Марк Верт – Homo Adaptus: Почему следующий вид человека — это вы (страница 17)
Наконец, компьютерная метафора подчёркивает то, что мы обычно игнорируем: мозг — это физический объект, подчиняющийся законам физики и химии. В нём нет никакой «жизненной силы» или «души» в нематериальном смысле. И это важно, потому что именно эта физичность делает возможной нейропластичность: мы можем менять свой мозг, потому что он сделан из материи, которая поддаётся изменению.
Где компьютерная метафора проваливается
Но теперь — о том, где метафора ведёт нас в сторону. Самое главное различие: компьютер — это машина, спроектированная инженерами по чётким спецификациям. А мозг — это орган, сформированный миллионами лет эволюции без всякого проекта. В компьютере процессор и память разделены. В мозге обработка и хранение информации неразрывно связаны: одни и те же нейроны и участвуют в вычислениях, и хранят память. В компьютере аппаратное обеспечение фиксировано (транзисторы не выращивают новые связи), а программное — сменное. В мозге аппаратное и программное обеспечение — это одно и то же. Обучение физически меняет структуру мозга. Вы не можете установить новую программу на старый мозг, не изменив сам мозг. И одновременно: изменить мозг можно только через опыт, то есть через «программы», которые вы на нём запускаете.
Второе важное различие: компьютер работает по строгим логическим правилам, детерминированно. Один плюс один всегда равно два. Мозг работает вероятностно, с шумом, с контекстом. Один и тот же стимул в разных условиях может вызвать разные реакции. Нейроны не вычисляют логические функции — они оценивают вероятности, интегрируют множество сигналов, часто конфликтующих. Мозг не «ошибается» в компьютерном смысле — он постоянно делает приблизительные оценки, и это его свойство, а не сбой.
Третье различие: компьютер потребляет энергию только во время работы. Мозг потребляет энергию постоянно — около 20% всей энергии организма при 2% массы тела. И значительная часть этой энергии уходит на поддержание структуры: обновление белков, поддержание мембранного потенциала, «фоновую» активность нейронов. Мозг никогда не выключается. Даже во сне он работает, перерабатывая информацию, закрепляя память, «очищаясь» от метаболических отходов (глимфатическая система, открытая в 2012 году).
Четвёртое различие, самое важное для нашей книги: компьютер не меняет свою физическую структуру в зависимости от того, какие задачи на нём решают. Вы можете играть в игры, писать тексты, считать таблицы — транзисторы от этого не перестраиваются. Мозг же меняется постоянно. Каждый раз, когда вы учитесь новому навыку, ваши нейроны образуют новые связи, а старые, неиспользуемые, отмирают. Этот процесс называется нейропластичностью, и именно ему посвящена вся глава.
Почему мы всё равно используем эту метафору
Если компьютерная метафора так несовершенна, почему же мы продолжаем её использовать? По нескольким причинам. Во-первых, она удобна. У нас нет другой столь же интуитивной метафоры для объяснения сложных когнитивных процессов. Во-вторых, она частично работает, особенно на определённом уровне описания. В-третьих, компьютеры эволюционируют. Современные нейросети, особенно глубокие нейронные сети, всё больше напоминают биологические нейронные сети. Они тоже обучаются, тоже «пластичны» (в том смысле, что подстраивают веса связей), тоже могут обрабатывать зашумлённые данные.
Некоторые исследователи, например нейробиолог Дэвид Марр в своей классической работе «Зрение», предложили анализировать мозг на трёх уровнях: вычислительном (какую задачу решает система), алгоритмическом (как она это делает) и физическом (как это реализовано в нейронах). На вычислительном уровне мозг действительно похож на компьютер — он обрабатывает информацию. На алгоритмическом — сходство сохраняется, но с оговорками. На физическом — различия фундаментальны. Так что метафора «мозг — это компьютер» полезна, если помнить о её ограничениях, и вредна, если забывать.
Альтернативные метафоры
Предлагались и другие метафоры для мозга. Оркестр, где разные инструменты играют вместе. Город с постоянно перестраивающимися дорогами. Экосистема, где виды конкурируют и кооперируются. Биолог Джеральд Эдельман сравнил мозг с «дарвиновским пространством», где нейронные группы конкурируют за выживание. Нейробиолог Карл Фристон предложил принцип свободной энергии, согласно которому мозг — это система, стремящаяся минимизировать неожиданность, постоянно строящая предсказания о мире и обновляющая их на основе ошибок.
Для наших целей — понимания нейропластичности как основы Homo adaptus — наиболее полезной мне кажется метафора мозга как живого черновика. Компьютерная метафора предполагает, что есть фиксированное аппаратное обеспечение, на которое можно устанавливать разное программное обеспечение. Метафора черновика, напротив, подчёркивает, что и «аппаратное обеспечение» (нейронные связи, даже количество нейронов) меняется в процессе письма. Вы не можете провести границу между текстом и листом. Лист меняется от того, что на нём пишут. Мозг меняется от того, что на нём «запускают».
Именно эта метафора будет сопровождать нас в этой главе. Мы — не пассивные носители фиксированного мозга. Мы — соавторы его архитектуры. Каждый наш опыт, каждая мысль, каждое действие оставляют физический след в нейронных сетях. И это не поэтическое преувеличение — это нейробиологический факт.
Практический вывод для читателя
Что из всего этого следует для вас, читателя, который хочет стать осознанным Homo adaptus? Первое: перестаньте думать о своём мозге как о фиксированном органе, который «дан от природы» и который вы не можете изменить. Это неправда. Ваш мозг меняется каждый день. Второе: осознайте, что вы управляете этими изменениями — не полностью, не всегда осознанно, но в значительной степени. То, чему вы учитесь, что вы делаете, о чём думаете — всё это перестраивает ваши нейронные связи. Третье: не бойтесь компьютерной метафоры, но и не доверяйте ей безоговорочно. Она полезна для понимания некоторых аспектов, но опасна, если вы начинаете думать, что мозг можно «перепрошить» так же легко, как съёмный накопитель.
В следующей подглаве мы перейдём к первому и самому важному принципу нейропластичности: принципу «используй или потеряешь». Мы увидим, как неиспользуемые нейронные связи отмирают, а часто используемые — укрепляются. И поймём, почему чтение книг, изучение языков, игра на музыкальных инструментах — это не просто хобби, а буквальное строительство собственного мозга. И почему отказ от этих практик ведёт к деградации, которую многие ошибочно принимают за неизбежное старение.
Глава 3. Нейропластичность: как мы переписываем себя каждый день
Принцип «используй или потеряешь»: что происходит с нейронами, когда мы перестаём читать книги
В предыдущей подглаве мы разобрались, что мозг — это не компьютер с фиксированным «железом», а живой черновик, который переписывается каждым нашим опытом. Из этого следует фундаментальный принцип, который нейробиологи формулируют коротко и жёстко: «используй или потеряешь». Нейронные связи, которые мы регулярно активируем, укрепляются и становятся быстрее. Те же, которые мы не используем, ослабевают и в конце концов исчезают. Этот принцип действует на всех уровнях: от тончайших синапсов между двумя нейронами до целых функциональных областей коры. И он имеет прямое отношение к тому, как мы живём, чему учимся, что помним и кем становимся. В этой подглаве мы разберём, как именно работает этот принцип, какие у него эволюционные основания и что происходит с мозгом человека, который перестаёт читать книги, учить языки или осваивать новые навыки.
Синаптическая обрезка: сад, а не склад
Чтобы понять принцип «используй или потеряешь», нужно спуститься на уровень синапсов — мест контакта между нейронами. У новорождённого ребёнка количество синапсов огромно — даже больше, чем у взрослого человека. В первые годы жизни мозг проходит через процесс, который называется синаптической обрезкой: неиспользуемые связи удаляются, а используемые укрепляются. Это не дефект, а критически важный механизм. Если бы мозг сохранял все возможные связи, он бы захлебнулся в шуме и не мог бы эффективно обрабатывать информацию. Обрезка делает его более специализированным и быстрым.
Этот процесс продолжается и во взрослом возрасте, хотя и не так интенсивно. Каждый раз, когда мы учимся чему-то новому, в мозге формируются новые синапсы. Но если мы не пользуемся новым навыком, эти синапсы ослабевают и в конце концов исчезают. Нейробиолог Карло Шоц из Университета Регенсбурга в серии экспериментов показал, что у взрослых людей, которые учились жонглировать, в зрительной коре увеличивалось количество серого вещества. Но когда они прекращали тренировки через три месяца, объём серого вещества возвращался к исходному уровню. Навык не исчезал полностью (мозг сохранял «скелет» связей), но физические изменения, вызванные обучением, без практики сошли на нет.
Этот механизм имеет чёткий эволюционный смысл. Мозг потребляет огромное количество энергии — около 20% всей энергии организма. Содержать ненужные нейронные связи накладно. Эволюция «научилась» избавляться от того, что не используется, чтобы высвободить ресурсы для того, что используется. Это жестокий, но эффективный принцип: если тебе не нужно — ты это теряешь.