Рэй Курцвейл - Transcend: девять шагов на пути к вечной жизни
Сегодня мы знаем, что человеческий мозг состоит из 100 миллиардов нейронов и триллиона вспомогательных глиальных клеток. Раньше считалось, что глиальные клетки обеспечивают только физическую поддержку нейронов, однако последние исследования показали их важную роль в воздействии на синапсы, или контакты между нейронами. Наш мозг насчитывает около 100 триллионов подобных контактов, и по большей части именно они делают нас разумными. Вот такая сложная штука – мозг.
Объем информации о мозге увеличивается в геометрической прогрессии, но способны ли мы разобраться в таком количестве данных? На протяжении тысячелетий со времен Платона человечество мучает вопрос: достаточно ли мы разумны, чтобы познать свой собственный разум. Программист Дуглас Хофштадтер писал, что, «может быть, лишь по воле случая человеческий мозг слишком слаб, чтобы понимать самого себя». Эти слова были написаны в 1979 году, и мы докажем, что дело обстоит не так. По мере сбора достаточной информации о конкретном участке мозга у нас появляется возможность построить его точную математическую модель и имитировать на компьютере его работу. Например, программист Ллойд Уоттс и его коллеги создали компьютерную модель, имитирующую работу дюжины участков слуховой коры мозга. Эти участки отвечают за обработку звуков, которые мы слышим. Восприятие моделью Уоттса сложных психоакустических тестов оказалось очень схожим с восприятием тех же тестов человеческой аудиторией. В Массачусетском технологическом институте работает похожая модель. Она имитирует зрительную кору мозга, обрабатывающую соответствующую информацию.
В Техасском университете (Остин) работает модель мозжечка. Этот важный участок мозга содержит более половины всех нейронов и отвечает за формирование навыков, например способности поймать мяч на лету. Нас всегда удивляло, как, например, десятилетняя девочка справляется с такой задачей: всего за несколько секунд ей нужно решить в уме дюжину дифференциальных уравнений, но дети в этом возрасте еще не знакомы с математическим анализом. Теперь мы понимаем, как это получается. Ее мозжечок действительно решает эти уравнения методом базисных функций. Конечно же, это происходит неосознанно. И для выполнения определенных задач все равно приходится тренировать мозжечок – вот почему в любом деле важна практика. И снова по данным различных тестов работа компьютерной модели мозжечка оказалась схожей с работой настоящего мозжечка, формирующего навыки. Этот пример иллюстрирует популярное мнение, что, хотя наш мозг и способен на некоторые удивительные достижения, мы слабо понимаем, как ему это удается.
В настоящее время IBM ведет многообещающую работу по созданию модели коры головного мозга. Пожалуй, это самая важная часть мозга, она же отвечает за абстрактное мышление. Пока писалась настоящая книга, эта модель успешно прошла первую серию испытаний.
Поскольку темпы развития обратного проектирования ускоряются, понимание механизмов работы мозга поможет нам еще глубже проникнуть в тайны человеческой природы. Именно эту цель преследуют искусство и наука уже более 5000 лет, со времен первых каменных скрижалей. Более того, результаты этого великого конструкторского проекта, над которым сегодня трудятся более 50 000 ученых и инженеров, обеспечат нас методами создания намного более «разумного» компьютерного ПО. Что касается вопросов, затронутых в книге, то этот проект разработает высокоэффективные методы для коррекции нарушений в работе мозга.
А скорректировать нужно действительно многое. Как мы уже отмечали, эволюция дала достаточно времени для взросления и ровно столько лет взрослой жизни, сколько необходимо, чтобы наши дети выросли и стали самостоятельными. Таким образом, естественный отбор отсеял такую важную особенность, как сохранение здоровья мозга людей, которым далеко за 20. С возрастом здоровье нашего мозга увядает, стремительно или постепенно. Мы начинаем страдать от разрушительных вредных привычек, депрессий, тревожных расстройств и многих других нарушений, не говоря уже о возможных катастрофических последствиях ошибочных суждений.
Мы – творцы своего мозга
Возможно, одним из важнейших открытий в области здоровья мозга, связанным с недавними достижениями информационных технологий, может оказаться его нейропластичность. С середины XIX века считалось, что участки мозга жестко запрограммированы на решение конкретных задач, а нервные клетки не восстанавливаются. В 1857 году французский нейрохирург Поль Брока связал определенные когнитивные расстройства с повреждениями конкретных участков мозга в результате несчастного случая или операции. Более столетия считалось, что, в отличие от других частей тела, способных к регенерации, мозг не может восстанавливать утраченные или поврежденные нейроны и связи, а человек непрерывно и безвозвратно теряет мозговое вещество.
Данные новейших исследований в области картирования мозга показали, что мозг человека обладает пластичностью, и это делает его, возможно, самым динамичным и самоорганизующимся органом человеческого тела. Несмотря на то что различным участкам мозга присуща определенная степень специализации навыков, мозг жертвы инсульта зачастую способен перенести обработку навыков из поврежденного участка в неповрежденный. Более того, последние достижения в сканировании позволяют увидеть, как формируются новые нейронные связи, и даже проследить рождение новых нейронов из стволовых клеток в результате мыслительного процесса.
В ходе одного эксперимента в Калифорнийском университете обезьян учили выполнять определенную задачу с помощью одного пальца. Сравнение снимков мозга обезьян до и после эксперимента показало существенное увеличение числа нейронных связей, обусловленное тренировкой этого пальца. Участники эксперимента по обучению игре на скрипке продемонстрировали существенный прирост нейронных связей как результат того, что пальцы левой руки управляли высотой звука. В Рутгерском и Стэнфордском университетах проводился эксперимент по сканированию мозга студентов с дислексией (имеющих трудности с чтением). Испытуемые учились различать близкие по звучанию согласные, такие как «п» и «б». По окончании эксперимента сканирование установило значительный рост и увеличение активности участка мозга испытуемых, отвечающего за возможность различать эти звуки. Пола Таллал, одна из создателей системы обучения, прокомментировала эту информацию так: «Вы создаете свой мозг из того, что получаете».
Последние исследования с использованием сканирования мозга позволяют в режиме реального времени наблюдать, как отдельные межнейронные связи создают новые синапсы (места контактов между нейронами). Таким образом, мы можем увидеть, как мозг создает наши мысли, а мысли, в свою очередь, формируют мозг.
На протяжении столетий значение знаменитого изречения Декарта «Я мыслю – следовательно, я существую» вызывало споры. Но описанные выше открытия предлагают новое объяснение: я действительно создаю свой разум из собственных мыслей.
Главный урок, который несут нам эти открытия, таков: мозг ничем не отличается от мышц: он должен работать, чтобы жить. Всем известно, что происходит с мышцами, когда человек прикован к постели или ведет сидячий образ жизни. То же самое происходит и с мозгом. Без решения требующих умственных усилий задач мозг перестает создавать новые связи, теряя организованность и в конечном счете работоспособность. Как для тела, так и для мозга справедлива и обратная зависимость. Если после длительного перерыва начать регулярно заниматься лечебной физкультурой (ЛФК) и выполнять физические упражнения, за несколько месяцев можно восстановить массу и тонус мышц. То же самое происходит и с мозгом.
Снимки нейронных дендритов in vivo: образование дендритного шипика и синапса
Многие исследования демонстрируют, что люди, всю жизнь занимающиеся умственным трудом, сохраняют живой ум. В ходе канадского лонгитюдинального[4] исследования под названием «Виктория» выяснилось, что живость ума сохраняют те пожилые люди, которые регулярно занимаются умственной деятельностью, включая такие повседневные занятия, как чтение книг. И напротив, люди преклонного возраста, ничем подобным не занимающиеся, страдают серьезными когнитивными нарушениями.
Множество мышц нашего тела должно быть в тонусе. Подобно этому, множество участков мозга нуждается в тренировке. Чтобы сохранить здоровье мозжечка – участка мозга, отвечающего за произвольное движение, – необходимо заниматься физической работой, в частности развитием навыков, как в спорте.
