Сергей Савельев – Морфология сознания (страница 34)
В основе долговременной памяти, как ни странно, лежат простые и случайные процессы. Дело в том, что нейроны всю жизнь формируют и разрушают свои связи. Синапсы постоянно образуются и исчезают. Довольно приблизительные данные говорят о том, что этот процесс спонтанного образования одного нейронного синапса может происходить у млекопитающих примерно 3—4 раза в 2—5 дней. Несколько реже возникает ветвление коллатералей, содержащих сотни различных синапсов. Новая полисинаптическая коллатераль формируется за 40—45 дней. Поскольку эти процессы происходят в каждом нейроне, вполне понятна ежедневная ёмкость долговременной памяти для любого животного. Можно ожидать, что в коре мозга человека каждый день будет образовываться около 800 млн новых связей между клетками и примерно столько же будет разрушено. Долговременным запоминанием является включение в новообразованную сеть участков с совершенно неиспользованными, новообразованными контактами между клетками. Чем больше новообразованных синаптических контактов участвует в сети первичной (кратковременной) памяти, тем больше у этой сети шансов сохраниться надолго.
Методическое и долговременное обучение собственно и сводится к накоплению первичных и незадействованных синапсов в новообразованных циклических сетях запоминания. Время запоминания тем меньше, чем больше клеток участвует в этом процессе. Чтобы усилить запоминание, надо привлекать больше клеток из самых разных систем: зрения, слуха, вкуса, обоняния, мышечной рецепции и т. д. Игровое обучение людей и животных, реабилитационные программы для неврологических пациентов и быстрое усвоение огромных массивов разнообразной информации построены именно на этом простом, но крайне эффективном принципе.
Вместе с тем в системе есть и изъяны. Предсказать, где и сколько клеток образует новые связи, весьма затруднительно. Это вероятностный процесс. Мы не можем узнать, какой нейрон окажется достаточно энергетически обеспечен и морфогенетически активен для формирования новой коллатерали или синапса. В момент возникновения массы связей (на пике долговременного запоминания) можно заниматься отнюдь не жизненно важными проблемами. Долговременное запоминание произойдёт всё равно, нравится нам это или не нравится, нужная это информация или совершенно пустой фрагмент существования. Независимо от биологического содержания произошедшее явление будет долго и навязчиво воспроизводиться в памяти животного или человека.
Следовательно, единственным способом борьбы с неуправляемой долговременной памятью является увеличение времени на запоминание. Механизмы сохранения памяти основаны на способности стимулировать локальное кровообращение в том участке мозга, который больше нагружен. Увеличение кровообращения вызывает повышение метаболизма и стимуляцию синаптогенеза — базового процесса долговременной памяти. При этом необходимо привлекать самые разнообразные органы чувств и ассоциации, наращивая число клеток-запоминателей, а значит и шансы на долговременное запоминание.
Забывание информации, сохранённой как в краткосрочной, так и в долгосрочной памяти, происходит по обратным законам. Если мозг не подкрепляет свой первичный опыт новыми результатами, не обращается к однажды полученной информации, то она забывается. Связи между нейронами пластичны. Невостребованные циклы памяти постепенно упрощаются или вытесняются новыми значимыми событиями. Таким образом, самый лучший способ забывания — невостребованность хранимой информации. Она сама исчезнет, если её не восстанавливать дополнительным вниманием. В этом случае ,мозг получает огромное «удовольствие», которое выражается во вполне материальном виде. Забывание — биологически очень выгодный процесс. При исчезновении любого самого короткого информационного цикла происходит экономия на синтезе аденозинтри-фосфорной кислоты, медиаторов, мембран, а также на аксонном транспорте. Всё, что приводит к уменьшению энергетических расходов мозга, воспринимается как биологический успех. Мозг не «догадывается» об информационной ценности памяти. Он стремится экономить на её хранении. Ему безразлично, на что затрачивается энергия, главное — её количество. Мозг человека старается не расходовать энергию на затратное поддержание любой информации. В связи с этим забывание происходит намного легче и приятнее, чем запоминание.
Наиболее важный аспект когнитивных процессов представляет мышление (оно же — инсайт, ассоциативное обучение и т. д.). Оно может осуществляться в любой кортикальной структуре мозга или в системе ассоциированных между собой более древних центров, что зависит от числа вовлечённых нейронов.
Исторически сложилось так, что мышление представляет собой философскую проблему. Её натужно надуманная суть оформлена в виде неразрешимого «гносеологического вопроса», а неразрешимость изобретена путём противопоставления теории происхождения и организации мышления. По «рационалистической» теории, законы мышления априорны. Они предшествуют опыту и являются базой для его осуществления. Мышление загадочным образом наследуется, его принципы неизменны. С «эмпирической» точки зрения законы мышления апостериорны. Все они вытекают из опыта и являются благоприобретёнными свойствами мозга конкретного человека.
Примерно так же рассуждают многие естествоиспытатели. В их странноватых парадигмах проблема выглядит более реально. У ортодоксальных рефлексологов гносеологическая проблема была однозначно перенесена на уровень условного рефлекса. Сущность фило-софско-физиологических трудностей иллюстрирует старый, но очень милый вопрос о механизме формирования условного рефлекса. Он заключается в том, что необходимо решить, образуются ли новые межнейронные контакты при формировании условного рефлекса или сигналы «прокладывают» себе новые пути в уже имеющихся связях. Если связи в мозге динамически изменяются, то непонятно, как хранить бесценные безусловные рефлексы — основу всей теории. Если же все связи мозга возникли заранее, то приходится рассчитывать только на «божественный промысел» и надеяться на то, что все наши мысли предусмотрены. На самом деле никакого противопоставления этих двух явлений нет, как нет и самого «гносеологического вопроса». Попробуем рассмотреть более-менее реальные факты, говорящие о механизмах мышления.
Под мышлением следует понимать такую активность, которая приводит к появлению в поведении нестандартных решений стандартных ситуаций. Например, попугай любит почёсывать голову когтистой лапкой. Это инстинктивный стандарт поведения. Однако макушку чесать не очень удобно. Попугай берёт шишку и почёсывает голову её краем. Попугай не обладал врождённым поведением, которое бы включило программу такого действия, но он берёт в лапу самые разные предметы, а это движение врождённое. Иначе говоря, попугай «сообразил», «домыслил», «придумал» или неожиданно «озарился», как использовать шишку и врождённую способность для новых целей. Пример с сообразительным попугаем аккумулирует множество условий, которым должно отвечать действие животного, если мы называем это результатом мышления.
Любые генетически детерминированные формы поведения не могут считаться мышлением. Такая детерминация может иметь как прямой генетический характер, так и косвенные формы. Генетически детерминированные формы поведения могут реализовываться через гормональную активность эндокринных систем или регулироваться внешними факторами.
Мышление всегда индивидуально. Действие животного или человека, являющееся плодом мышления, не может быть абсолютно идентичным у двух особей. В основе расхождений лежат индивидуальность развития и созревания головного мозга, а также гигантская изменчивость его морфологической организации. Вполне понятно, что на столь разном структурном субстрате не возникает идентичных решений.
При больших индивидуальных различиях надо учитывать половой диморфизм. Хочется нам или нет, но половые различия сознания существуют. Они влияют на формирование сознания с раннего детства. Достаточно вспомнить расхожее и обидное представление мужчин о женских затруднениях при описании дороги, местности и пространственной ориентации. Это бытовое мнение давно проверено экспериментально и, как ни печально, подтверждено. Самое интересное, что половые различия в пространственной ориентации были обнаружены именно в момент активного созревания неокортекса. Оценка варьируемых экспериментальных факторов проводилась авторами в 8 исследованиях на детях разного пола в возрасте 3, 4 и 5 лет (Horan, Ros-ser, 1984). Оказалось, что девочки лучше справлялись с заданиями по инвариантности размерностей стимула и реакции, а мальчики были успешнее, когда требовалось сочетание размерностей. Самые яркие различия авторы обнаружили при варьировании пространственной ориентации. Этот пример показывает, что решение любых биологических задач имеет как индивидуальные, так и наследуемые половые особенности.
Биологической целью мышления является достижение поведенческой исключительности конкретной особи. Этим благоприобретённым способом расширяется перечень вариантов поиска пищи, размножения и доминирования. Результаты поиска нестандартных решений могут равновероятностно приводить как к положительному, так и к отрицательному (понижающему достижение перечисленных целей) итогу, поэтому эффективность мышления заведомо ниже, чем реализация врождённых форм поведения.