Эволюция разума - Курцвейл Рэймонд. Страница 23

Мозжечок

Есть два способа поймать летящий мяч. Можно одновременно решить комплекс уравнений, описывающих поведение мяча, наклон вашего тела в соответствии с положением мяча и движения вашего тела, плеча и руки в пространстве и во времени.

Головной мозг использует другой подход. Он упрощает проблему, сводя множество уравнений к простой экспериментальной модели, исследуя лишь пространство, в котором мяч оказывается в поле нашего зрения, и скорость его перемещения. Тем же способом он контролирует и движение руки, делая в основном линейные предсказания относительно положения мяча и руки. Цель заключается в том, чтобы рука и мяч встретились в какое-то время в каком-то месте. Если кажется, что мяч движется слишком быстро, а рука чересчур медленно, мозг заставит руку двигаться быстрее навстречу мячу. Такое разрешение Гордиева узла сложных математических проблем называют «основными функциями» мозга, и происходит этот процесс в мозжечке — области мозга размером с кулак, расположенной в основании ствола мозга [68].

Мозжечок — отдел старого мозга, который когда-то контролировал практически все движения гоминидов. Он по-прежнему содержит половину всех нейронов мозга, но поскольку основная часть из них — сравнительно небольшие нейроны, на мозжечок приходится лишь около 10 % всей массы мозга. Это еще один отдел, характеризующийся повторяемостью своих структур. Мы мало знаем о том, как строение мозжечка закодировано в геноме, поскольку он представляет собой сочетание нескольких нейронов, повторяющихся миллиарды раз. Подобно новой коре, мозжечок имеет равномерную структуру [69].

Со временем новая кора взяла под свой контроль большую часть нашей мышечной деятельности, используя тот же алгоритм распознавания образов, который она применяет для узнавания и обучения. Функцию новой коры при выполнении движений мы вправе называть реализацией образов. Новая кора использует хранящиеся в мозжечке воспоминания для записи тонких набросков движений, таких как подпись или характерные элементы художественной манеры в музыке или танце. Изучение роли мозжечка в обучении детей письму показало, что клетки Пуркинье в мозжечке контролируют последовательность движений, причем каждая клетка чувствительна к определенной последовательности [70]. Поскольку большая часть наших движений теперь контролируется новой корой, даже довольно серьезные повреждения мозжечка приводят лишь к незначительной неловкости или неточности движений.

Новая кора также может обращаться к мозжечку за помощью для расчета основных функций в реальном времени, чтобы предсказать результат действий, которые мы никогда не делали, но собираемся совершить, а также реальных или возможных действий других людей. Это еще один пример врожденной предсказательной способности мозга.

Ученые достигли значительных успехов в моделировании поведения мозжечка, а именно его способности динамическим образом реагировать на сенсорные стимулы, используя те основные функции, о которых я говорил выше, как в восходящих (биохимических) моделях, так и в нисходящих моделях, основанных на математических расчетах функции всех повторяющихся единиц мозжечка [71].

Удовольствие и страх

Итак, новая кора хороша для решения различных проблем, но что же является нашей главной проблемой? Проблема, которую всегда приходилось решать в ходе эволюции, заключается в выживании вида. А выживание вида подразумевает выживание каждого из нас, и каждый из нас использует свою новую кору, чтобы интерпретировать эту задачу миллиардами разных способов. Животным для выживания нужно добывать себе пищу и при этом не стать пищей для кого-нибудь другого. А еще им необходимо воспроизводиться. Уже на самых ранних этапах эволюции мозга возникли ощущения удовольствия и страха, которые способствовали реализации этих важнейших целей и сопутствующих им задач. Постепенное изменение среды и конкурирующих видов приводило к соответствующим модификациям. С появлением иерархического мышления удовлетворение насущных потребностей стало более сложным процессом, поскольку должно было соответствовать широкому кругу идей внутри других идей. Однако, несмотря на значительное влияние новой коры, старый мозг все еще жив и по-прежнему использует такие мотивации, как удовольствие и страх.

С ощущением удовольствия связан участок мозга, называемый прилежащим ядром. В знаменитых экспериментах 1950-х гг. было показано, что крысы, способные напрямую стимулировать этот небольшой участок мозга (нажимая на рычаг, активировавший имплантированные электроды), предпочитали это занятие всем другим, включая секс и еду, доводя себя до истощения и смерти [73]. У человека ощущение удовольствия связано и с другими отделами мозга, такими как вентральный паллидум (бледный шар) и, конечно же, сама новая кора.

Удовольствие регулируется такими химическими веществами, как дофамин и серотонин. Я не буду подробно рассказывать об их действии, скажу только, что мы унаследовали их от наших древнейших предков, существовавших еще до появления млекопитающих. Задача новой коры заключается в том, чтобы сделать нас хозяевами страха и удовольствия, а не их рабами. Однако, учитывая широкое распространение различных зависимостей, приходится признать, что новая кора не всегда справляется с этой задачей. В частности, дофамин является нейромедиатором, участвующим в реакции удовольствия. Когда мы переживаем приятный момент — выигрываем в лотерею, получаем одобрение коллег, обнимаем любимого человека или просто заставляем друга улыбнуться новой шутке, — у нас в организме происходит выделение дофамина. Иногда мы, как те крысы, что умирали от голода, стимулируя свои центры удовольствия, тоже стремимся прийти к удовольствию по короткому пути, что далеко не всегда хорошо.

Например, азартные игры могут стимулировать выброс дофамина, особенно при выигрыше, который, в свою очередь, зависит от удачи. В принципе, азартные игры могут служить для повышения уровня дофамина, но, учитывая, что шансы исходно против вас (иначе модель игорного бизнеса не могла бы работать), регулярная игра вас разорит. Все другие зависимости чреваты аналогичными опасностями. Одна врожденная мутация гена дофаминового D2-рецептора связана с очень сильным ощущением удовольствия при первом контакте с вызывающим привыкание веществом или опытом, однако, как многие знают (но не всегда помнят), способность этих веществ вызывать удовольствие при продолжительном использовании постепенно ослабевает. Другая генетическая мутация приводит к тому, что в организме человека не происходит нормального выброса дофамина, что также может привести к поиску других источников удовольствия и развитию зависимостей. Эта незначительная часть населения с подобными генетическими нарушениями создает огромную социальную и медицинскую проблему для общества в целом. Даже те, кто избегает серьезной зависимости, вынуждены балансировать между дофаминовым вознаграждением и желанием избежать его негативных последствий.

Серотонин — еще один нейромедиатор, который играет важнейшую роль в регуляции настроения. При высоком уровне серотонина человек ощущает моральный подъем и удовлетворение. Но серотонин выполняет и другие функции, включая модуляцию синаптического напряжения, аппетита, сна, сексуального влечения и пищеварения. Такие антидепрессанты, как селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (которые повышают уровень доступного для рецепторов серотонина), порой оказывают серьезное побочное действие (например, подавление либидо). В отличие от нормальных процессов в новой коре, в ходе которых распознавание образов и активация аксонов влияют лишь на небольшую часть нейронных цепей новой коры, эти вещества воздействуют на обширные области мозга или даже на всю нервную систему в целом.