Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

Кроме того, существование спонтанной активности объясняет, почему один и тот же поступающий стимул иногда вызывает полноценную массовую активацию, а иногда — едва заметное возбуждение. Все зависит от того, может ли наблюдавшаяся до появления стимула шумовая структура активности резонировать с пиками на входе или же она с ними несовместима. В нашей модели, как и в человеческом мозгу, восприятие слабого внешнего стимула зависело от случайных флюктуаций активности⁵⁶.

Дарвин в мозгу

Спонтанная активность — одно из наиболее часто упускаемых свойств модели глобальной рабочей сети, однако я лично считаю спонтанную активность одной из важнейших и незауряднейших ее особенностей. Очень многие нейробиологи до сих пор придерживаются старомодного представления о рефлекторной дуге как о фундаментальной модели человеческого мозга⁵⁷. Идея эта известна со времен Рене Декарта, Чарльза Шеррингтона и Ивана Павлова и изображает мозг как механизм приема-передачи, транслирующий данные от органов чувств к мускулам (см. знаменитую схему Декарта, изображающую, как глаз управляет рукой, рис. 1). Сегодня нам известно, что это представление глубоко ошибочно. Главным свойством нервной системы является ее автономность. Естественная активность нейронов берет верх над стимулами извне. В результате наш мозг не отдается пассивно на милость окружающего мира, а создает собственные стохастические варианты активности. В процессе развития подходящие варианты сохраняются, а неподходящие — отбрасываются⁵⁸

. Этот веселый творческий алгоритм, особенно хорошо заметный у детей помладше, наводит на мысли о дарвиновском естественном отборе.

На идее естественного отбора выстроил свое видение организма Уильям Джеймс. «Почему не предположить, — риторически вопрошал он, — что если спинной мозг есть машина с немногочисленным набором рефлексов, то головной мозг есть машина со множеством рефлексов, и в этом единственное между ними различие?» Потому что, отвечал он сам себе, развившиеся цепочки в мозгу действуют как «орган, естественным состоянием которого является неустойчивое равновесие», что позволяет его «обладателю приспосабливать свое поведение к мельчайшим изменениям в окружающих обстоятельствах».

Основы этого счастливого свойства лежат в способности нервных клеток к возбуждению: на ранних этапах эволюции нейрон обрел способность активировать себя сам и спонтанно выдавать импульсы. Будучи отфильтровано и усилено цепочками мозга, возбуждение это превращается в целенаправленное исследовательское поведение. Любое животное, исследующее свою среду обитания отчасти наугад, делает это благодаря наличию у него иерархии «центральных генераторов шаблона» — нейронных сетей, спонтанная активность которых обеспечивает ритмичные движения при ходьбе или плавании.

Я утверждаю, что в мозгу у приматов и, возможно, у представителей многих других видов аналогичный процесс исследования происходит и в самом мозгу, на чисто когнитивном уровне. Спонтанно генерируя сменяющие друг друга варианты активности даже в отсутствие внешних стимулов, глобальное пространство дает нам возможность свободно создавать новые планы, испытывать их и менять по собственному желанию, если они не удовлетворяют нашим ожиданиям.

В нашей системе глобального рабочего пространства идет дарвиновский процесс изменений и дальнейшего отбора⁵⁹

. Спонтанная активность выступает в роли «генератора различий», и рисунок ее постоянно меняется под воздействием мозга, оценивающего будущие выгоды. Построенные на этой основе нейронные сети могут отличаться большим потенциалом. Мы с Жан-Пьером Шанжо показали на компьютерной модели, что эти сети способны решать сложные проблемы и головоломки, например классическую задачу про ханойские башни⁶⁰. Логика научения путем перебора в сочетании с классическими правилами синаптического обучения дает нам грубую конструкцию, способную учиться на собственных ошибках и вычленять абстрактные правила из задачи⁶¹.