Элхонон Голдберг - Управляющий мозг: Лобные доли, лидерство и цивилизация
Более того, порождающая мощь языка, ведущая к созданию новых конструктов, вероятно также зависит от этой способности. Способность манипулировать внутренними представлениями и рекомбинировать их решающим образом зависит от лобной части коры головного мозга, и возникновение этой способности идёт параллельно эволюции лобных долей. Если существует такая вещь как «языковой инстинкт»6, он вероятно связан с появлением на поздней стадии эволюции функциональных свойств лобных долей.
Таким образом, приблизительно одновременное развитие управляющих функций и языка было крайне благоприятным для адаптации. Язык предоставлял средства для создания моделей, а управляющие функции — средства для манипулирования с моделями и проведения операций над ними. Перефразируя это на языке биологии, возникновение лобных долей было необходимо для использования присущей языку генеративной способности. С точки зрения сторонников качественных разрывов как ведущего фактора эволюции, соединение развития языка с управляющими функциями могло быть определяющей силой, стоящей за квантовым скачком, ознаменовавшим возникновение человека.
Из всех психических процессов формирование целей наиболее субъектоцентрично. При целеполагании речь идёт о том, что «мне нужно», а не о том, что «правильно». Поэтому возникновение способности формулировать цели безусловно должно было быть привязано к возникновению ментальных представлений о Я. Не удивительно, что возникновение самосознания также сложным образом привязано к эволюции лобных долей.
Все эти функции могут пониматься скорее как метакогнитивные, чем когнитивные, ибо они не относятся к какому-нибудь отдельному психическому умению, а предоставляют всеобъемлющую организацию их всех. По этой причине некоторые авторы описывают функции лобных долей как «управляющие функции» по аналогии с корпоративными главными управляющими. Я нахожу аналогию с дирижёром оркестра ещё более просветляющей. Но чтобы полностью оценить функции и ответственность дирижёра, мы вначале должны узнать больше об оркестре.
4. Архитектура мозга: начальные сведения
Микроскопический взгляд
Мозг состоит из сотен миллиардов клеток (нейронов и глиальных клеток), сложным образом взаимосвязанных проводящими путями (дендритами и аксонами). Существуют различные типы нейронов и глиальных клеток. Некоторые из проводящих путей между нейронами локальны, они связывают непосредственных «соседей». Однако другие являются длинными, соединяющими отдалённые друг от друга нейронные структуры. Эти длинные проводящие пути покрыты белой жировой тканью, миелином, который способствует прохождению электрических сигналов, порождаемых внутри нейронов (потенциалов действия). Нейроны и короткие локальные связи вместе образуют серое вещество, а длинные миелиновые проводящие пути образуют белое вещество. Каждый нейрон взаимосвязан с мириадами других нейронов, в результате чего образуются сложные конфигурации взаимодействия. Таким образом, сеть умопомрачительной сложности сконструирована из относительно простых элементов.
Принцип достижения большой сложности через многократные преобразования простых элементов представляется универсальным, и этот принцип разнообразными путями воплощён в природе (и культуре). Подумайте, например, о языке, где тысячи слов, предложений и повествований сконструированы из нескольких дюжин букв; или подумайте о генетическом коде, где практически бесконечное число вариантов может быть реализовано благодаря комбинированию конечного числа генов.
Хотя сигнал, порождаемый внутри нейрона, является электрическим, коммуникация между нейронами принимает химическую форму. Многочисленные биохимические системы мозга переплетаются друг с другом, образуя структурную сложность, описанную выше. Биохимические субстанции, называемые нейротрансмиттерами и нейромодуляторами, делают возможным взаимодействие между нейронами. Электрический сигнал (потенциал действия) порождается в теле нейрона и перемещается по аксону, пока не достигает терминала, точки контакта с дендритом — проводящим путём, ведущим к другому нейрону. В точке контакта имеется щель, называемая синапсом. Прибытие активного потенциала высвобождает небольшие количества химических субстанций (нейротрансмиттеров), которые перемещаются через синапс как плоты по реке и прикрепляются к рецепторам, высокоспециализированным молекулам на другой стороне щели. Совершив это, нейротрансмиттеры затем распадаются в синапсе с помощью специализированных катализаторов. Между тем, активация постсинаптических рецепторов выражается в другом электрическом явлении, постсинаптическом потенциале. Множество постсинаптических потенциалов, возникающих совместно, имеет результатом другой потенциал действия, и процесс повторяется тысячи и тысячи раз вдоль как параллельных, так и последовательных проводящих путей. Это позволяет кодировать информацию колоссальной сложности.
Мы постоянно получаем информацию о все новых типах нейротрансмиттеров. К сегодняшнему дню открыто несколько их десятков; к их числу например, относятся: глутамат, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), серотонин, ацетилхолин, норадреналин и дофамин. Некоторые нейротрансмиттеры, например глутамат или ГАМК, находятся в мозге практически везде. Другие нейротрансмиттеры, как дофамин, ограничены только определёнными частями мозга. Каждый нейротрансмиттер может связываться с различными типами рецепторов, некоторые из которых являются повсеместными, а другие специфичны для соответствующей области мозга.
Мозг может мыслиться как сопряжение двух крайне сложных организаций, структурной и химической. Это сопряжение ведёт к экспоненциальному возрастанию общей сложности системы. Она, в свою очередь, ещё более повышается повсеместными петлями обратной связи, где активность источника сигнала модифицируется его целью, на локальном и глобальном, структурном и биохимическом уровнях. В результате мозг может производить практически бесконечное множество различных активационных структур, соответствующих практически бесконечным состояниям внешнего мира. Нейрон представляет микроскопическую единицу мозга и формы связи между нейронами представляют микроскопическую организацию мозга.
Когда организм подвергается воздействию новых конфигураций сигналов внешнего мира, сила синаптических контактов (лёгкость прохождения сигнала между нейронами) и локальных биохимических и электрических свойств постепенно меняются в сложных распределённых комплексах. Это и есть процесс обучения, как мы его представляем сегодня1.
Макроскопический взгляд
Нейроны группируются в связанные структуры, ядра и области. Каждая структура состоит из миллионов нейронов. Ядра и области представляют макроскопические единицы мозга, и картина связности между ними представляет макроскопическую организацию мозга. Мозг является в высокой степени взаимосвязанной системой, и архитектура главных связей между его ядрами и полями представляет удобную картину всей системы «с высоты птичьего полёта».
Для эвристических целей я прибегаю к метафоре дерева. У дерева есть ствол и ветви. Ветви разделяются на ветки. На концах веток находятся плоды. В некотором смысле, мозг организован подобным образом. Можно думать о мозге как о «дереве возбуждения и активации». Его ствол отвечает за общее физиологическое возбуждение и активацию, необходимые для функции различных мозговых структур, плодов. Это анатомическая ось мозга, ствол мозга. Массивное повреждение ствола мозга нарушает сознание и может привести к коме.
Внутри компактного стволового центра мозга содержатся многочисленные ядра, на которых строится сложная система проводящих путей. Во многих случаях ядра и их проекции являются биохимически специфическими, привязанными к определённому нейротрансмиттеру; в других случаях они являются биохимически сложными, включающими различные нейротрансмиттеры. Это ветви и ветки «дерева активации». Каждая ветвь содержит проекционные связи с определённой частью мозга, гарантируя её активацию. Несколько десятилетий тому назад было обычным описывать эти ветви суммарно как восходящую ретикулярную активизирующую систему (ARAS)2. Сегодня во все возрастающей степени удаётся идентифицировать её отдельные нейроанатомические и биохимические компоненты, изучать эти компоненты раздельно. Повреждение любой отдельной ветви не разрушит сознание в глобальном смысле, но будет препятствовать специфической функции мозга. Каждая ветвь дерева возбуждения проецируется на различные компоненты мозга, каждый из которых обладает своим собственным набором функций.
