Целевой элемент — это элемент мемстинкта, имеющий усиленные связи (в том числе дофаминергические) с инстинктом, приносящим положительные эмоции, благодаря чему может получать дополнительное возбуждение и, в свою очередь, возбуждать элементы других мемстинктов, выстраивая, например, историю сознания, которая, в свою очередь, ещё больше возбуждает целевой элемент, который ещё больше возбуждает инстинкт, вследствие чего человек получает больше приятных эмоций.

Эмоции — это эпизоды сознания в нейронной сети инстинкта.

Соответственно, эмоции дополнительно возбуждают только связанные с ними мемстинкты, и активация других при сильных эмоциях затруднена. Например, непросто во время оргазма или эпизода сильной ревности складывать в уме числа.

С помощью инстинктов мы отмечаем и запоминаем разные состояния внешней среды, вернее реакцию наших рецепторов на неё, а потом запоминаем другие состояния внешней среды, связанные с исходными, и таким образом расширяем свой опыт. В итоге небольшая нейронная сеть инстинкта, реагирующая на очень ограниченный набор внешних сигналов, позволяет нам создать целую «библиотеку» мемстинктов, связанную с данной эмоцией.

Как это ни парадоксально, большая часть нашего так называемого сознательного мышления не появляется в сознании. Как мы помним, мемстинкты при активации проигрываются в прямом или обратном направлении, причём чаще всего одновременно бывают активны несколько мемстинктов; если элементы одного одновременно являются элементами другого, то совпадающие элементы могут становиться эпизодами сознания. Не исключено, что для выстраивания из элементов разных мемстинктов полноценной истории сознания возбуждение исходных мемстинктов должно быть определённым образом синхронизировано.

История сознания в дальнейшем сама может стать мемстинктом. Активные одновременно элементы мемстинктов далеко не всегда становится эпизодами сознания из-за того, что им просто не хватает возбуждения. В этом случае нового мемстинкта чаще всего не образуется, но консолидация всё-таки возможна; об этом говорят примеры имплицитного научения. Мы видим, что может сохраниться мемстинкт, даже не возбудившийся настолько, чтобы стать историей сознания. Хотя в большинстве случаев имплицитного научения разговор идёт о добавлении отдельного элемента в уже существующий мемстинкт или, как в случаях с научением искусственной грамматике[24], о появлении структуры во взаимосвязях отдельных элементов благодаря тому, что сохранены они в определённых частях мозга, имеющих определённые связи с другими частями. То же самое произойдёт, например, если мы впишем слова в заранее нарисованные кружочки, заранее соединённые линиями. В итоге мы получим набор слов, объединённых линиями в заранее заданную структуру. Если мы удосужимся ещё отксерокопировать листы с кружочками и линиями до того, как впишем слова, а потом будем одновременно вписывать одинаковые слова в одинаковые кружочки на всех листах, мы получим несколько копий одинаковых структур. Приблизительно одинаковая архитектоника мозга у разных людей подобна копиям наших листочков, а подобные ситуации, возникающие у людей, проживающих в одной культуре, «вписывают» «слова»-мемстинкты в похожие «кружочки» — одинаковые места в коре мозга, но подробно этот вопрос мы будем обсуждать ниже, общаясь с лингвистами.

Наша с вами теория показывает, что отделение различных нейронных сетей друг от друга происходит не только и даже не столько за счёт определённой структуры связей и выборочного торможения отдельных нейронов, а во многом за счёт общего торможения всей центральной нервной системы и выборочного взаимного возбуждения одними нейронными сетями других. Без общего торможения всех нейронов такая система, обладающая, по сути, положительными обратными связями, могла бы выходить на недопустимые уровни общего возбуждения; впрочем, нечто похожее происходит при эпилепсии. С другой стороны, без дополнительного возбуждения извне, например в камерах депривации, при травмах и т.д., центральная нервная система за счёт общего торможения быстро переходит в неактивный режим (сон, потеря сознания и т.д. и т.п.).

Как мы уже упоминали, для процесса консолидации требуется время, превосходящее период бодрствования, поэтому во время сна дневные воспоминания периодически активируются, происходит это во время стадии быстрого движения глаз. Консолидации нового мемстинкта способствует также отсутствие сильных сигналов от внешних рецепторов, то есть торможение механизмов общего непроизвольного внимания. Наша с вами теория предсказывает, что при отсутствии сна консолидация мемстинкта всё же будет происходить, но значительно хуже, потому что процесс будет зашумляться и к тому же мозг будет использовать лишние ресурсы на активирующиеся при этом нейронные сети.

Конец ознакомительного фрагмента.