Освоение реальности. Современные подходы к изучению деятельности мозга.
Освоение реальности. Современные подходы к изучению деятельности мозга.
Нельзя сказать, что мир - это полная иллюзия и объекты в нем отсутствуют; дело в другом: если вам удастся проникнуть в глубины вселенной и посмотреть на нее как на голографическую систему, вы придете к совершенно иной реальности той, которая поможет понять то, что до сих пор не находит объяснения в науке, а именно: паранормальные явления и синхронизмы - удивительные совпадения, имеющие внутреннюю связь.
Карл Прибрам в интервью журналу "Psychology Today"
Первой загадкой, с которой в начале 1940-х годов столкнулся Прибрам на пути формулирования голографической модели, была природа памяти - в частности, ее местонахождение. Тогда господствовало мнение, что хранилище памяти - головной мозг. Например, считалось, что память о том, когда вы в последний раз видели свою бабушку или нюхали цветы в саду, запечатлена в определенных клетках мозга. Такие следы памяти получили наименование энграмы, и хотя никто не мог толком сказать, что они такое - нейроны или, возможно, молекулы особого рода, большинство ученых было уверено, что со временем эти самые энграмы непременно обнаружат. [1]
Вначале молодой нейрохирург Прибрам принимал на веру Пенфилдову теорию энграм. Но затем произошло нечто, в корне изменившее его взгляды. В 1946 г. он начал работать с выдающимся нейропсихологом Карлом Лэшли из Йеркешской лаборатории высших приматов в Ориндж-Парк, штат Флорида. В распоряжении Прибрама оказался огромный опыт, накопленный Лэшли в течение тридцати лет исследований загадочного механизма памяти, и оказалось, что эксперименты Лэшли ставят под сомнение само существование энграм заодно со всеми выводами Пенфидда.
Лэшли занимался тем, что обучал крыс выполнять серию задач - например, выискивать наперегонки кратчайший путь в лабиринте. Затем он удалял различные участки мозга крыс и заново подвергал их испытанию. Его целью было локализовать и удалить тот участок мозга, в котором хранилась память о способности бежать по лабиринту. К своему удивлению он обнаружил, что вне зависимости от того, какие участки мозга были удалены, память в целом нельзя было устранить. Обычно лишь была нарушена моторика крыс, так что они едва ковыляли по лабиринту, но даже при удалении значительной части мозга их память оставалась нетронутой.
Для Прибрама это были исключительно важные открытия. Если бы память хранилась в определенных участках мозга, подобно тому как книги располагаются в определенных местах на полках, то почему хирургическое вмешательство не влияло на память? В понимании Прибрама единственным ответом могло быть то, что конкретная память не локализуется в определенных участках мозга, а каким-то образом распределена по всему мозгу, как единое целое. Проблема состояла в том, что Прибрам не знал, какой механизм или процесс может дать удовлетворительное обоснование этой гипотезе.
Еще более обескуражен экспериментами был сам Лэшли. Позже он писал: "Когда я пытался выявить локализацию памяти, мне порой начинало казаться, что в принципе невозможно вообще никакое обучение. И однако, несмотря на отрицательные результаты эксперимента, оно происходит".
В Иейльском университете Прибрам продолжал обдумывать свою гипотезу о том, что память, судя по всему, распределена в мозговой ткани, и чем больше он думал, тем более гипотеза казалась убедительной. Все пациенты, у которых мозг был частично удален по медицинским показаниям, никогда не жаловались на потерю конкретной памяти. Удаление значительной части мозга может привести к тому, что память пациента станет расплывчатой, но никто еще не терял после операции избирательную, так называемую селективную память. Например, люди, получившие травму головы в автомобильных катастрофах, всегда помнили всех членов своей семьи или прочитанный ранее роман. Даже удаление височных долей -той области мозга, которую Пенфидд подверг особенно пристальному изучению, - не приводило к каким-либо провалам в памяти пациента.
Идеи Прибрама получили дальнейшее подтверждение в экспериментах, проведенных им самим и другими исследователями на пациентах, не относящихся к эпилептикам. В результате этих экспериментов не удалось подтвердить выводы Пенфидда об избирательной стимуляции памяти. Сам Пенфилд не смог повторить свои результаты на пациентах, не страдающих эпилепсией.
Несмотря на все большую для Прибрама очевидность распределенного характера памяти, он пока еще не мог понять, как мозгу удается справляться с этой поистине магической задачей. И вот в середине 1960-х годов Прибрам прочел в журнале "Scientific American" статью, где описывались первые опыты построения голограммы. Статья поразила его как гром среди бела дня. Открытие принципа голограммы не только было революционным само по себе: оно сулило решение той головоломки, с которой Прибрам столько лет безуспешно боролся…он понял, что память как одна из центральных функций мозга имеет распределенный, а не локализованный характер. Если каждый кусочек голографической пленки может содержать информацию, по которой создается целое изображение, то совершенно аналогично каждая часть мозга может содержать информацию, восстанавливающую память как целое.
Зрение голографично
Память - не единственная функция мозга, в основе которой лежит голографический принцип. Еще одно открытие Лэшли заключалось в том, что зрительные центры мозга обнаруживают удивительную сопротивляемость хирургическому вмешательству. Даже после удаления у крыс 90 % зрительного отдела коры головного мозга (часть мозга, которая принимает и обрабатывает видимое глазом) они были в состоянии выполнять задачи, требующие сложных зрительных операций. Аналогичные исследования, проведенные Прибрамом, показали, что 98 % оптических нервов у кошек могут быть удалены без серьезного нарушения их способности выполнять сложные зрительные задачи. Это можно сравнить с ситуацией, когда зрители в кинотеатре смотрят кинофильм на экране, 90 % площади которого удалено.
Таким образом, проведенные Прибрамом эксперименты еще раз подвергли сомнению общепринятую концепцию зрительного восприятия, основанную на взаимно-однозначном соответствии между видимым образом и тем, как он представлен в мозгу. Другими словами, считалось, что, когда мы смотрим на квадрат, электрическая активность зрительной области коры головного мозга также принимает форму квадрата.
Хотя, казалось, открытие Лэшли нанесло смертельный удар общепринятой теории восприятия, Прибрам не был удовлетворен. Работая в Йейльском университете, он поставил ряд экспериментов по выяснению этого вопроса и в течение семи лет тщательно измерял электрическую активность мозга у обезьян во время выполнения ими различных зрительных задач. Он не только не обнаружил взаимного соответствия между предметом и его изображением в мозгу, но даже не выявил никакой системы в активизации электродов. О своих наблюдениях он писал: "Полученные экспериментальные результаты не согласуются с положением, согласно которому предмет проецируется на поверхность коры головного мозга подобно фотографии".
Нечувствительность, которую, как оказалось, проявляет зрительная область мозга к хирургическому вмешательству, означала, что зрение, как и память, имеет распределенный характер. Ознакомившись с теорией голографии, Прибрам начал рассматривать ее как возможное объяснение работы мозга. Природа голограммы как "целого, заключенного в части" вполне могла объяснить, почему удаление большой части коры головного мозга не нарушает способность мозга выполнять зрительные задачи. Если мозг обрабатывает изображения с помощью некоторой внутренней голограммы, даже небольшая часть этой голограммы могла бы восстановить увиденную ранее целую картину. Эта теория также объясняла отсутствие взаимного соответствия между внешним миром и электрической активностью мозга.
Действительно, если мозг использует голографический принцип для обработки зрительной информации, взаимное соответствие между изображением и электрической активностью должно быть не больше, чем соответствие между отвлеченной интерференционной картиной на фрагменте голографической пленке и самим закодированным на пленке изображением.
Однако оставалось непонятным, какие волновые явления в мозгу способны создавать такие внутренние голограммы. Как только Прибрам сформулировал для себя этот вопрос, он тотчас же начал искать возможный ответ. К тому времени было известно, что в электрическом взаимодействии между нервными клетками мозга, или нейронами, с необходимостью принимает участие прочая мозговая ткань.
Нейроны имеют древовидные разветвления, и когда электрический сигнал достигает конца одного такого разветвления, он распространяется далее в виде волн, точно таких, какие мы наблюдаем на поверхности воды. Поскольку нейроны тесно прилегают друг к другу, расходящиеся электрические волны постоянно налагаются друг на друга. Когда Прибрам увидел это своим мысленным взором, ему стало ясно, что волны могут создавать бесконечный калейдоскопичный ряд интерференционных картин, в которых и коренится адаптированность мозга к принципу голографии. "Голографический принцип неизменно фигурирует в волновой природе взаимодействия нервных клеток мозга, - пишет Прибрам. - Мы просто не могли себе этого представить".
Топографическая модель мозга - ключ ко многим загадкам
Прибрам опубликовал свою первую статью о предполагаемой голографической природе мозга в 1966 году и в течение последующих нескольких лет продолжал развивать и уточнять свою теорию. По мере того как с ней знакомились другие исследователи, становилось все более ясно, что распределенный характер памяти и зрения - не единственная нейрофизиологическая загадка, которую можно разгадать с помощью голографической модели.
Колоссальная вместимость памяти
Среди прочего голография дает объяснение тому, каким образом мозг умудряется хранить столько информации в столь небольшом пространстве. Гениальный физик и математик, уроженец Венгрии, Джон фон Нейман однажды рассчитал, что в среднем в течение человеческой жизни мозг накапливает порядка 2,8-10 бит информации (280 000 000 000 000 000 000). Такое невообразимое количество информации никак не согласуется с традиционной картиной механизма хранения памяти.
В этом смысле показательно, что именно голограммы обладают фантастической способностью к хранению информации. Изменяя угол, под которым два лазера облучают кусочек фотопленки, оказывается возможным записать множество изображений на одной и той же поверхности. Любое записанное таким образом изображение может быть восстановлено простым освещением пленки лазером, направленным под тем же углом, под которым находились первоначально два луча. Используя этот метод, исследователи рассчитали, что на одном квадратном сантиметре пленки можно разместить столько же информации, сколько содержится в десяти Библиях!
Способность забывать и вспоминать
Фрагменты голографической пленки, содержащие множественные изображения, наподобие тех, которые были описаны выше, дают также ключ к пониманию нашей способности забывать и вспоминать. Если такой кусочек пленки перемещать под лучом лазера, на нем в непрерывной последовательности будут появляться и исчезать записанные образы. Предполагается, что наша способность вспоминать есть не что иное, как освещение лазерным лучом фрагмента пленки для активизации определенного образа. То есть когда мы не можем вспомнить некий образ, это означает, что, посылая, так сказать, луч на пленку, мы не можем найти правильный угол, под которым этот образ вызывается в памяти.
Ассоциативная память
Марсель Пруст в романе "В сторону Свана" описывает, как всего один глоток чая и кусочек пирожного вдруг погрузили рассказчика в целую анфиладу воспоминаний. Сначала он сбит с толку, но затем, после некоторого усилия, начинает постепенно вспоминать картины прошлого, начиная с той, где его, маленького мальчика, угощали чаем с таким же пирожным. Все мы сталкивались с подобным опытом вкус определенной пищи или вид давно забытых предметов вдруг пробуждают в нас образы из далекого прошлого.
Из голографической модели следует дальнейшая аналогия с ассоциативной памятью. Это можно проиллюстрировать еще одним способом голографической записи. Сначала свет одного лазерного луча отражается одновременно от двух объектов, скажем, от кресла и вазы. Затем происходит наложение отраженных световых потоков от двух объектов, и результирующая интерференционная картина записывается на пленку. Если теперь осветить кресло лазерным лучом и пропустить отраженный свет через пленку, на ней появится трехмерное изображение вазы. И наоборот, если то же самое проделать с вазой, появляется голограмма кресла. Поэтому, если наш мозг действует голографически, подобный процесс может прояснить, почему некоторые объекты вызывают у нас специфические воспоминания.
Способность моментально узнавать знакомые предметы
На первый взгляд наша способность узнавать знакомые предметы не кажется такой уж необычной, однако исследователи мозга давно считают ее весьма сложной. Например, моментальное узнавание знакомого лица в толпе из нескольких сотен основано не на каких-либо индивидуальных талантах, а на чрезвычайно быстрой и надежной обработке информации мозгом.
В опубликованной в 1970 году статье в британском научном журнале "Nature" физик Петер Ван Хеерден предположил, что в основе этой способности лежит особый тип голографии, известный как голографическое распознавание образов. В голографии распознавания образ предмета записывается обычным способом, за исключением того, что луч лазера отражается от специального устройства, известного как фокусирующее зеркало, прежде чем попадет на неэкспонированную пленку. Если второй предмет, подобный, но не идентичный первому, осветить лазерным лучом и отраженный от зеркала луч направить на пленку, на пленке появится яркое световое пятно. Чем ярче и четче световое пятно, тем ближе подобие между первым и вторым предметом.
Если два объекта совершенно не похожи друг на друга, световое пятно не по-явится. Разместив светочувствительный элемент за голографической пленкой, мы получим систему распознавания образов.
Метод, аналогичный вышеописанному и известный как интерференционная голография, может объяснить механизм распознавания знакомых и незнакомых черт, например, лица человека, которого мы не видели много лет. Этот метод заключается в том, что объект рассматривается через голографическую пленку, содержащую его образ. При этом любая черта объекта, изменившаяся по сравнению с первоначально записанным изображением, будет по-иному отражать свет. Для человека, смотрящего через пленку, сразу становится ясным, что изменилось и что сохранилось в объекте. Этот метод настолько точный, что позволяет регистрировать изменения, происходящие при нажатии пальцем на гранитную плиту, нашел впоследствии практическое применение в области материаловедения.
Фотографическая память
В 1972 году сотрудники Гарвардского университета Дэниел Поллен и Майкл Трактенберг, специализирующиеся на исследованиях зрительного восприятия, выдвинули гипотезу, согласно которой голографическая теория мозга может объяснить существование у некоторых людей фотографической памяти (известной также как "эйдетическая"). Ее обладателю обычно требуется всего несколько мгновений для сканирования сцены, которую он желает запомнить. Если он хочет воссоздать запечатленную в памяти ситуацию, он "проецирует" ее ментальное изображение на экран перед открытыми или закрытыми глазами - экран реальный или воображаемый. Изучая некую Элизабет, профессора истории искусств Гарвардского университета, обладающую этими уникальными способностями, Поллен и Трактенберг обнаружили, что при чтении ментально проецируемого образа страницы из гетевского "Фауста" ее глаза двигались так, будто она читала настоящую страницу.
Заметив, что при уменьшении фрагмента голографической пленки записанный на нем образ не становится более расплывчатым, Поллен и Трактенберг предположили, что некоторые люди имеют особо рельефную память благодаря доступу к очень большим областям их голографической памяти. С другой стороны, большинство из нас, обладает гораздо менее рельефной памятью из-за ограниченного доступа к участкам голографической памяти .
Примечание
[1] (Энграмы) Для такой уверенности были свои основания. Исследования, проведенные в 1920-е годы канадским нейрохирургом Уайлдером Пенфилдом, убедительно показали, что у специфической памяти действительно имеется конкретная локализация в головном мозге. Одним из самых необычных свойств мозга оказалась его нечувствительность к боли. Местная анестезия кожи головы и костных тканей черепа позволяла оперировать мозг человека, остававшегося при полном сознании.
Пенфилд использовал этот факт при проведении ряда экспериментов. Оперируя на мозге эпилептиков, он стимулировал электрическим током те или иные его участки и к своему изумлению обнаружил, что стимулирование височных долей мозга, как правило, приводит к тому, что оперируемый начинает вспоминать прошлые события во всех мельчайших подробностях. Один человек вдруг услышал давнюю свою беседу с друзьями из Южной Африки; мальчик вспомнил свой разговор с матерью по телефону и после нескольких прикосновений электрода был в состоянии повторить слово в слово каждую реплику; женщина вдруг обнаружила, что она у себя в кухне и слышит все, что делает ее ребенок в другой комнате. Даже когда Пенфилд делал вид, что стимулирует другую область мозга, обмануть пациентов не удавалось: касание к одной и той же точке неизменно вызывало одни и те же воспоминания.
В книге "Загадка сознания", опубликованной в 1975 году, незадолго до его смерти, Пенфилд писал: "Мне стало ясно, что это не какие-то фантазии на манер сновидений. Я вызывал электрическую активацию записей прошлого опыта пациентов. Пациенты заново переживали свой опыт, словно он был заснят на кинопленке".
На основании своих исследований Пенфилд заключил, что все, что мы когда-либо испытывали в жизни, записывается мозгом, будь то незнакомое лицо в толпе или паутинка, за которой мы наблюдали в детстве. Он указал, что это объясняет преобладание в его экспериментах огромного количества второстепенных бытовых деталей, зафиксированных памятью. Если наша память - полная запись даже самых незначительных ежедневных событий, вполне логично предположить, что при непроизвольном погружении в такой объем информации активизируется большое количество тривиальных данных.
Психолог Джек Корнфилд, рассказывая о своей первой встрече с покойным ныне учителем тибетского буддизма Калу Ринпоче, вспоминает, что между ними состоялся такой диалог: «Не могли бы вы мне изложить в нескольких фразах самую суть буддийских учений?» - «Я бы мог это сделать, но вы не поверите мне, и, чтоб понять, о чем я говорю, вам потребуется много лет». - «Все равно, объясните пожалуйста, так хочется знать…»
Ответ Ринпоче был предельно краток: «Вас реально не существует».
Физики против философов
В апрельском номере журнала «Physics World» опубликована статья американского философа науки Роберта Криса (Robert Crease) с анализом воззрений ученых-физиков на окружающую реальность. Философа интересовали сугубо практические суждения этой категории людей о том, что в этом мире «реально», а что нет. Базой для умозаключений послужил опросный лист с нехитрыми на первый взгляд вопросами: например, «полагаете ли вы реальными Землю, камни, галлюцинации, эмоции, цвета, длину волны, вязкость, кинетическую энергию, гравитационную постоянную, электрон, атом по Бору, массу, действительные числа, мнимые числа…»
В общей сложности задавалось около трех десятков вопросов, на которые ответили больше полутысячи физиков. Одни, как на блиц-турнире по шахматам, быстренько расставили галочки в клетках («да», «нет», «не уверен»). У других наивные, казалось бы, вопросы вызвали замешательство. Третьи пришли в ярость и вернули лист нетронутым, не преминув отметить, что философы никогда не умели ставить вопросы правильно… (Любопытно, что коперникову модель Солнечной системы назвали «реальной» и «нереальной» равные доли опрошенных - по 43%. Поровну разделились мнения и о реальности и нереальности волновой функции квантовой системы. Галлюцинации, кстати, считают реальными 40%, эмоции - 49%.)
Вопросы и в самом деле были подобраны «провокационные», чтобы ответы на достаточно глубоком уровне отразили, каким образом профессиональные знания респондента соотносятся с его представлениями о реальности. Философы славятся своей любовью разложить все знания по полочкам и ящичкам, снабженным бирками. Каждой разновидности концептуальных воззрений на жизнь дается наименование: «реализм», «антиреализм», «операционализм», «конструктивизм», «герменевтический реализм» и т.д. и т.п. Хорошо известно и то, что людей, занимающихся естественными науками, нередко раздражает стремление философов проанализировать их занятия, поскольку особой пользы от этого никто еще не видел, а вред от попыток жесткого очерчивания научных концепций может быть вполне ощутимым. Например, нобелевский лауреат Стивен Уайнберг одну из глав в своей книге «Мечты об окончательной теории» так и назвал - «Против философов». Другое не менее известное светило, Мюррей Гелл-Манн, поясняет нелестное мнение своих коллег о «любомудрии» следующим образом: «Философия мутит воду и затуманивает важнейшую задачу теоретической физики - отыскивать согласованную работоспособную структуру». Наличие же у физика четкой философской позиции, по мнению Гелл-Манна, может стать причиной «отвержения какой-нибудь хорошей идеи».
Даже Альберт Эйнштейн, уважительно относившийся к философским аспектам научной деятельности, однажды написал, что с точки зрения философа ученый-физик - это «беспринципный оппортунист», поскольку физик готов стать «реалистом, когда пытается описать мир в независимости от актов восприятия; идеалистом, когда взирает на концепции и теории (не выводимые логически из опыта) как на изобретательность человеческого духа; и позитивистом, когда считает свои теории обоснованными лишь в пределах логической согласованности с ощущениями своих органов чувств»…
Сегодня, пожалуй, никто не возьмется дать строгое определение «реализму». На протяжении XX века научные теории все больше концентрировались на прагматическом предсказании и управлении, а не на достоверном описании или объяснении природы. Горький опыт научил физиков, что доминирующие теории могут изменяться самым непредсказуемым образом, а прошлые фундаментальные достижения науки нередко приходится отвергать как ложные. А значит, в любой момент надо быть готовым, что и на смену сегодняшней науке придет радикально новая, более плодотворная концепция.
Например, для физиков реальность не могла оставаться прежней после «второй научной революции» (примерно 1925 год), когда микромир перешел под власть квантовой механики. Согласно квантово-механической теории, служащей ныне фундаментом для множества современных технологий, энергия имеет дискретную природу, частицы могут быть волнами, объект может одновременно находиться в нескольких местах, пока кто-то не попытается измерить его параметры… Эти факты известны давно, тем не менее наука так и не смогла дать им удовлетворительных объяснений, доступных пониманию на уровне «бытового реализма». Другим поводом для серьезных беспокойств остается по-прежнему неразрешенная несовместность двух важнейших физических теорий - квантовой теории, описывающей микромир, и общей теории относительности, описывающей макромир в терминах гравитации.
В сложностях с определением реализма немаловажен еще и такой аспект: очень многое из того, чем сегодня занимаются физики, является продуктом их же собственных теорий. По замечанию, сделанному когда-то Робертом Оппенгеймером, специфика исследований заставила ученых «пересмотреть соотношение между наукой и здравым смыслом, заставила нас признать: хоть мы и говорим на каком-то определенном языке и используем определенные концепции, отсюда вовсе не обязательно следует, что в реальном мире имеется что-то этим вещам соответствующее».
Наконец, нельзя исключать, что новейшая, наиболее плодотворная концепция реальности не станет отменять предшествующие, противоречащие друг другу теории, а органично из них прорастет, объединив лучшее, освободившись от ложного и попутно объяснив многое из того, что прежде было совершенно непостижимо, а потому просто игнорировалось.
Вехи холономной парадигмы
Может статься, что наши потомки важнейшим достижением XX века, открывшим человечеству новый взгляд на мир, будут считать вовсе не квантовую механику или теорию относительности, а нечто совершенно иное - голографию. Пионером же «третьей научной революции» окажется не слишком известный вне физического мира Дэвид Бом (рис. 1), соратник Оппенгеймера и Эйнштейна, воспользовавшийся идеями голографии для интерпретации окружающей действительности и заложивший основы так называемой холономной парадигмы.
Оригинальная техника объемной фотографии, разработанная Деннисом Габором в середине столетия, к настоящему времени стала чрезвычайно мощной метафорой новых научных воззрений и одновременно - наглядной иллюстрацией весьма тонких физических идей. Зафиксированная на плоской пластине информация о трехмерном объекте не только позволяет воссоздать его объемное изображение; всякий, сколь угодно малый фрагмент голограммы содержит в себе всё изображение. Осветив любой участок голограммы, мы увидим изображение в целом, хотя и не такое подробное, как при освещении всей пластины. Изменяя же параметры освещающего луча, с помощью одного и того же слоя в принципе можно записывать и воспроизводить множество различных голограмм.
1 2 › »