Возможная связь с пластичностью мозга
Позвольте мне продолжить эти рассуждения и спросить, могут ли они иметь непосредственное отношение к процессам, происходящим в мозге. Насколько я могу судить, наиболее правдоподобно будет выглядеть связь с пластичностью мозга. Давайте вспомним, что мозг, на самом деле, похож скорее не на обычный компьютер, а на компьютер, который постоянно изменяется. За эти изменения, по-видимому, отвечают процессы активации или деактивации синапсов, которые, в свою очередь, происходят вследствие роста или сокращения дендритных шипиков (см. главу 9, «Пластичность мозга»; рис. 9.15). Здесь я наберусь смелости и выскажу предположение о том, что этот рост или сокращение теоретически могут подчиняться принципам наподобие тех, которые управляют квазикристаллическим ростом. При этом «тестируется» не одно из возможных альтернативных расположений, а сложная линейная суперпозиция большого числа таких расположений. До тех пор, пока эффект каждой из этих альтернатив не превышает «одногравитонного уровня» (или некоторого его аналога), они будут существовать одновременно (более того: должны сосуществовать, коль скоро справедливы законы U -квантовой механики). Пока не превзойден одногравитонный уровень, могут начать одновременно выполняться суперпозиции разных вычислений, что вполне соответствует принципам действия квантового компьютера. Однако, вряд ли такие суперпозиции смогут существовать достаточно долго, поскольку нервные сигналы создают электрические поля, которые должны вносить значительные возмущения в окружающую среду (хотя их миелиновые оболочки являются своего рода изоляторами). Давайте допустим, что такие суперпозиции расчетов все-таки способны существовать в течение определенного минимального времени, которое необходимо для получения какого-нибудь действительно важного результата, т. е. что вплоть до этого момента «одногравитонный уровень» (или что-то подобное) в системе не достигается. Успешное завершение такого расчета будет в нашем случае той самой «целью», которая представляет собой аналог более простой «цели» минимизации энергии при квазикристаллическом росте. Таким образом, достижение этой цели будет подобно успешному росту квазикристалла!
|
|
|
В этих рассуждениях, конечно, много неясного и спорного, но я верю, что они описывают принципиально возможную аналогию. Рост кристалла или квазикристалла существенно зависит от концентрации нужных атомов и ионов в окрестности точек роста. Точно также можно предположить, что процессы роста или сокращения семейств дендритных шипиков, в свою очередь, находятся в прямой зависимости от степени концентрации вокруг них различных нейромедиаторов (например, таких, чья концентрация зависит от испытываемых эмоций). Какие бы расположения атомов в конце концов ни были выделены в качестве реальной структуры получившегося квазикристалла — каждый раз этому должно предшествовать решение задачи минимизации энергии. Тогда я осмелюсь по аналогии предположить, что конкретная мысль, которая возникает на поверхности мозга, тоже возникает в результате решения некоторой задачи, только на сей раз не просто задачи минимизации энергии. Эта задача будет гораздо более сложной, требующей учета желаний и намерений, которые, в свою очередь, напрямую связаны с вычислительными свойствами и функциями мозга. Я полагаю, что сознательное мышление тесно связано с отсевом тех возможных альтернатив, которые прежде входили в линейную суперпозицию. Все это имеет непосредственное отношение к неизвестным (пока!) физическим процессам, которые должны управлять пограничной областью между U и R , и которые, я уверен, будут описаны правильной теорией квантовой гравитации — ПКТГ , которую еще предстоит открыть!
|
|
|
Могло бы такое физическое действие быть по своей природе неалгоритмическим? Вспомним, что в общем случае задача о плиточных покрытиях, описанная в главе 4, не имеет алгоритмического решения. Можно предположить, что сходная задача в приложении к атомным структурам имеет такое же свойство «неалгоритмичности». Если эти задачи могут в принципе быть «решены» средствами, о которых я говорю, то тогда есть вероятность, что у рассматриваемого мной типа умственной деятельности действительно существует неалгоритмическая компонента. Однако для того, чтобы это было так, нам необходима определенная неалгоритмичность и в ПКТГ . Конечно, мы сейчас слишком вольно обращаемся с гипотезами — но все же приведенные выше аргументы подсказывают мне, что здесь определенно должно быть нечто , имеющее неалгоритмический характер.
|
|
|
Как быстро происходят подобные изменения в мозговых связях? На этот счет у нейрофизиологов нет единого мнения, однако, коль скоро устойчивые отпечатки в памяти могут формироваться за доли секунды, разумно предположить, что указанные изменения происходят примерно за то же время. Чтобы мои собственные идеи получили право на существование, требуется как раз примерно такая быстрота.
Временны́е задержки в реакции сознания
|
|
|
Теперь я хочу рассказать о двух экспериментах (описанных в работе Харта [1982]), которые проводились на добровольцах и которые, как мне кажется, имеют прямое отношение к нашим рассуждениям. В ходе этих экспериментов изучалось характерное время, которое требуется сознанию для того, чтобы осуществить определенное действие и отреагировать на внешнее воздействие. Первый из них, таким образом, изучал активную деятельность сознания, а второй — пассивную. Связанные воедино, результаты этих экспериментов представляются еще более поразительными.
Первый эксперимент был проведен Корнхубером и его коллегами в Германии, в 1976 году (Дике и др. [1976]). Ряд испытуемых согласились на запись электрических сигналов, снятых с определенной точки поверхности головы (т. е. на электроэнцефалограмму, или ЭЭГ). Испытуемые должны были внезапно сгибать по своему усмотрению указательный палец. Идея заключалась в том, что на электроэнцефалограмме окажутся зафиксированы некие признаки мозговой активности, которая возникает в голове в момент принятия сознательного решения согнуть палец. Чтобы получить значимый сигнал с дорожек ЭЭГ, нужно было усреднить его по нескольким испытаниям, и результирующий сигнал при этом получался не очень «показательным». Но вот что оказалось примечательным, так это отмеченное на ленте постепенное нарастание электрического потенциала в течение целой секунды — а то и всех полутора — происходящее до того момента, как палец действительно сгибался. Это, по-видимому, означает, что сознательный процесс принятия решения занимает не менее секунды — и только затем следует его исполнение! Это очень сильно отличается по времени от куда более короткого промежутка времени реакции на внешнее раздражение, если способ реакции задан заранее (например, если испытуемый должен сгибать палец не «по собственному хотению», а исключительно в ответ на вспышку светового сигнала). В этом случае нормальной является задержка реакции длительностью около одной пятой секунды, что примерно в пять раз быстрее, чем «волевое действие», отраженное в экспериментальных данных Корнхубера (рис. 10.5).
Рис. 10.5. Эксперимент Корнхубера. Решение согнуть палец принимается за начало отсчета, однако предшествующий сигнал (усредненный по многим опытам) свидетельствует о том, что сгибание пальца «предвиделось»
Во втором эксперименте Бенджамин Либет из Калифорнийского университета, в сотрудничестве с Бертрамом Фейнстейном из Нейрологического института в Сан-Франциско (Либет и др. [1979]) проводили опыты с добровольцами, которым по независимым причинам предстояла хирургическая операция на мозге и которые соглашались на имплантацию электродов в определенные точки соматосенсорной коры своего головного мозга. Эксперимент Либета показал, что между стимуляцией кожи этих пациентов и ее осознанием проходило примерно полсекунды, несмотря на то, что сам мозг должен был получить соответствующий сигнал примерено через одну сотую долю секунды; а заранее запрограммированный «рефлексивный» ответ на этот раздражитель (см. выше) мог быть выработан мозгом примерно через одну десятую секунды (рис. 10.6).
Рис. 10.6. Эксперимент Либета: о) воздействие на кожу, «как кажется», осознается практически без задержки; б) стимуляция коры, длящаяся меньше полсекунды, не осознается; в) стимуляция коры продолжительностью более, чем полсекунды, осознается примерно через полсекунды; г) такая стимуляция коры может приводить к «обратной маскировке» более раннего воздействия на кожу, показывая, что осознание этого воздействия, на самом деле, еще не имело места к моменту стимуляции коры; д) если стимуляция кожи произведена вскоре после такого воздействия на кору, то тогда реакция на стимуляцию кожи «сдвигается назад», хотя с реакцией на стимуляцию соматосенсорной коры этого не происходит
Более того: несмотря на такое «запоздалое» осознание стимулирующего воздействия, субъективное впечатление, возникавшее у пациентов, позволяло им утверждать, что не было вообще никакой задержки! (Некоторые эксперименты Либета предусматривали стимулирование зрительного бугра, (см. гл.9 «Как же устроен мозг?»). Результат был тот же, что и при воздействии на соматосенсорную кору головного мозга.)
Напомним, что соматосенсорная кора — это область головного мозга, куда поступают сигналы от органов чувств. Так, электрическая стимуляция зоны соматосенсорной коры, соответствующей некоторому определенному участку поверхности кожи, воспринимается испытуемым в точности так, как если бы что-то действительно коснулось его кожи в этом месте. Однако оказалось, что если эта электрическая стимуляция длится менее, чем примерно полсекунды, то испытуемый не получает никакого ощущения вообще. В противоположность этому, прямая стимуляция точки на самой поверхности кожи может ощущаться даже в том случае, когда она мгновенна.
Теперь предположим, что сначала тронули кожу, а затем подвергли электрической стимуляции соответствующую точку в соматосенсорной коре. Что чувствует пациент? Если электростимуляция производится примерно через четверть секунды после касания кожи, тогда касание кожи не ощущается вообще! Этот эффект получил название обратной маскировки . Каким-то образом стимулирование коры мозга препятствует осознанию обычного ощущения от касания кожи. Сознательное восприятие может быть предотвращено («замаскировано») более поздним событием, если это событие происходит не позднее, чем через полсекунды. Это говорит о том, что сознательное восприятие такого воздействия проявляется примерно через полсекунды после самого воздействия!
Однако, по все видимости, испытуемые не осознавали столь долгой задержки своего восприятия. Найти разумное объяснение этому удивительному открытию можно было бы, предположив, например, что «время» всех наших «восприятий» действительно отличается примерно на полсекунды от «реального времени» — как будто наши внутренние часы просто «неверны» и отстают на полсекунды или около того. Время восприятия некоторого события в этом случае должно всегда отстоять на полсекунды от того момента, когда указанное событие произошло. Это дало бы возможность представить последовательную, хотя и неудовлетворительно замедленную картину нашего чувственного восприятия.
Возможно, что-то подобное происходило во второй части эксперимента Либета, где он вначале стимулировал кору мозга, продолжая эту стимуляцию гораздо дольше, чем полсекунды — и касался кожи во время этой стимуляции, но ранее, чем через полсекунды после ее начала. И стимуляция коры, и касание кожи воспринимались раздельно, так что пациенту было ясно, какой именно стимул он воспринимал. Однако, когда его спрашивали, какой стимул он ощутил первым , он обычно отвечал, что это было касание кожи, тогда как, на самом деле, стимуляция коры всегда предшествовало ему! Таким образом, испытуемый и вправду сдвигал свое восприятие прикосновения к коже назад во времени примерно на полсекунды (см. рис. 10.6). Однако это представляется не просто глобальной «ошибкой» внутреннего ощущения времени, но более тонкой структурной перестройкой временно́й шкалы восприятия событий. Поскольку в случае стимуляции коры (учитывая, что она в действительности воспринимается не позднее, чем через полсекунды после ее начала), такая задержка не наблюдается.
Опираясь на данные первого из вышеописанных экспериментов, мы, по всей видимости, можем сделать вывод о том, что сознательному действию необходимо примерно около секунды или полутора секунд на то, чтобы быть приведенным в исполнение; а в соответствии со вторым экспериментом — что осознание внешнего события, по-видимому, не происходит раньше, чем через полсекунды после момента события. Представим себе, что происходит, когда человек реагирует на некоторое неожиданное внешнее событие. Предположим также, что ответ требует моментального сознательного действия. Если принять в расчет открытие Либета, то должно пройти полсекунды прежде, чем сознание «включится»; и после этого, как следует из опытов Корнхубера, потребуется еще секунда, а то и более, прежде чем человек «осознанно» отреагирует на это событие. Таким образом, весь процесс — от сенсорного восприятия до моторного отклика — занимает примерно две секунды! Очевидный вывод из этих двух экспериментов, если рассматривать их вместе, напрашивается сам собой; сознание вообще не может быть задействовано там, где ответная реакция на внешнее событие должна занимать не более пары секунд!
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 217; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!