Мозг и его «Я». Кто мы? Откуда мы? Куда мы идем? - Татьяна Владимировна Черниговская

Второе правило – сегрегация квалонов – вычленение их из оперонов. Оно описывает формирование когнитивных элементов принципиально иного типа – квалонов. Квалоны – это локальные клеточные группы, несущие качественно своеобразные аспекты соотношения целостного агента с миром. Они возникают в обучении за счет перекрытия оперонов на общих клеточных элементах. Благодаря долговременной пластичности эффекты от участия нервной клетки в разных функциональных системах накапливаются, создавая у нее новые, общие для перекрывающихся ситуаций свойства. Таким образом, элементарным квалоном является одиночный нейрон. К квалонам относится огромное количество объектов, изучаемых психологией, – категории, понятия, элементы языка и пр.

Квалоны занимают центральное место в теории когнитома: они не только несут квалиа – уникальные качественные дискриминации, свойственные агенту, но и «цементируют» систему, выступая в функции локов – линкеров общности когов. Каждый квалон в когнитивной системе – это и ког, и лок.

Третье правило – интеграция квалонов – генерация холонов. В ходе активности мозга распределенные в различных областях квалоны объединяются в глобальные интеграции – холоны. Эти макрогруппы формируют целостные образы и сцены – сознательные состояния, обладающие иными, несводимыми к набору составляющих их признаков адаптивными характеристиками.

Опероны в теории обозначаются как α-группы, квалоны – как β-группы, а холоны – как γ-группы. Важно, что все эти элементы гиперсети представлены нейронными группами – основаниями всех гиперсимплексов являются клетки нейронной сети. Свойства α-, β– и γ-вершин качественно различны, но ничего из того, что связано с субъективным опытом, не может возникнуть до появления этих групп.

Назову лишь две важных функциональных особенности такой архитектуры. Первое – процессы формирования элементов когнитома определяют субъективное время когнитивной системы: образование каждого нового кога и лока – это качественно своеобразные события в гиперсети, посредством которых формируется внутреннее системное время агента, отличное от физического.

Вторая важнейшая особенность нейронной гиперсети напрямую связана с темой моего сегодняшнего выступления. Она касается вопроса сводится ли сущность операций в когнитивной системе лишь к вычислениям. Из гиперсетевой теории мозга следует, что нет, не сводится. Поскольку связи в нейронной гиперсети определяют клетки, одновременно входящие в когнитивные группы разных времен в истории системы, возбуждение этих нейронов способно обеспечить моментальное распространение информации по множественным слоям опыта агента. Через такие перколяционные туннели – нейронные кротовые норы, активность нейронов, участвовавших в совершенно разных эпизодах опыта, определяет невычислительный режим операций когнитома. Мозг в нем ведет себя как тесно переплетенная, запутанная (entangled) система. При этом время в таких нейронных кротовых норах не течет – нейрон, возбужденный в составе одной когнитивной группы, способен перекинуть ментальный процесс одномоментно на многие когнитивные группы, в которых он участвовал в связи с событиями дней, месяцев или лет назад. Такой режим не свойствен никаким из существующих искусственных нейросетевых архитектур. Моделирование таких перколяционных процессов открывает возможность для создания искусственных когнитивных систем со свойствами глобального доступа информации.

Из формализации теории нейронных гиперсетей вытекают и другие следствия, которые необходимо далее переносить на третью стадию гиперсетевой теории, наполненную предсказаниями для нейробиологических экспериментов. Так, например, теория предсказывает новые принципы формирования ассоциативных связей в нервной системе, отличные от классических павловских и хеббовских законов. Мы активно изучаем их на уровне клеточных и молекулярных механизмов обучения у животных. Но это уже область нейробиологических экспериментов.

Заключение

Заключить доклад мне хотелось бы следующим. В начале 1990-х Фрэнсис Крик неоднократно призывал нейрофизиологов приступить к исследованиям нервных основ сознания, завершая свои доклады слайдом: «Сознание – сейчас!»[326] Он подчеркивал этим: возможности для нейронаучных исследований сознания уже есть; препятствие – внутренняя инерция и консерватизм дисциплины.

Точно такую же ситуацию, на мой взгляд, мы имеем сегодня и в когнитивной науке: условия для третьей когнитивной революции, для работы над теорией мозга, научно объясняющей разум, уже сложились.

Имея такую теорию, мы сможем перейти к вопросу, как принципы универсальной тьюринговской машины и архитектуры фон Неймана, заложенные в вычислительные устройства, когда мозг был еще недостаточно изучен, могут быть уступить место принципам когнитивных операций, исходящих из реального устройства нервной системы – ее нейронной гиперсети.

К. В. Анохин. Коды Вавилонской библиотеки мозга[327]

Это искусство позволяет вам созерцать различные сочетания из двадцати трех букв…

Р. Бертон «Анатомия Меланхолии»

Познать свой мозг

Считается, что есть две ключевые проблемы науки, прорыв в которых можно ожидать в ближайшие 20 лет: строение Вселенной и биологические основы сознания[328].

Для первого вопроса уже существует рабочая теория – стандартная модель. В исследованиях мозга все гораздо сложнее. Имея развитую теорию материи и фундаментальных взаимодействий, мы до сих пор не имеем удовлетворительной теории мозга и нервных основ сознания. Одна из главных причин состоит в том, что решение этой проблемы зависит от усилий традиционно далеких друг от друга дисциплин. Философ или психолог не может решить проблему, так как она зависит от знаний о работе мозга. Но эта теория не может быть сформулирована и на языке нейрофизиологии – процессов и структур мозга у какого-то вида животных, скажем человека. Мозг разных видов животных с совершенно разным строением способен к сходной когнитивной деятельности. Поэтому необходима фундаментальная, желательно математическая теория сознания для разных материальных носителей, вплоть до искусственных. Однако математик или физик-теоретик не знает тех фактов, которые должны составить фундамент такой теории, а работающий с подобными фактами клеточный нейробиолог не является экспертом в области аналитической философии сознания. Получается, что проблема принадлежит всем этим и многим другим дисциплинам, но ни одной из них в отдельности.

В подобных случаях часто говорят – проблема является междисциплинарной. Но в междисциплинарном сотрудничестве каждый из представителей наук остается на своей собственной территории. Здесь же сама проблема трансформирует ученых, их знания, методологию, жизненный путь. Проблема мозга и сознания важна в этом смысле по трем причинам.

Первая – биомедицинская. Изучая мозг, мы надеемся хоть в какой-то степени облегчить те страдания, которые приносят человечеству заболевания мозга. Более половины наследственных болезней связаны с нарушениями функций мозга. И это неслучайно, ведь более 80 % генов в нашем организме «работают» на мозг. Кроме того, человечество движется в направлении постепенного старения, и все острее проблема нейродегенеративных нарушений, возрастных расстройств памяти и интеллекта. ВОЗ прогнозирует рост этих заболеваний к 2050 году в три раза. Любые сведения о том, как мозг осуществляет свои когнитивные функции и что разлаживается в нем при