Дэвид Иглмен - Живой мозг

Предполагаю, что и в мозге действует тот же простой принцип. Правда, вместо стремления в места, где больше всего света или пищи, мозг тянется туда, где больше всего информации. Я называю эту стратегию инфотропизмом. Гипотеза инфотропизма предполагает, что нейронная сеть постоянно меняется, подстраивается к окружающей среде, чтобы извлечь и поглотить максимум информации.

В главе 5 мы видели, как мозг научается задействовать органы чувств — неважно, улавливают ли они фотоны, электрические поля или молекулы пахучих веществ. И приводить в движение тело, какими бы двигательными органами оно ни обладало — ногами, плавниками или робоконечностями. В любых заданных условиях мозг тонко настраивает свои нейроны для максимизации поступающих от мира потоков данных. Подстройке содействуют вознаграждения, которые широко транслируются по всей сети, оповещая, что операция по адаптации к изменениям проведена успешно. Таким путем система при минимуме предустановленных программ самостоятельно оптимизирует свое взаимодействие с реальностью.

Например, мы узнали, как формируют сами себя нейронные ландшафты у младенца Хаято из Осаки и у малыша Уильяма из Пало-Альто, что позволяет им различать разные звуки. В главе 6 я иллюстрировал этим примером модификации на основе вознаграждения, но сейчас мы можем расценить это как явление более высокого порядка — инфотропизм: мозг каждого младенца приспосабливался под максимизацию притока данных, значимых в его конкретной реальности.

Если рассматривать это явление в более длительном временн о м масштабе, то, как мы уже видели, зрительную кору ослепшего индивида занимают проекции других органов чувств. В главе 8 мы изучим, как именно нейроны проделывают подобный трюк, а сейчас заметим, что захват кортикальной территории тоже можно расценивать как инфотропизм: мозг максимизирует свои ресурсы, чтобы истолковывать любые поступающие в него данные. Теперь вспомним оптическую иллюзию с окрашенными горизонтальными и вертикальными полосками. Ваша зрительная система прикладывает усилия, чтобы различать их цвета и ориентацию, потому что старается получить от реальности максимум информации. А зрительная кора не желает сваливать в одну кучу параметры, которые можно разделить. Хотя этот эффект обычно воспринимают как забавный оптический курьез, кора выполняет такую работу по более серьезной причине: если нечто (скажем, необычный верхний свет или дефект в вашей оптике) придает полоскам какой-то оттенок, мозг непременно реорганизуется, чтобы принять меры, то есть исключить данную взаимосвязь. Таким образом он максимизирует вашу способность извлекать информацию о цветности и пространственной ориентации линий по отдельности. За счет разделения этих двух свойств, которые (статистически) не должны иметь связи, мозг может наилучшим образом черпать информацию из внешнего мира.

Приведу пример инфотропизма на уровне нейронов: сетчатка (расположенная на задней стенке глаза) по-разному воспринимает мир в дневное и ночное время. При ярком полуденном свете ей приходится улавливать огромную массу фотонов, и потому каждый рецептор отвечает за свою крошечную точку в общей картине, обеспечивая ей высокую степень разрешения. Ночью зрительная система работает совсем иначе. Фотонов, которые требуется улавливать, мало, поэтому на первый план выходит задача определить, хотя и с малым пространственным разрешением, что где-то тут располагается некий объект. И потому ночью фоторецепторы меняют детали своих внутренних молекулярных каскадов и объединяют усилия. В таких условиях на распознавание близлежащих объектов тратится больше времени, но рецепторы в совокупности способны проявлять б о льшую световую чувствительность12. Такая сложносочиненная стратегия позволяет сетчатке действовать в разных режимах, когда уровень освещенности возрастает или снижается. При ярком свете зрительная система обеспечивает высокую степень пространственного разрешения; в темноте фоторецепторы объединяют силы, чтобы улучшить шансы улавливать скудные фотоны, и в результате зрение становится гораздо чувствительнее к тусклому свету, зато уменьшается четкость изображения. Система прикладывает титанические усилия, чтобы перевести себя в положение, при котором она способна максимизировать поступающую информацию. В изобилии ли фотоны или их всего ничего, сетчатка оптимизируется, чтобы улавливать данные. Днем она собирает очень детальную информацию, так что и зайца в дали полей заметит, а в сумерки ее чувствительность повышается, чтобы хотя бы в общих чертах ухватить все, что поблизости, например смутные очертания подкрадывающегося под покровом темноты ягуара. Матушка-природа придумала не только сам глаз, но и способ на ходу подстраивать под те или иные условия схему его нейронной сети, чтобы зрение в разных контекстах работало по-разному ради наилучшего применения доступного инструментария. Это чистый инфотропизм.