Теперь представьте, что вы встречаете кого-то с дополнительным носом на том месте, где должен быть глаз. Ваши глаза фиксируют сначала один глаз, затем совершают саккаду на второй глаз, но вместо того, чтоб увидеть глаз вы видите нос. Вы определенно знали бы, что что-то не так. Чтоб так произошло, у вашего мозга должны быть ожидания или предсказания того, что он должен увидеть. Когда вы предсказываете глаз, но видите нос, предсказание нарушается. Так несколько раз в секунду попутно с каждой саккадой ваш мозг делает предсказания о том, что он должен увидеть. Когда это предсказание нарушается, немедленно привлекается ваше внимание. Вот почему так трудно не смотреть на людей с физическими дефектами. Если б вы увидели кого-то с двумя носами, было бы трудно удержаться от того, чтоб не уставиться на него, так ведь? Конечно, если вы живете с этим человеком, то через некоторое время вы привыкните к двум носам и больше не будете замечать ничего необычного.
Теперь подумайте о самом себе. Какие предсказания вы делаете? Когда вы переворачиваете страницы этой книги, вы ожидаете, что страница согнется до определенной степени и перевернется предсказуемым образом, который отличается от того, как переворачивается обложка. Если вы сидите, вы предсказываете, что ощущение давления на ваш тело не будет изменяться; но если намокшее сиденье начало бы прогибаться, или подверглось другим неожиданным изменениям, вы бы перестали уделять внимание книге и попытались бы сообразить, что происходит. Если вы потратите некоторое время на наблюдения за собой, вы можете начать понимать, что ваше восприятие мира, ваше понимание мира сильно связано с предсказанием. Ваш мозг построил модель мира и постоянно сравнивает модель с реальностью. Вы знаете, где вы и что делаете благодаря обоснованности этой модели.
Предсказание не ограничено паттернами низкоуровневой сенсорной информации вроде зрения и слуха. До сих пор я ограничивался обсуждением таких примеров, потому что это простейший путь познакомить вас с системой взглядов для понимания интеллекта. Однако, согласно принципу Монткастла, что верно для низкоуровневых сенсорных областей, должно быть верным для всех кортикальных областей. Человеческий мозг интеллектуальнее, чем у других животных, потому что он может делать предсказания о более абстрактных видах паттернов и более длинных временных последовательностях паттернов. Чтобы предсказать, что скажет моя жена, когда увидит меня, я должен знать, что она говорила раньше, что сегодня пятница, что до пятничного вечера надо вынести мусор, что я не сделал этого в течение недели, и что у жены определенное выражение лица. Когда она откроет рот, у меня будут очень сильные предсказания по поводу того, что она скажет. В данном случае я точно не знаю, какие слова она скажет, но я знаю, что она напомнит мне о том, что надо вынести мусор. Важное замечание, что высокий интеллект не является каким-то видом процесса, отличающихся от процессов перцептивного мышления. Он работает на той же самой неокортикальной памяти и алгоритме предсказания.
Заметьте, что наши тесты на интеллект по существу тесты на предсказание. С детского сада до колледжа IQ-тесты основаны на формировании предсказаний. Задана последовательность чисел, какое число должно быть следующим? Задано три различных проекции сложного объекта, какая из следующих также является его проекцией? Слово A относится к слову B, как слово C относится к какому слову?
Наука сама по себе это упражнения в предсказаниях. Мы продвигаем наше знание о мире через производство гипотез и их проверку. Эта книга по существу является предсказанием о том, что такое интеллект и как работает мозг. Даже дизайн продукции в корне процесс предсказания. При разработке дизайна одежды или мобильных телефонов дизайнеры и инженеры пытаются предсказать, как поведут себя конкуренты, чего хотят потребители, сколько будет стоить новый дизайн и какой стиль будет востребован.
Интеллект измеряется способностью вспоминать и предсказывать паттерны в мире, включая язык, математику, физические свойства объектов и социальные ситуации. Ваш мозг получает паттерны из внешнего мира, сохраняет из в виде воспоминаний и делает предсказания путем комбинации того, что он видел ранее и что происходит сейчас.
* * *
В этом месте вы могли бы подумать: "Я согласен, что мой мозг занимается предсказаниями и я могу быть интеллектуальным, просто лежа в темноте. Как вы указали, мне не нужно что-либо делать, чтоб понимать или быть интеллектуальным. Но не являются ли те ситуации исключением? Вы действительно аргументируете, что интеллектуальное понимание и поведение полностью разрозненны? В конечном счете не поведение ли делает нас интеллектуальными, а не предсказание? В конце концов поведение играет конечную определяющую роль в выживании".
Это, конечно, справедливый вопрос, в конечном счете именно поведение имеет наибольшее значение в выживании животного. Предсказание и поведение не являются полностью разрозненными, но их отношения очень тонкие. Во-первых, неокортекс появился на эволюционной сцене уже после того, как животные обрели сложное поведение. Следовательно, значение кортекса для выживания должно в первую очередь рассматриваться в терминах постепенного усовершенствования, которое он мог дать для животных с уже существующим поведением. Сначала появилось поведение, затем интеллект. Во-вторых, большая часть из того, что мы ощущаем, в большей степени зависит от того, что мы делаем и как мы перемещаемся в мире. Следовательно предсказание и поведение близко соотносятся. Давайте взглянем на то, что из этого следует.
Млекопитающие эволюционировали с большим неокортексом, потому что он давал им некоторое преимущество в выживании, и эти преимущества укоренились в поведении. Но в начале кортекс служил для более эффективного использования существующего поведения, а не для того, чтоб создавать совершенно новое поведение. Чтобы прояснить это, на необходимо взглянуть на то, как эволюционировал мозг.
Простые нервные системы возникли вскоре после того, как многоклеточные создания начали распространяться по Земле, сотни миллионов лет назад, но история настоящего интеллекта началась совсем недавно с предками наших рептилий. Рептилии успешно завоевывали сушу. Они распространились по всем континентам и модифицировались в многочисленные виды. У них были острые чувства и хорошо развитый мозг, который наделил их сложным поведением. Их прямые потомки, живущие сегодня рептилии, до сих пор обладают им. У аллигатора, например, сложное восприятие, так же как у вас и у меня. У него хорошо развитые глаза, уши, нос, рот и кожа. Он проявляет сложное поведение, включающее способности к плаванию, бегу, маскировке, охоте, устройству засад, гнездованию и поиску партнеров.
В чем же различие между мозгом рептилии и человека? Это различие и большое и маленькое. Я сказал "маленькое", потому что в грубом приближении все, что существует в мозге рептилии, существует и в мозге человека. Я сказал "большое", потому что в мозге человека есть нечто действительно важное, чего нет у рептилий - большой кортекс. Иногда вы слышали ссылку на "старый" или "примитивный" мозг. У каждого человека есть наиболее древние структуры в мозге, такие же как у рептилий. Они регулируют кровяное давление, голод, половое влечение, эмоции и множество других аспектов движения. Когда вы стоите, сохраняете равновесие и ходите, например, вы в основном полагаетесь на старый мозг. Если вы слышите пугающий звук, паникуете и начинаете бежать - это в основном ваш старый мозг. Вы не нуждаетесь в чем то большем, чем мозг рептилии, чтоб совершать множество интересных и полезных вещей. Так что же делает неокортекс, если в нем нет острой необходимости для того, чтоб видеть, слышать и двигаться?
Млекопитающие более интеллектуальны, чем рептилии, по причине обладания неокортексом. (Само это слово происходит от латинских слов, обозначающих "новая кора", или "новая корка", потому что кортекс буквально покрывает старый мозг). Неокортекс впервые появился десятки миллионов лет назад, и он есть только у млекопитающих. Что делает человека умнее других млекопитающих, так это в основном большая поверхность неокортекса, которая значительно увеличилась всего несколько миллионов лет назад. Вспомните, что кортекс построен из одинаковых повторяющихся элементов. Кортикальный слой у человека такой же толщины и имеет примерно такую же структуру, как и у млекопитающих родственников. Когда эволюция делает что-то большое очень быстро, как это произошло с человеческим кортексом, она делает это копированием существующих структур. Мы стали умнее путем добавления значительного количества элементов, работающих на общем кортикальном алгоритме. Существует общее заблуждение, что человеческий мозг плод миллиардов лет эволюции. Это может быть верным, если говорить о нервной системе в целом. Однако, человеческий неокортекс сам по себе относительно новая структура и существует недостаточно долго, чтоб подвергнуться существенным эволюционным улучшениям.
Отсюда начинается ядро моей аргументации того, как понимать неокортекс, и почему память и предсказание являются ключами к загадке интеллекта. Мы начнем с мозга рептилий, не обладающего кортексом. Эволюция обнаружила, что если приделать систему памяти (неокортекс) к сенсорным путям примитивного мозга, животные получают способность к предсказанию будущего. Вообразите, что старый мозг рептилий так и занимается своими делами, но теперь сенсорные паттерны одновременно подаются в неокортекс. Неокортекс хранит сенсорную информацию в своей памяти. В будущем, когда животное попадает в ту же самую или похожую ситуацию, память распознает поступающую информацию как похожую и вспоминает, что происходило в прошлом. Воспоминания сравниваются с потоком сенсорной информации. Вместе они "замещают" текущий сенсорный поток и предсказывают, что будет дальше. Сравнивая актуальный сенсорный поток с воспоминаниями, животное не только понимает, где оно, но может также предвидеть будущее.
Теперь вообразите, что кортекс помнит не только то, что животное видело, но также помнит поведение старого мозга в подобной ситуации. Мы даже не предполагаем, что кортекс знает о различиях между ощущением и поведением; для кортекса все это паттерны. Когда животное обнаруживает себя в такой же или подобной ситуации, он не только предвидит будущее, но также вспоминает, какое поведение привело к такому видению будущего. Таким образом, память и предсказание позволяют животному использовать его существующее поведение (старый мозг) более интеллектуально.
Например, вообразите, что вы крыса, изучающая лабиринт в первый раз. Побуждаемый неудовлетворенностью или голодом, вы используете навыки, унаследованные от старого мозга, чтобы изучать новую обстановку - слушаете, смотрите, нюхаете и пробираетесь вдоль стен. Вся сенсорная информация используется вашим мозгом, но также передается в ваш неокортекс, где сохраняется. В какой-то момент вы обнаруживаете себя в том же самом лабиринте. Ваш неокортекс распознает текущий сенсорный поток, как тот, который он видел ранее и вспомнит сохраненные паттерны, представляющие то, что происходило в прошлом. По сути, это позволяет вам увидеть кратчайший путь в будущем. Если б вы были говорящей крысой, вы могли бы сказать, "О, я узнала этот лабиринт, и я помню этот угол". Как только неокортекс вспомнит, что происходило в прошлом, вы вообразите нахождение сыра, который вы видели в прошлый раз, когда вы были в этом лабиринте, и как до него добраться. "Если я здесь поверну направо, я знаю, что произойдет потом. В конце этого коридора есть кусочек сыра. Я вижу его в своем воображении". Когда вы несетесь через лабиринт, вы полагаетесь на старые, примитивные структуры, чтоб выполнять движения, подобные поднятию лап и шевеления усами. С вашим (относительно) большим неокортексом, вы можете вспомнить места, в которых вы были, снова узнать их в будущем и предсказать, что произойдет потом. Ящерица без неокортекса обладает более скудными возможностями вспомнить прошлое, и будет обыскивать лабиринт заново каждый раз. Вы (крыса) понимаете мир и ближайшее будущее, потому что обладаете кортикальной памятью. Вы видите живые картины получения вознаграждения и опасности, которые последуют после принятия каждого решения, и таким образом вы движетесь по миру более эффективно. Вы буквально видите будущее.
Но заметьте, вы не проявляете никакого особенного или фундаментально нового поведения. Вы не строите себе дельтаплан и не летите к сыру в конце коридора. Ваш неокортекс формирует предсказания о сенсорном потоке паттернов, что позволяет вам увидеть будущее, но ваша палитра доступных видов поведения практически не затрагивается. Ваша способность к бегу, лазанью и исследованию в основном все еще как у ящерицы.
Когда кортекс по мере эволюции становится больше, он начинает помнить о мире все больше и больше. Он может сформировать больше воспоминаний и сделать больше предсказаний. Сложность этих воспоминаний и предсказаний также увеличивается. Но что-то другое замечательное происходит, что ведет к исключительно человеческим способностям интеллектуального поведения.
Человеческое поведение выходит за рамки старого базового репертуара движений уровня крысы. Неокортикальная эволюция вывела нас на новый уровень. Только люди создали письменный и устный язык. Только люди готовят еду, шьют одежду, летают на самолетах и строят небоскребы. Наши двигательные способности и способности к планированию значительно превысили способности наших ближайших родственников среди животных. Как кортекс, который был создан для предсказаний, может генерировать невероятно сложное поведение только у человека? И как это совершенное поведение эволюционировало так внезапно? Есть два ответа на этот вопрос. Один заключается в том, что неокортикальный алгоритм настолько мощный и гибкий, что в результате небольшой перекоммутации, уникальной для человека, он смог создавать новое, усложненное поведение. Другой ответ заключается в том, что поведение и предсказание две стороны одной медали. Хотя кортекс может воображать будущее, он может делать точные сенсорные предсказания только в том случае, если знает, какое поведение будет сгенерировано.
В простейшем примере с крысой, ищущей сыр, крыса помнила лабиринт и использовала память для предсказания того, что она увидит сыр за углом. Хотя крыса могла бы повернуть налево или направо, только одновременные память о сыре и правильное поведение, "повернуть направо на развилке", могли бы заставить крысу сделать предсказания о сыре истинным. Хотя это тривиальный пример, он дает понимание того, насколько глубока связь сенсорных предсказаний и поведения. Любое поведение влияет на то, что мы видим, слышим и чувствуем. Большинство из того, что мы ощущаем в данный момент, сильно зависит от наших действий. Поместите вашу руку перед лицом. Чтоб предсказать, что вы увидите руку, ваш кортекс должен знать, что он дал руке команду двигаться. Если кортекс увидит вашу руку движущейся без соответствующих моторных команд, вы будете удивлены. Простейший путь интерпретировать это - предположить, что ваш мозг сначала двигает руку и только потом предсказывает, что он должен увидеть. Я считаю, что это неверно. Наоборот, я думаю, что кортекс сначала предсказывает увидеть руку, и это предсказание именно то, что вызывает моторные команды, делающие предсказание истинным. Сначала вы думаете, и это заставляет вас действовать, чтоб сделать ваши мысли правдой.
Сейчас мы хотим взглянуть на изменения, которые привели к тому, что человек обладает существенно расширенным репертуаром поведения. Существуют ли физические различия между кортексом обезьяны и человека, которые могли бы объяснить, почему только у человека есть речь и другое сложное поведение? Человеческий мозг примерно в три раза больше чем мозг шимпанзе. Но есть нечто большее, чем "больше - значит лучше". Ключ к пониманию к скачку человеческого поведения находится в соединениях между областями кортекса и частями старого мозга. Проще говоря, наш мозг и мозг шимпанзе отличаются соединениями.
Давайте взглянем поближе. Каждый знает, что мозг разделяется на левое и правое полушарие. Но есть также и другое разделение, которое менее известно, и именно там мы должны искать отличия человека. В любом мозге, особенно в большом, есть разделение кортекса на переднюю и заднюю половину. Ученые используют термин антериорная для передней и постериорная для задней. Разделением передней и задней половины является большая борозда, называемая "central sulcus". Задняя часть кортекса содержит сектора, куда приходит визуальная, слуховая и осязательная информация. Именно там в основном возникает сенсорное восприятие. Передняя часть содержит области кортекса, которые задействованы в высокоуровневом планировании и мышлении. Она также содержит моторный кортекс, отдел мозга, наиболее ответственный за движение мускулов и, следовательно, формирование поведения.
Когда неокортекс приматов стал со временем больше, антериорная половина стала непропорционально большой, особенно у человека. По сравнению с другими приматами и ранними гоминидами, у нас громадный лоб, предназначенный для того, чтоб вмещать наш очень большой антериорный кортекс. Но только этого увеличения недостаточно для объяснения развития наших моторных способностей по сравнению с другими существами. Наша способность производить исключительно сложные движения происходит из того факта, что наш моторный кортекс имеет гораздо больше соединений с мышцами нашего тела. У других млекопитающих передний кортекс играет менее ведущую роль в моторном поведении. Большинство животных полагаются в основном на старые части мозга для генерации их поведения. В отличие от этого, кортекс человека узурпировал большую часть моторного контроля у других частей мозга. Если вы повредите моторный кортекс крысы, крыса не получит какого либо заметного ущерба. Если повредить моторный кортекс человека, он станет парализованным.