Мозг и сознание

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

Сознание – свойство высокоорганизованной материи отражать посредством идеальных образов окружающий мир.

Один из вариантов понимания сознания: это организуемый головным мозгом процесс субъективного, внутреннего контроля над взаимодействием организма с внешней средой, над течением логических операций с хранящейся в памяти информацией и над некоторыми функциями внутренних органов, обеспечивающих равновесное, устойчивое существование. При осторожном подходе нельзя быть уверенным в полном отсутствии каких-то переживаний даже у больных, находящихся в тяжелых и стойких вегетативных состояниях.

2. ПЕРЕРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ В МОЗГУ

Человек наблюдает внешний мир, мысленно играет с его образами, и при этом делает правильные или ошибочные или новые умозаключения, которые представимы в образах, и могут быть материализованы, например, высказаны или записаны на бумаге.

Мозг - это инструмент, похожий на компьютер по принципу работы, но не по характеру обрабатываемой информации. Он обрабатывает, хранит и в нужное время воспроизводит нервные сигналы для того, чтобы мы могли "вспомнить" какие-то усилия мышц, движения глаз и сигналы на сетчатке, соответствующие образам из внешнего мира. Мозг обеспечивает нашу возможность пошевелить правильно голосовыми связками, языком, мышцами глаз и рук. Но при этом мозг не хранит и не обрабатывает образов из внешнего мира.

Мы в большой степени используем сам внешний мир для размышлений и для получения верных выводов об устройстве мира. Без использования органов чувств, и без активного действия в этом мире мы не смогли бы рассуждать вообще. Не было бы предмета, то есть образа, для рассуждения.

Чтобы отличить мозг, как биологическое устройство, от сознания, как способности воспринимать и сопоставлять образы внешнего мира, лучше не приписывать мозгу функций сознания. Мозг не имеет мышления, не хранит изображения лиц наших знакомых, не делает логических выводов о том, о чём мы рассуждаем.

Мозг не запоминает то, что видит, он это уже давно запомнил в обобщённых образах. А в данный момент мозг только устанавливает ассоциацию между той подробной картиной, которую видит глаз, и тем, "как это должно быть", в соответствии с жизненным опытом мозга. Максимальные ресурсы памяти используются только на запоминание того, что отличает эту картину от "типичной", причём опять - в очень обобщённом виде: "у этого парня слишком пустая сумка". Эта фраза вызывает у всех обобщённо одинаковый образ, который в миллион раз менее подробный, чем в тот момент, когда вы, в самом деле, видите этого парня с сумкой. Между изображениями разных парней с сумками практически нет ничего общего по расположению пикселей.

Можно подумать, что "периферийные устройства" человека очень медленные, но мозг всё же быстрее их. На самом деле самые быстрые нейроны откликаются на входной сигнал примерно за 0.001 секунды, а типичное "время узнавания" для человека около 0.2 секунд. У насекомых реакция нейрона медленнее (0.01с), а время реагирования быстрее (до 0.05с). Любой промконтроллер и игровая приставка превосходят живой мозг по быстроте реакции и скорости обработки данных.

"Периферийные устройства" человека адекватно быстры и подробны. Они работают именно в таком темпе, который соответствует входным способностям мозга. Благодаря высокой детальности "наблюдения" и "исполнения", и благодаря очень хорошей настройке на физические свойства внешнего мира, наши "внешние устройства" решают большую часть, если не 99%, проблемы сознания. Именно конструкция рецепторных и эффекторных нейронов обеспечивает плавное "побитовое" обучение, которое при традиционном вычислительном подходе к приёму "данных" от датчиков оказывается невозможным.

Итак, творческие способности сознания превосходят способности компьютера не потому, что мозг устроен "сложнее" или он имеет большие вычислительные ресурсы, а потому, что он вместе с другими органами приспособлен для поддержания сознания.

Внутри компьютера происходят логические операции, а на дисплее возникает изображение результата этих операций в понятной человеку форме. Так же и внутри мозга происходят логические операции (может быть наше мышление - это они и есть). Их результат выражается в виде понятных другим людям движений руками, ногами и языком.

Вот точно такая же аналогия. Говорящая голова в телевизоре порой рассуждает здраво и можно предположить, что внутри телевизора выполняются операции над символами, в результате которых формируются логически обоснованные высказывания, преобразуемые говорящей головой в понятные нам звуки.Но голова - сама по себе, а телевизор сам по себе. Даже если бы он был весь насквозь цифровой, то логика телевизионных микросхем не имеет никакого отношения к тому, о чём говорит диктор.

Рассмотрим теперь другую аналогию. Мы знаем, что где-то на входе телевизионной системы действительно находится разумный человек. Понятные нам звук и изображение поступают в электронные каналы переработки информации. Там они могут быть многократно преобразованы в разные формы, оцифрованы или, наоборот, превращены в радиоволны. На выходе телевизионного приёмника вновь создаётся понятное нам изображение и звук, которые не имеют никакого отношения к тому, что происходит с сигналом при передаче.

Теперь посмотрим, откуда мы узнали, что рассуждаем логически. И как мы научились искусству рассуждения вплоть до программирования.

От рождения мы не были сильны в логике. Одинокий Маугли никогда не заговорит по-русски и не заинтересуется проблемой искусственного интеллекта.

То, о чём мы сейчас говорим - это повторение уже сказанных слов с очень незначительными вариациями. Эти слова и идеи мы услышали от других людей или прочитали. На входе у нас имеются слова, знания, русский язык, способы правильного рассуждения, а на выходе - они же. Что происходит внутри мозга, не имеет к этому никакого отношения.

Вот почему мозг должен обеспечить нас способностью к обучению, но он вовсе не обязан рассуждать, делать выводы, "извлекать данные и знания". Это наша, а не его забота.

3. АСИММЕТРИЯ МОЗГА И ПСИХИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРАВШЕЙ И ЛЕВШЕЙ.

Был проведен эксперимент по изучению слухового восприятия. Электронный генератор при одном положении движка резистора мог выдавать звук, напоминающий слог "да", а при другом крайнем положении движка этот звук был похож на "ба". По спектральным характеристикам переход от одного звука к другому происходил очень плавно. Никакой "границы между разными слогами" не было. Тем не менее, испытуемые замечали, что слог "да" сменяется слогом "ба" при совершенно определённом положении движка. Никакого промежуточного звука между этими двумя слогами они не слышали.

Опознание голосов животных и птиц, музыкальный слух и музыкальные способности — дело правого полушария. Больные с повреждением левого полушария, вызвавшим глубокие нарушения речи вплоть до полной немоты, сохраняли способность воспроизводить известные им мелодии, даже напевать простые песенки. Известны случаи, когда из-за левостороннего повреждения мозга выдающиеся композиторы теряли речь, но сохраняли способность сочинять музыку. Наоборот, очень незначительные повреждения определенных областей правого полушария, не вызывая нарушения речи, приводили к потере музыкальных способностей: нарушалось пение, игра на музыкальных инструментах, исчезал дар композиции.

Не только теоретически, но и практически важно учитывать психические особенности правшей и левшей. Между тем руко водства по психологии и психопатологии учитывают лишь сознание правшей, не упоминая даже особенности левшей. Обращая на это внимание, Н.Н. Брагина и ТА Доброхотова приводят определенные результаты исследований данной проблемы.

У правшей правое полушарие функционирует в настоящем-прошлом (обращено в прошлое), левое — в настоящем-будущем (обращено в будущее). При искажении правого полушария у правшей наиболее часты следующие нарушения сознания: происходит «остановка», «растягивание», «утеря», «замедление» или «ускорение» течения времени. По-другому переживаются пространственные характеристики мира. Объемное может представиться плоским, плоское — объемным. Неподвижные предметы могут восприниматься как движущиеся, а находящиеся в движении — как неподвижные. Возникают состояния с «двухколейностью» переживаний: больной продолжает воспринимать реальную действительность, но чаще воспринимает лишь расположенную справа от него половину внешнего мира; параллельно с этим в его сознании возникает второй поток переживаний, представляющих то, что было в каком-то отрезке прошлых его восприятий.

У левшей.

Явление, испытываемое левшами в момент приступа, названо феноменом расширения зрительного пространства: больные становились способными видеть то, что располагалось явно за пределами досягаемого зрением пространства; такие люди видели, например, объекты, находившиеся сзади них.

Особенно интригующим представляется феномен предвосхищения: во время приступа больные оказывались способными видеть, слышать события будущего времени. Одна больная проговаривала звуки и писала буквы в словах в обратной последовательности — от конца к началу. Описаны разные формы подобной зеркальной деятельности — письмо, чтение, восприятие, рисование, движение. Некоторые из них — письмо, восприятие — отмечены и у здоровых левшей. Так, зеркальное восприятие возникало в полете у летчиков-левшей: крен самолета влево они воспринимали как крен вправо и их действия по управлению машиной, предпринимавшиеся соответственно их собственному восприятию, приводили к аварийной ситуации. Наблюдавшиеся исследователями левши отмечали у себя цветные или «вещие» сны.

4.УПРАВЛЕНИЕ ТЕЛЕСНЫМИ, СОМАТИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Нейрохирурги обнаружили место в мозгу человека, при стимуляции которого, человек, лежащий на операционном столе и находящийся в сознании, поднимает руку. Когда его спрашивают, зачем он это сделал, то он говорит, что просто ему захотелось поднять руку и объясняет причину:

- затекла;

- проверить, не нарушена ли у него возможность управлять рукой в результате операции;

- надоело лежать неподвижно и т.п.

Важно, что это не "вмешательство в систему управления рукой", а вмешательство в формирование воли.

Известно влияние на состояние организма таких психических явлений и состояний личности, которые отражаются в понятиях «вера», «надежда», «воля», «убежденность». Особенно сильно действует так называемая «исцеляющая вера» — веровательная установка, оказывающая управляющее действие на физиологические процессы, включая биохимический уровень. Она интегрирует все другие психические процессы (волю, эмоции, знания, убеждения, мотивы).

Установка на здоровье и вера в выздоровление могут быть. частично неосознаваемыми И создаваться не только прямым внушением, но и косвенно, например, демонстрацией выздоровевших людей.

Наряду с общим имеется и локальное психическое управление соматическими процессами. Такая саморегуляция широко используется в системах йоги и дзен-будцизма. Основоположником современных методов психофизиологической саморегуляции является немецкий врач И. Шульц, предложивший в 1932 г. методику аутогенной (самопорождающей) тренировки (АТ). Ее источники: европейская система самовнушения, система йоги, учение о гипнозе, метод мышечной релаксации, рациональная психотерапия.

Таким образом, человек по своей воле может формировать цепь кодовых преобразований в своем головном мозгу, которые захватывают вегетативный и другие ниже лежащие уровни регуляции, обычно закрытые для произвольного сознательного управления.

Сложные проблемы практического и теоретического характера возникают в связи с тем, что современный человек все больше начинает сталкиваться с так называемой «виртуальной реальностью» — искусственным миром, создаваемым компьютерной системой. В результате того, что в восприятии этого искусственного мира, существующего лишь в представлении индивидуума, зрение и слух дополняются (с помощью особых устройств) осязанием, кожной чувствительностью, виртуальная реальность переживается человеком как настоящая, истинная реальность. «Человек входит в новый, техногенно изготовленный мир и его сознание формально "отделяется" от реального мира и переходит как бы в "параллельное" пространство, в иной мир, причем это не только мир созерцаний, но и мир реальных действий и переживаний.

5. ТЕХНОЛОГИИ, ВНИМАТЕЛЬНЫЕ К ВНИМАНИЮ ЧЕЛОВЕКА

Компьютерная революция последних 15 лет, сделавшая возможным массовое использование информационных технологий, была обусловлена открытиями в области когнитивной психологии конца 70-х - начала 80-х гг. XX в. Тогда в ходе лабораторных исследований зрительной памяти человека было экспериментально установлено, что, в отличие от памяти на последовательности слов и цепочки абстрактных символов, зрительная память практически ничем не ограничена. Наглядным примером стал один из первых экспериментов, проведенный в 1977 г. на факультете психологии МГУ. Испытуемым, которые сразу после предъявления им последовательности из 7-8 цифр с трудом могли ее воспроизвести, демонстрировали несколько тысяч цветных видовых слайдов, а неделю или месяц спустя они успешно узнавали свыше 90% этих изображений.

Лет 10 назад исследователи приступили к поиску альтернативы графическому взаимодействию человека и компьютера, основанной на более глубоком изучении принципов коммуникации и процессов внимания. Как известно, одним из основных условий развития речи и становления интеллекта у ребенка служит его взаимодействие с матерью, необходимое прежде всего для координации ресурсов внимания, овладения и управления им. Все формы практического взаимодействия людей имеют первоначально невербальную основу и связаны с восприятием ситуации «здесь и сейчас». Например, типичный диалог механиков, ремонтирующих автомобиль, не только далек от норм литературного языка, но и постоянно нарушает правила элементарной грамматики. В нем повторяются профессиональные жаргонизмы, он изобилует междометиями и словами-паразитами, в предложениях, которые может начинать один человек, а продолжать другой, часто отсутствуют подлежащее или сказуемое и т.д. Однако все это не мешает взаимопониманию, т.к. в основе совместной работы лежит координация ресурсов внимания. Она вырабатывается еще в первые месяцы жизни человека и основана прежде всего на учете направления взгляда партнера.

Современные нейропсихологические исследования показывают, что в височных долях мозга находятся нейроны, воспринимающие направление взгляда другого человека. Это проявляется уже в конце первого месяца жизни, когда младенца начинают привлекать в лицах окружающих прежде всего глаза. При этом для ребенка поначалу не имеет значения, сколько глаз у находящегося рядом существа и как они расположены - это доказали эксперименты, проводившиеся с муляжами деформированных лиц. Таким образом, глаза являются как бы, безусловным врожденным раздражителем, который в первую очередь выделяется и идентифицируется филогенетически новой подсистемой нашего фокального внимания.

Однако локализация объектов происходит значительно быстрее, чем их идентификация, т.е. амбьентное внимание функционирует значительно быстрее, чем фокальное. Так, если для того, чтобы локализовать движущийся объект, мозгу требуется менее 1/10 сек, то для простейшей идентификации и семантической классификации необходимо минимум 1/4 секунды. Различить фазы амбьентной и фокальной обработки информации можно на основании объективных признаков в характеристиках движений глаз.

6. СМЕРТЬ МОЗГА И МОРАЛЬНО-ЭТИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ

По вопросам необратимых изменений в функционировании мозга при быстром и медленном умирании человека написано много книг и статей. При медленном умирании нарушения сознания нарастают в течение десятков минут или многих часов. При внезапной остановке сердца запасов кислорода в мозгу хватает для поддержания сознания примерно на 5-7 мин. Возникает энергетический дефицит, нарушается обмен ионов, электрическая активность мозга, а затем и структура нейронов и других клеток мозга. Однако до 60 мин, как это установили сейчас, все эти изменения считаются обратимыми. Необходимо вместе с тем учитывать, что при остановке сердца, кроме изменений в мозгу, происходят изменения и в сердце, печени, почках, эндокринных железах, крови, кищечнике, иммунной системе, которые усиливают развитие необратимых изменений.

При длительном умирании развитие необратимых нарушений в плохо снабжающихся кровью областях мозга происходит еще до наступления остановки сердца. Подобные изменения поражают и внутренние органы. Таким образом, необратимость изменений, исключающая возможность полноценного восстановления функций мозга, происходит в организме еще до остановки сердца.

Существует несколько вариантов стойких нарушений сознания и познавательных функций. Наиболее тяжелое из них называют «вегетативным состоянием». Общим для всех этих состояний является сохранение самостоятельного дыхания, устойчивая гемодинамика, наличие признаков смены сна и бодрствования, отличающие их от комы, обычно отсутствие признаков осознаваемого контакта с окружающим миром, отсутствие речевых реакций, невыполнение каких-либо словесных инструкций. В основе вегетативных состояний лежат весьма различные комбинации структурных поражений разных отделов коры и подкорки мозга. Они изучены еще недостаточно.

Развитие реаниматологии сделало возможным появление нового вида комы — комы IV, запредельной комы. Это состояние характеризуется полным прекращением всех функций головного мозга, включая и его ствол. Глубокая кома, отсутствие реакций на какие-либо раздражения в области головы и лица, электрической активности мозга дополняется здесь отсутствием самостоятельного дыхания и всех стволовых рефлексов. Подобное состояние может быть вызвано отравлением наркотическими препаратами, глубоким охлаждением или падением артериального давления. В подобных случаях это состояние может оказаться обратимым. Но если причиной такой запредельной комы является травма черепа, кровоизлияние в мозг и постреанимационная патология при остановке сердца и тяжелой гипоксии, это состояние необратимо, и поэтому оно получило название — «смерть мозга».

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В скором времени в области основанных на когнитивных возможностях человека технологий произойдут разительные перемены: будет развиваться речевое взаимодействие с техническими устройствами; привычные компьютеры изменятся до неузнаваемости; интерфейсы станут трехмерными (голографическими), и в любом месте пространства люди смогут, манипулируя виртуальными объектами, получить доступ к накопленным человечеством знаниям и умениям. Но самое главное - человек научится лучше использовать ресурсы своего внимания вкупе с вычислительным потенциалом микропроцессоров новых поколений, что создаст условия для принципиально новых возможностей обработки информации. Действия человека и технических устройств, таких как мобильные роботы, будут координироваться примерно так же, как взаимодействует внимание матери и ребенка. Таким образом, мы выйдем на первую стадию реального симбиоза человека и созданных его разумом технологий.

8. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие для студ. высш. учеб, заведений. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. — 232 с.

Материалы беседы профессора Сергея Петровича Капицы с доктором психологических наук, профессором Борисом Митрофановичем Величковским, возглавляющим Институт психологии Дрезденского университета, экспертом Комиссии Европейского Союза в области новых и зарождающихся наук и технологий (NEST -New and Emerging Sciences and Technologies).

Доброхотова Т.А., Брагина Н.Н. Принцип симметрии—асимметрии в изучении сознания человека // Вопросы философии. 1986, № 7. - С. 13-27.

http://webcenter.ru/~korn/ Евгений Корниенко

Уолкнер А.Э. Смерть мозга. — М., 1988.

«_____» ____________ 200 г. __________ Щелкунов С.В.

Раздел IV. Современная наука о природных началах бытия человека

ГЛАВА 25 МОЗГ И СОЗНАНИЕ, ТЕЛЕСНОЕ И ПСИХИЧЕСКОЕ

Неразрывность мозга (органа мышления) и сознания (функции мозга).

Асимметрия мозга и психические особенности правшей и левшей.

Психическое управление телесными, соматическими процессами.

Смерть мозга и морально-этические и правовые проблемы.

1. Неразрывность мозга (органа мышления) и сознания (функции мозга)

Достоверные факты свидетельствуют об одном: сознание есть только там и тогда, где есть здоровый, нормально функционирующий головной мозг человека. Можно сколько угодно рас-

Цит. по кн.: Мозг и сознание. — С. 69.

186

Глава 25. Мир и сознание, телесное и психическое

суждать о «космическом разуме» и т.п., но все это в отличие от достоверного человеческого сознания остается таким же неуловимым и абстрактным (в смысле существующим лишь в виде абстракции, созданной заблуждающимся человеческим мышлением), как, скажем, абсолютная идея Гегеля, который безуспешно пытался вывести из нее все существующее, весь мир. Более наивны, но не менее ложны предпринимаемые с прошлого века, но выдаваемые только за самые современные попытки взвесить и измерить в граммах человеческую душу, отлетевшую от тела. Со смертью мозга от сознания, значит, и от души, синонима сознания, ничего не остается.

Медицина вынуждена подчиниться указанному факту. Смерть мозга, даже когда искусственно продолжается кровообращение в теле и дыхание легких, отождествляется специалистами с биологической смертью человека, после которой остается только его труп. Остановка сердца и прекращение дыхания как критерии смерти стали весьма относительными. Вопрос о наступлении смерти связывается с вопросами о времени и механизмах возникновения необратимых изменений в организме в целом и головном мозгу в частности. Нарушения метаболизма мозга, в первую очередь кислородное голодание приводят к нарушениям сознания от небольших отклонений до глубокой комы, т.е. полного прекращения контакта с окружающим миром.

Современная наука конкретизирует представления о прямых и обратных связях сознания и мозга. Все больше раскрывается физиологический механизм сознательных, избирательных и бессознательных, автоматизированных психических актов (выше об этом уже говорилось).

В последние десятилетия усиленно развивались нейроки-бернетические модели мозговой деятельности, психофармакологические исследования измененных состояний сознания, представления о локализации психических функций, изучение функциональной асимметрии мозга и психофизиология чувственного отображения. Все эти исследования существенно обогатили наши представления о функциях головного мозга.

Успехи исследования головного мозга, все более глубокое понимание переработки информации в мозгу и способов ее кодирования открывают новые возможности самосовершенствования человека. Но эти завоевания науки могут быть использованы для создания средств психического контроля над личностью и обращены во вред людям. Ведь расшифровка нейродина-

187

Раздел ГУ. Современная наука о природных началах бытия человека

мического кода приведет к повышению степени «открытости» субъективного мира личности.

2. Асимметрия мозга и психические особенности правшей и левшей

Феномен асимметрии мозга активно исследуется в последние десятилетия. Доказано, что асимметрия — фундаментальное свойство головного мозга. Она проявляется в раннем детстве, нарастает и достигает максимума к зрелому возрасту и значительно ослабляется в старости. Только парная работа асимметричных по функциям полушарий мозга обеспечивает ясное сознание человека. Давние исследователи психических проявлений правой-левой асимметрии мозга Н.Н. Брагина и ТА. Доброхотова подчеркивают: «Феномен функциональной асимметрии, на наш взгляд, нельзя понять вне всеобщих законов природы. Его можно, по-видимому, рассмотреть как кульминационное выражение принципа симметрии и нарушения симметрии правого и левого в природе. Этот принцип предполагается адекватным для изучения человека и его сознания потому, что по внешнему строению, форме он представляет собой зеркально-симметричный или право-левый объект природы. Он состоит из правых и левых частей, из которых составляются парные органы движений, чувств и, наконец, целостной нервно-психической деятельности или сознания»1.

Не только теоретически, но и практически важно учитывать психические особенности правшей и левшей. Между тем руко-

1 Мозг и сознание. — С. 76-77.

Глава 25. Мир и сознание, телесное и психическое

водства по психологии и психопатологии учитывают лишь сознание правшей, не упоминая даже особенности левшей. Обращая на это внимание, Н.Н. Брагина и ТА Доброхотова приводят определенные результаты исследований данной проблемы1.

Часты состояния, называемые «вспышкой пережитого». Больной не видит окружающую действительность, а оказывается в каком-то куске прошлой своей жизни, причем переживает ее точно в прежней последовательности событий. В других случаях поражения правого полушария правшей больной не воспринимает действительность, а его сознание переполняется фантастическими сценами — представлениями о своем участии в межпланетных полетах, встречах с инопланетянами, о том, что он находится в состоянии невесомости.

При поражении левого полушария правшей происходят другие нарушения мышления: «провалы мыслей» — ощущение пустоты в голове или, напротив, «наплывы мыслей», «вихрь мыслей» — переживания множества мыслей, мешающих друг другу, до конца «не додумывающихся», сопровождающихся тревогой, ощущением тягостности, невозможности освободиться от этих мыслей. Бывают «провалы памяти» (больной не может вспомнить нужные слова, имена близких, даже собственное имя).

Часты состояния, известные под названием «абсанс» — кратковременное отключение сознания, но с сохранением позы и

Мозг и сознание. — С. 75-92.

188

189

Раздел IV. Современная наука о природных началах бытия человека

: исчезновением с лица больного всех признаков внимания лицо «каменное», взгляд неподвижный). Потом, через секунды [ицо больного оживает и он продолжает прерванную деятель-юсть. Во время других состояний при поражении левого полупария у правшей больной выполняет психомоторную деятель-юсть, определяемую галлюцинациями, бредом. Такие боль-иле агрессивны и потому социально опасны.

Теперь о левшах. У них или мала, или отсутствует зависимость структуры характера нарушений сознания от стороны юврежденного мозга. Далее, если у правшей при односторон-тем поражении мозга нарушения сознания однотипны, то у гевшей они полиморфны, многообразны. В каждом случае >ни уникальны, неповторимы. Удивительны галлюцинации ювшей. Для них характерна тенденция к сочетанию различных 'аллюцинаций — зрительных, слуховых, осязательных (особо гастых), обонятельных, вкусовых и каких-то других, как буд-го у левшей больше пяти органов чувств. В своей совокупно-гги эти галлюцинации создают ощущение присутствия «постороннего человека». Чаще всего левши «ощущают* человека сзади ;ебя. По силе переживания галлюцинации левшей почти равны восприятию реальных событий. Они отличаются также ритмичностью: появляются и исчезают, повторяясь «сотни раз».

У левшей описаны не встречающиеся у правшей феномены, свидетельствующие как бы об иных, чем у правшей, способностях восприятия мира. Органы чувств у левшей как будто недостаточно дифференцированы, способны к «взаимопомощи». Среди этих феноменов кожно-оптическое чувство: больные могли «читать», «видеть» кожей, чаще пальцами рук; осязанием они иногда различали соленое и сладкое.

Другое явление, испытываемое левшами в момент приступа, названо феноменом расширения зрительного пространства: больные становились способными видеть то, что располагалось явно за пределами досягаемого зрением пространства; такие люди видели, например, объекты, находившиеся сзади них.

Глава 25. Мир и сознание, телесное и психическое

приятие — отмечены и у здоровых левшей. Так, зеркальное восприятие возникало в полете у летчиков-левшей: крен самолета влево они воспринимали как крен вправо и их действия по управлению машиной, предпринимавшиеся соответственно их собственному восприятию, приводили к аварийной ситуации. Наблюдавшиеся исследователями левши отмечали у себя цветные или «вещие» сны.

Приведенные сведения подтверждают общее положение, что сознание обусловлено пространственно-временными особенностями функционирования его головного мозга, что качество восприятия человеком самого себя, прошлого, настоящего и будущего неразрывно связано с качеством деятельности мозга.

3. Психическое управление телесными, соматическими процессами

Вопрос о воздействии психики на соматические процессы обсуждается с древности в виде вопроса о влиянии души на тело. Особый интерес представляет изучение произвольного, направленного психического воздействия на тело. Такое воздействие есть форма мобилизации внутренних сил личности и может быть охарактеризовано как психическое управление соматическими процессами. Непроизвольное влияние психики на телесные функции, например при стрессах, не относится к собственно психическому управлению.

Известно влияние на состояние организма таких психических явлений и состояний личности, которые отражаются в понятиях «вера», «надежда», «воля», «убежденность». Особенно сильно действует так называемая «исцеляющая вера» — верова-тельная установка, оказывающая управляющее действие на физиологические процессы, включая биохимический уровень. Она интегрирует все другие психические процессы (волю, эмоции, знания, убеждения, мотивы).

191

Раздел ГУ. Современная наука о природных началах бытия человека

Наряду с общим имеется и локальное психическое управление соматическими процессами1. Такая саморегуляция широко используется в системах йоги и дзен-будцизма. Основоположником современных методов психофизиологической саморегуляции является немецкий врач И. Шульц, предложивший в 1932 г. методику аутогенной (самопорождающей) тренировки (АТ). Ее источники: европейская система самовнушения, система йоги, учение о гипнозе, метод мышечной релаксации, рациональная психотерапия.

Базисным элементом АТ служит особое состояние сознания (аутогенное состояние) и наученная мышечная релаксация. В системе Шульца это состояние достигается с помощью шести стандартных упражнений: «тяжесть» (цель — максимальное расслабление мышц), «тепло» (овладение регуляцией сосудистого тонуса), «сердце» (регуляция ритма и силы сердечных сокращений), «дыхание» (контроль за ритмом и глубиной дыхания), «живот» (усиление кровоснабжения внутренних органов путем самовнушения ощущений тепла в области солнечного сплетения), «голова» (влияние на сосуды головы путем самовнушения ощущений прохлады или тепла).

Наиболее глубокое аутогенное состояние именовалось в разных культурах как «нирвана», «просветление», «сверхзнание», «космическое сознание» и др.

Для достижения аутогенного состояния используется и медитация — длительная концентрация внимания на каком-либо объекте (ритмично повторяемом слове, движении, внешнем предмете и др.), что практикуется в йоге, дзен-будцизме, христианстве, исламе. В аутогенном состоянии человек обладает большей внушаемостью, чем в состоянии обычного бодрствования. Возможно, это объясняется повышенным уровнем функционирования правого полушария, ответственного за чувственное отражение и образное мышление. Соматическая реакция на образное представление всегда сильнее, чем на словесное обозначение этого представления.

Лица, овладевшие АТ, могли изменять частоту сердечных сокращений в минуту с 68 до 144 и со 144 до 46, повышать и понижать температуру кисти руки в диапазоне 6 "С, а кожи — в

1 Основным источником для раскрытия этого вопроса в данном пособии послужила работа: Губанов Н.Н. Психическое управление соматическими процессами // Мозг и сознание. — С. 155-170.

Глава 25. Мир и сознание, телесное и психическое

диапазоне 7 "С, изменять кислотность желудочного сока, снижать до нормы артериальное давление при гипертонии и повышать его до нормы при гипотонии.

Несомненно, что психическое воздействие само по себе может устранять функциональные расстройства. Более спорно мнение, что психическое воздействие может исцелять и при органических заболеваниях. По крайней мере, имеется один достоверный пример саногенных (положительных) органических изменений при психическом воздействии — это исчезновение бородавок в результате прямого внушения.

Поразительны достижения йогов. Один йог под наблюдением ученых пребывал несколько часов полностью погруженным в воду. Лунгомпа («созерцающие ветер») из Тибета с использованием медитации развивают сверхнормальную скорость, легкость движений и выносливость, проходя за ночь более 100 км без всяких признаков усталости1.

Вопрос о возможных количественных границах психического управления соматическими процессами изучен крайне слабо. Успехи медицины во многом будут зависеть от нашего умения управлять внутренними регуляторными и защитными процессами. Это способствовало бы снятию налета сверхъестественности с фактов психического управления телом, а также синтезу западной культуры с восточной, где методы психофизиологической саморегуляции всегда широко применялись.

Сейчас начато профессионально-прикладное использование АТ при подготовке актеров, операторов, спортсменов, летчиков, космонавтов, водолазов, зимовщиков, конвейерных рабочих, матросов, руководителей предприятий. Люди стремятся преодолеть натиск нервнопсихических перегрузок не путем приема лекарств, алкоголя и других химических соединений; а с помощью естественных механизмов саморегуляции.

Можно ускорить приобретение навыков АТ, используя техническую обратную связь. Суть метода заключается в том, что произнесение пациентом формулы самовнушения и его сенсорная репродукция сочетаются с самонаблюдением за динамикой

1 В этой связи обращаем внимание на интересную работу. Алешин П.И. Опыт традиционных систем Востока в свете концепции виртуальных реальностей // Труды лаборатории виртуалистики. Вып. 1. Виртуальные реальности в психологии и психопрактике. — М.: Ин-т человека РАН, 1995. - С. 11-30.

192

I 3 Е.Ф. Салопов

193

Раздел ГУ. Современная наука о природных началах бытия человека

физиологических показателей на приборах. Использование электромиографа, электроэнцефалографа, плетизмографа, датчиков температуры, давления, ритма сердца и дыхания для достижения глубокой телесной и психической релаксации позволило значительно сократить время овладения упражнениями АТ и повысить ее эффективность. Приборы позволяют регистрировать тонкие изменения физиологических процессов. Это дает человеку возможность запомнить те психические усилия и состояния, которые приводят именно к данным физиологическим изменениям. Потом же человек воспроизводит в себе эти психические усилия и состояния и добиваете^ желаемого результата. На основе высокой натренированности в итоге пациент уже и без приборов своими собственными ощущениями точно фиксирует определенный физиологический эффект.

Помимо саногенного имеет место и произвольное патогенное влияние психики на соматические процессы. Яркое образное представление рпазма сердечных сосудов человеком, овладевшим техникой АТ, на фоне полного здоровья вызывало приступ стенокардии, который достигался представлением тепла в области сердца.

Наблюдается не только локальное, но и общее произвольное патогенное влияние психики на телесные процессы. Известны случаи, когда глубокий старик, например, говорит: «На Покров умру» или «Вот дождусь приезда сына и умру» — и действительно умирает в намеченный срок. Описан случай, когда пожилая слепая женщина поступила в больницу с удовлетворительным соматическим состоянием и без психопатологии. Она спокойно и обстоятельно объяснила врачам, что хочет умереть, чтобы не быть в тягость детям и внукам. Через 20 суток она скончалась от сердечно-сосудистой недостаточности. Внутренне решение умереть приводит как бы к торможению и выключению жизненно важных телесных процессов.

Соматические эффекты внушения возрастают в случае переживания человеком сильной эмоции. Показателен случай так называемой стигматизации — образования болезненно кровоточащих ран. Так, у фанатически верующей баварской крестьянки Т. Нейман незадолго до Пасхи появлялись стигмы в тех местах, где,*-по преданию, были вбиты гвозди в тело Христа. Через неделю боли утихали, раны заживали, не оставляя рубцов. Стигмы могут возникать не только на религиозной основе. У М. Горького, например, возникла стигма в области правого подреберья при написании им сцены убийства жены му-

194

Глава 25. Мир и сознание, телеснос и психическое

жем ударом в область печени. У Флобера возник синдром интоксикации при описании сцены отравления Э. Бовари. Самовнушение может приводить и к другим патологическим соматическим эффектам.

Психогенные соматические изменения могут быть вызваны и другим лицом. К такому типу относятся все виды психотерапии и все виды психотравмирования в общении, которые имеют выход в соматическую сферу.

Наибольшей силой гетеропсихического воздействия обладает внушение при гипнозе — особом психофизиологическом состоянии, которому свойственна строгая, не присущая ни сну, ни бодрствованию, избирательность в усвоении и переработке информации. Человек в гипнотическом состоянии пассивен и не контролирует ситуацию. Эффект при гипнозе даже усиливается. Прикладывая к руке металлический предмет с комнатной температурой и внушая пациенту в гипнотическом состоянии, что предмет раскален, вызывают покраснение кожи и пузырь от «ожога».

Теперь об экстрасенсах, точнее биофизиотерапевтах, которые психическим усилием изменяют свои соматические процессы и этим оказывают влияние на соматические процессы пациента. Достоверно, что биологические ткани могут испускать электрически заряженные частицы, инфракрасные и другие электромагнитные волны. У экстрасенсов эти виды излучения более интенсивны. За счет этого они могут на несколько градусов повышать температуру кожи пациента на локальных участках. Последнее может приводить к возбуждению определенных нервных окончаний, изменению деятельности связанных с ними внутренних органов и в целом к реакциям, аналогичным тем, которые возникают при иглотерапии.

Но как, каким образом психическое, идеальное действует на физиологическое, материальное? Это сложный вопрос. Один из подходов: психическое, являясь информационным содержанием мозговых нейродинамических кодов, управляет в том же смысле, в каком управляет информация как таковая. В качестве производящего начала информационной причины выступает специфическая структура кода, в которой воплощена информация. Действие психической причины есть цепь кодовых нейродинамических преобразовании, каждое из которых реализуется на разных уровнях нервной системы и формирует управляющий эффект в соответствующей подсистеме человека.

13*

195

Раздел IV. Современная наука о природных началах бытия человека

Информационный класс воздействий качественно отличается от физико-химических, вещественных воздействий. Вызываемый информацией эффект зависит прежде всего от самого ее содержания и от того, насколько человек ее «усваивает» и подчиняется ей. Материальная же форма сигнала не играет роли.

Самая важная, значимая информация, воспринятая, но не «усвоенная» личностью, не признанная ею правильной, встреченная с сомнением, с недоверием, не оказывает заметного влияния на поведение и соматическую сферу. А вот гораздо менее значимая информация, но сразу «усвоенная» личностью, вызывает крупные сдвиги в области сердечно-сосудистой системы, нейро-эндокринных процессов и т.д.

Как нам представляется, поистине "дьявольская" особенность виртуальной реальности (ВР) состоит в том, что в ней реально работают обратные связи от нереальных, существующих лишь в математическом пространстве компьютера мнимых объектов. В результате здоровое бодрствующее сознание, погружаясь в ситуацию, порождаемую ВР, вынужденно вводится в состояние тотального галлюцинаторного процесса. Такого рода воздействия на психику человека, если они проводятся без врачебного контроля, нельзя считать в полной мере безвредными. Во всяком случае, до настоящего времени эти явления были

196

Глава 25. Мир и сознание, телесное и психическое _^

свойственны особым состояниям психики, возникающим в результате заболеваний или употребления некоторых наркотических веществ»1. В печати уже высказаны опасения, «сможет ли человеческая психика безболезненно приспособиться к пребыванию в кибернетическом пространстве, будет ли оно для нас безвредным, не отступит ли реальный мир под натиском иллюзорного?»2

4. Смерть мозга и морально-этические и правовые проблемы

По вопросам необратимых изменений в функционировании мозга при быстром и медленном умирании человека написано много книг и статей3. При медленном умирании нарушения сознания нарастают в течение десятков минут или многих часов. При внезапной остановке сердца запасов кислорода в мозгу хватает для поддержания сознания примерно на 5-7 мин. Возникает энергетический дефицит, нарушается обмен ионов, электрическая активность мозга, а затем и структура нейронов и других клеток мозга. Однако до 60 мин, как это установили сейчас, все эти изменения считаются обратимыми. Необходимо вместе с тем учитывать, что при остановке сердца, кроме изменений в мозгу, происходят изменения и в сердце, печени, почках, эндокринных железах, крови, кищечнике, иммунной системе, которые усиливают развитие необратимых изменений.

1 Гримак Л.П. Супергипноз виртуальной реальности // Виртуальнаяреальность: Философские и психологические проблемы. — М., 1997. —С. 101.

2 Там же.

3 Обобщенное изложение данной проблемы дано в работе: ГурвичА.М.I Постреанимационные нарушения сознания и некоторые морально-эти-1 ческие и правовые проблемы реаниматологии // Мозг и сознание. —|С. 171-191.

197

Раздел ГУ. Современная наука о природных началах бытия человека

Но и при умирании от внезапной остановки сердца, когда примерно в течение часа отсутствуют необратимые изменения, полноценное восстановление функций мозга оказывается достижимым только в период 4-5 мин. В чем дело? В том, что в ходе постреанимационного процесса действует не только механизм восстановления и компенсации, но и новые патологические процессы. Краткость сроков клинической смерти определяется не только изменениями в ходе умирания, но и специфическими постреанимационными воздействиями. Но уже сейчас эти воздействия могут быть в большой мере нейтрализованы в ходе реанимации и после нее. Это позволяет значительно удлинить сроки клинической смерти (в экспериментах иногда до 25~28 мин, в клинике — иногда до 12, а то и до 20 мин). Постепенно накапливаются клинические наблюдения, свидетельствующие, что процесс формирования необратимых изменений в мозгу может растягиваться на многие недели.

Насколько лишены сознания умиравшие и пережившие оживление больные? Опросы больных, переживших клиническую смерть и реанимацию, показывают, что в период нахождения в бессознательном состоянии часть больных ощущали движение по темному туннелю, в конце которого был свет. Эти больные переживали ощущение выхода из туннеля, разговора с умершими ранее родными и близкими, чувствовали себя как бы находящимися в загробном мире. Другие больные видели себя как бы отторгнутыми от своего тела и как бы наблюдавшими процедуру своего оживления откуда-то сверху; некоторые больные воспроизводили разговоры реаниматологов. Об этом писали канадские исследователи в 1977 г. В Институте общей реаниматологии АМН СССР аналогичные больные рассказывали лишь то, что они слышали разговоры врачей у своей постели в период нахождения в коматозном состоянии.

Некоторые зарубежные авторы делают отсюда выводы о существовании загробной жизни. Другие ученые рассматривают эти феномены лишь как факт возможности осмысленных переживаний человеком, внешне как будто лишенным сознания. Больной, находящийся для наблюдающего его врача в коме, может воспринимать какие-то элементы происходящих рядом с ним событий, как-то их переживать, а затем, по выходе из комы, их словесно воспроизвести. Был ли этот больной в период подобных переживаний полностью лишен сознания?

Глава 25. Мир и сознание, телесное и психическое

стреанимационная патология при остановке сердца и тяжелой гипоксии, это состояние необратимо, и поэтому оно получило название — «смерть мозга».

Состояние смерти мозга удается наблюдать только благодаря искусственной вентиляции легких, обеспечивающей окси-генацию крови и введению специальных лекарств, поддерживающих артериальное давление. Состояние смерти мозга — это искусственно поддерживаемое состояние. При смерти мозга происходит отек мозга, являющийся причиной резкого повы-

198

199

Раздел IV. Современная наука о природных началах бытия человека

шения внутричерепного давления и как следствие этого пережатия всех питающих мозг сосудов. В случае смерти мозга никаких сомнений в гибели субстрата сознания быть не может. Из функциональных проявлений деятельности центральной нервной системы могут сохраниться только рефлексы, замыкающиеся на уровне спинного мозга.

С постреанимационными нарушениями сознания связаны специфические морально-этические и правовые проблемы. Они возникают не в ближайший после реанимации период, когда вдет энергичное и многоплановое лечение, а после того, как больной выживает и по выходе из комы переходит в стойкое вегетативное состояние. Для большинства-случаев вегетативное состояние при обычно применяемых способах лечения может рассматриваться как необратимое при его длительности более 5—6 недель.

Вот после этого и возникают следующие вопросы: 1. Существует ли, пусть небольшая, вероятность выхода из этого состояния в более поздние сроки? 2. Оправданы ли расходы на продолжение лечения таких больных (в США оно стоит до нескольких сот тысяч долларов)? 3. Кто и на каком основании должен принимать решение об ограничении лечения и какова может быть мера этого ограничения?

В США для подобных больных при установлении врачами необратимости вегетативного состояния рекомендуется резкое ограничение лечебных мероприятий вплоть до прекращения искусственного питания и поддержания гомеостаза, что, конечно, приводит к смерти. Практика врачей США предусматривает консультации с родными и близкими. При президенте США существует комиссия по этическим проблемам в медицине и в биомедицинских исследованиях, призванная рассматривать подобные вопросы.

Поскольку шансы на выход из вегетативного состояния сохраняются даже после многомесячного пребывания в нем, описанная тактика медиков США является вариантом активной эутанации и с моральной точки зрения недопустима. Сомнительна и практика привлечения к решению вопроса о прекращении активной терапии родных и близких больного: они некомпетентны, эмоционально подавлены, могут быть безнравственными, заинтересованными в смерти родственника. По большому счету общество обязано взять на себя расходы на содержание тех своих членов, которые оказались в вегетативном состоянии. Прекращение лечения или выписка на попечение

Глава 25. Мир и сознание, телесное и психическое

родных (если они не могут или не хотят обеспечить уход) — абсолютно аморальны, хотя и обычны.

Теперь о состояниях смерти мозга и смерти ствола (выделяется и такое состояние). При этом сохраняется, хотя и поддерживаемая искусственно, сердечная деятельность — традиционный признак жизни. Но коль скоро субстратом сознания и регуляции всех жизненных процессов в организме является головной мозг, существо, лишенное его, является трупом. Равенство смерти мозга биологической смерти признано законодателями или медицинскими ведомствами большинства стран. Не возражают против такого равенства и лидеры католической, протестантской и иудаистской церквей (православная церковь эту проблему пока не рассматривала).

Однако для широких кругов населения и даже для многих врачей и особенно медсестер это не столь очевидно. Первая проблема, возникающая перед врачом — проблема абсолютной надежности диагноза смерти мозга. Ошибка может повлечь, по сути дела, убийство жизнеспособного человека. Второе. Далеко не все врачи и медсестры готовы пережить душевный конфликт, который они испытывают при прекращении реанимационных мероприятий после установления диагноза смерти мозга. У многих возникает нервный срыв при полном понимании правомерности выполняемого дела. Третьей является проблема информирования и получения согласия родных на прекращение реанимации и особенно на передачу трупа с бьющимся сердцем трансплантологам. В США это делается с согласия родных. Вопрос сложный, особенно в педиатрии. В идеале лучше всего принимать решение с согласия родных. Но вместе с тем сама постановка вопроса перед родственниками умершего с бьющимся сердцем может представляться антигуманной. Родные находятся в состоянии глубокого горя, а врач ставит проблемы, в которых они не разбираются и не могут решить грамотно.

Необходима разъяснительная работа, чтобы изменить представление широких масс людей, далеких от медицины, о смерти, о мозге как субстрате жизни человека, о возможностях реаниматологии и их пределах. Необходимо изменение нравственного и правового воспитания студентов медвузов. Крайне важно развитие медицинской психологии, медико-психологической подготовки студентов и врачей, привлечение медицинских психологов-специалистов к беседе с родными умершего. В ряде стран к формированию новых представлений о смерти и методах сохранения жизни и здоровья путем трансплантации органов привлекают религиозных деятелей.

200

201

14 Е.Ф. Солопов

Раздел IV. Современная наука о природных началах бытия человека

Часть из указанных вопросов требует правового урегулирования:

1: Должна быть регламентирована процедура принятия решения об ограничении медицинской помощи или прекращении реанимационных мероприятий больным со стойкими нарушениями сознательного контакта с окружающим миром.

2. Следует установить юридическую ответственность врачей за нарушение инструкции по установлению смерти мозга и ее правильную диагностику.

Литература к главе 25

Гримах Л.П. Супергипноз виртуальной реальности / Виртуальная реальность: Философские и психологические проблемы. — М,, 1997.

Гурвич А.М. Морально-этические и правовые проблемы реаниматологии // Вестник АМН СССР. 1989, № 4. - С. 60-67.

Лобзин В. С, Решетников М.М. Аутогенная тренировка. — Л., 1986.

Мозг и сознание (философские и теоретические аспекты проблемы). - М., 1990.

Неговский В.А. Очерки по реаниматологии. — М., 1986.

Сергеев Б. Как мозг учился думать. — М.; 1995.

Сергеев Б. Тайны памяти. — М., 1995.

Труды лаборатории виртуалистики. Вып. 1. Виртуальные реальности в психологии и психопрактике. — М., 1995. — С. 11-30.

Уолкнер А.Э. Смерть мозга. — М., 1988.

ГЛАВА 26

ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА. БИОЛОГИЧЕСКОЕ И СОЦИАЛЬНОЕ В ЧЕЛОВЕКЕ

Генетика человека. Соотношение биологического и социального/ в человеке.

•(Шы*^ •'•-•-— --^' •

Уу^ v1. Генетика человека >

[ Генетика человека — отрасль науки, изучающая законы наследственности и изменчивости человека как индивида, популяции и вида. Здесь применяются специальные методы исследования: 1) изучение культур тканей; 2) статистический сбор материалов о распространении отдельных признаков в различ-

202

Глава 26. Генетика человека. Биологическое и социальное в человеке

ных популяциях; 3) изучение генеалогий отдельных семей и 4) изучение однояйцевых близнецов!!

•Кратковременные культуры тканей (ч*щ&«сегсгяейкоцитов и уйедт^ ^'чднс'То -таря) применяются обычно для опрсделе-ния чисел хромосом. При помощи этого метода установлено, что у человека имеются 22 пары аутосом и однапара половых хромосом: XX — у женщин и ХУ — у мужчин/ В настоящее время налажено промышленное выращивание длительных культур тканей человека и получение с их помощью вакцин и сывороток для предотвращения и лечения многих тяжелых болезней. Длительные культуры тканей широко используются в генетических исследованиях для выяснения их устойчивости к ядовитым веществам, ионизирующей радиации, вирусам и бактериям, при определении частоты генных мутаций и т.д.

/Метод статистического анализа распространения отдельных наследственных признаков в популяциях людей в различных странах позволяет выявить определенные закономерности в ге-ногеографии популяций людей, связанных с их йстори5!$. Этим методом установлено в частности, что спонтанные^мутации генов, контролирующих резкие аномалии, совершаются с частотой, примерно равной 1 • 10~5.

|ТЙетод близнецов применяется для изучения влияния внеш-неисреды на проявление признаков, контролируемых отдельными генами? Частота появления близнецов (двони, тройни и т.д.) у людей колеблется в интервале от 1,79% до 0,8%. Среди двоен около 1/3 — однояйцевые и 2/3 — разнояйцевые близнецы. Разнояйцевые близнецы появляются, если у матери одновременно созревают две яйцеклетки, которые оплодотворяются разными спермиями отца и дают начало двум независимым зародышам. Однояйцевые близнецы появляются из одной оплодотворенной яйцеклетки, которая на ранних этапах своего развития разделяется на два эмбриона с совершенно одинаковым наследственным строением. У однояйцевых близнецов отсутствует даже тканевая несовместимость и поэтому у них легко осуществимы пересадки тканей и органов. Установлено также, например, что когда одна пара однояйцевых близнецов жила в совершенно одинаковых условиях, они сохранили полное сходство, а близнецы, жившие в резко различных условиях, стали заметно отличаться друг от друга.

У человека изучен характер наследования свыше 2 тыс. отдельных генов, но это только очень небольшая доля общего

1 См.: Общая биология. - М., 1980. - С. 247-261.

203

ББК 20я73 С60

Рецензенты: доктор философских наук, профессор

Гиренок Ф.И.;

доктор философских наук, профессор Шингаров Г.Х.

Солопов Е.Ф.

С60 Концепции современного естествознания: Учеб. пособие для студ. высш. учеб, заведений. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. — 232 с.

18ВМ 5-691-00185-Х.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Охватывает широкий круг вопросов формирования современного естественнонаучного мировоззрения.

Для студентов и преподавателей гуманитарных факультетов вузов, а также всех интересующихся философскими проблемами естествознания.

ВБК20я73

Гуманитарный издательский18ВЫ 5-691-00185-Х . центр «ВЛАДОС», 1998.

ВВЕДЕНИЕ

^Естествознание — неотъемлемая и важная часть духовной культуры человечеств^ Знание его современных фундаментальных научных положений, мировоззренческих и методологических выводов является необходимым элементом общекультурной подготовки специалистов в любой области деятельности. ;, Отдельные отрасли знания — естественные, технические, социальные и гуманитарные науки в отрыве одна от другой не могут дать целостную картину парада] общества и человека как социоприродного феномена. Философия сама по себе, без специального обращения к естествознанию тоже не в силах выполнить эту задачу. Философски выраженное мировоззрение должно быть конкретизировано естественнонаучной картиной мира, интегрирующей в единое целое наиболее принципиальные и характерные достижения наук о природе. И дифференциация, и интеграция — закономерные, необходимые тенденции развития научного познания. Единство процессов дифференциации и интеграции особенно наглядно проявляется на стыке естественных, социальных и гуманитарных наук. Познание природы все больше переплетается с познанием человека и общества.

Таким образом, логичным шагом стало введение в гуманитарных вузах нового курса «Концепции современного естествознания». Изучение в его рамках методологических и мировоззренческих проблем научного познания природы способствует формированию у студентов научного мировоззрения и теоретического мышления, способности методологически применять естественнонаучные знания в профессиональной деятельности социолога, экономиста или юриста.

Предмет и содержание учебной дисциплины «Концепции современного естествознания» определены в России Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования следующим образом: «естественнонаучная и гуманитарная культуры; научный метод; история естествозна-

Технологии, внимательные к вниманию человека,

Как восприятие и зрительная память влияют на взаимодействие человека и современных технических устройств? Как люди, опираясь на ограниченные ресурсы своего внимания, воспринимают и познают бесконечно сложный и постоянно меняющийся окружающий мир? Эти несомненно очевидные и невероятные вопросы были подняты в беседе профессора Сергея Петровича Капицы с доктором психологических наук, профессором Борисом Митрофановичем Величковским, возглавляющим Институт психологии Дрезденского университета, экспертом Комиссии Европейского Союза в области новых и зарождающихся наук и технологий (NEST -New and Emerging Sciences and Technologies).

Зрительная память, узнавание и интерфейс

могли ее воспроизвести, демонстрировали несколько тысяч цветных видовых слайдов, а неделю или месяц спустя они успешно узнавали свыше 90% этих изображений.

Эффект феноменально точного узнавания изображений лег в основу совершенно новых принципов взаимодействия человека и технических устройств. Сегодня трудно поверить, что лет 25 назад вычислительными приборами пользовались только специалисты, вводившие в компьютер соответствующие слова-команды в машинном коде. В наши дни работу на компьютере легко осваивают в игровом варианте даже маленькие дети. Однако сейчас мы все чаще сталкиваемся с ситуациями, когда привычные пользовательские графические интерфейсы оказываются недостаточными для оптимального взаимодействия человека и технических систем. Так, тенденция к уменьшению размеров различных устройств приводит к тому, что на их экранах становится крайне трудно разместить графическую информацию. Существуют критические размеры для таких экранов, скажем, 5-10 см, что слишком мало для отображения даже редуцированного графического интерфейса, а значит, и работы в Интернете или использования современного текстового редактора.

Кроме того, человеко-машинные интерфейсы пока еще совершенно аутистичны - они не учитывают знаний, ситуативных намерений и состояний человека, функционируя по однажды

заложенной в них жесткой программе. Соответственно, негибкими оказываются и формы взаимодействия человека с автоматическими системами. Следствием подобного отсутствия взаимопонимания становятся подчас трагические события. Так, пару лет назад в аэропорту Варшавы при заходе на посадку потерпел аварию немецкий пассажирский самолет. Причиной катастрофы стала, в частности, различная интерпретация пилотом и бортовым компьютером понятия «посадка»: поскольку самолет садился при сильном боковом ветре, пилот несколько накренил машину в сторону ветра, прикоснувшись к посадочной полосе левой группой колес. Когда он затем попытался погасить скорость, бортовой компьютер заявил: «Операция невозможна - мы находимся в воздухе». В дальнейшем расследование показало, что бортовая автоматическая система управления полетом (Flight Management System) интерпретировала посадку иначе, чем когнитивная система пилота, а именно как одновременное касание поверхности земли левой и правой группой колес!

Координация ресурсов внимания

Ясно, что одних только телефонных переговоров для успешного решения этой задачи будет недостаточно, поскольку требуется не только передать вербальную информацию, но и указать, какой предметный референт имеется в виду в данный момент. Для этого необходимо, во-первых, создать некое единое пространство (например, при помощи Интернета), т.е. дать возможность механикам видеть одну и ту же рабочую обстановку, правда, в одном случае она будет реальной, а в другом виртуальной. Вторым важнейшим условием является поддержание состояния совместного внимания, которое может достигаться высвечиванием локуса внимания каждого из партнеров в рабочем пространстве. Иными словами, системы взаимодействия между человеком и техническими средствами должны научиться распознавать и учитывать психофизиологические характеристики человека, формы его внимания и направленность интересов на данном отрезке времени. Когда эти элементы игнорируется, даже новейшие достижения современной технической мысли оказываются бессильными. Примером могут служить видеоконференции,

используемые транснациональными корпорациями для проведения оперативных совещаний сотрудников, работающих в разных частях света. Характерная для графических интерфейсов технология «окон» не дает возможности отслеживать социальную динамику общения, кроме того, «говорящие головы» практически не могут взаимодействовать.

Эволюционные формы и уровни внимания

Что же такое внимание с точки зрения когнитивных исследований? В классической психологии внимание определяется как состояние моноидеизма сознания, когда некая идея полностью овладевает человеком и определяет его действия. Кроме координации ресурсов внимания существуют другие способы управления вниманием, основанные на привлечении или захвате внимания, позволяющем манипулировать человеком. Такими приемами пользуются фокусники, специалисты по рекламе, продавцы и... мелкие жулики. Для этого в процесс взаимодействия вводится какой-либо движущийся объект (так действуют наперсточники) или человек вовлекается в процесс коммуникации (всевозможные уличные лотереи). Внимание может привлекаться внешними раздражителями, что говорит о наличии в человеческом сознании механизмов, автоматически реагирующих на движение, перепады света и тени, смену цветов и звуков. Интенсивное внимание может, однако, иметь и совершенно иные проявления, например, когда мы перестаем замечать окружающее, погрузившись в решение важной научной или житейской проблемы.

На разных этапах эволюционного развития превалировал тот или иной тип внимания. Наиболее примитивной формой считается амбьентное (пространственное) внимание, которое, как известно из палеоневрологии, впервые возникло у древнейших рептилий, динозавров, и связано с локализацией объектов в пространстве. Оно работает в динамических условиях: чем больше движущихся объектов, тем больше вероятность того, что будет доминировать именно эта форма внимания. Соответствующие механизмы с близкими функциями сохранились и у Homo sapiens sapiens. Возьмем, к примеру, спорт. При игре в теннис игрок мгновенно реагирует на мяч, движущийся со скоростью порядка 200 км/ч (т.е. около 60 м/сек.), причем делается это именно благодаря возможностям связанного с глобальной пространственной ориентацией и локализацией объектов амбьентного внимания. Однако, действуя автоматически, теннисист вряд ли сможет что-нибудь сказать о характеристиках мяча, т.к. он не идентифицируется, а воспринимается как нечто движущееся. В этом и заключается секрет столь быстрой реакции, которая сопоставима со скоростью реакции насекомых. Напрашивается вывод, что в организме человека есть потенциал восприятия, заложенный еще на заре эволюции.

На более поздних этапах развития возникло так называемое фокальное (предметное) внимание, связанное с идентификацией отдельных предметов, что предполагает использование памяти и постепенно вовлекает более сложные формы социального познания. В конечном счете происходит формирование высшей формы внимания, чувствительной к вниманию другого человека (нечто подобное наблюдается у наших ближайших филогенетических «родственников» шимпанзе подвида Pan Paniscus). Основное значение при этом имеет направление линии взгляда. Не случайно в кинематографе, например, есть такой прием: для того чтобы дать зрителю возможность выделить человека из толпы, все актеры должны смотреть мимо камеры, а герой - прямо в нее. И тогда наше внимание автоматически выделяет его среди множества статистов. Нечувствительность к вниманию другого и неспособность к столь естественному и очень важному для общения контакту «глава в глаза», кстати, является одним из клиниче

расстройство социального интеллекта получило широкую известность после фильма Дастина Хоффмана «Человек дождя»).

Следует подчеркнуть, что за каждую форму внимания отвечает своя группа мозговых механизмов. Так, амбьентное внимание связано с подкорковыми структурами и заднетеменной частью коры, а фокальное - с ее нижневисочными и лобными областями (рис. 1). Современные нейропсихологические исследования показывают, что в височных долях мозга находятся нейроны, воспринимающие направление взгляда другого человека. Это проявляется уже в конце первого месяца жизни, когда младенца начинают привлекать в лицах окружающих прежде всего глаза. При этом для ребенка поначалу не имеет значения, сколько глаз у находящегося рядом существа и как они расположены - это доказали эксперименты, проводившиеся

с муляжами деформированных лиц. Таким образом, глаза являются как бы , безусловным врожденным раздражителем, который в первую очередь выделяется и идентифицируется филогенетически новой подсистемой нашего фокального внимания.

ских симптомов аутизма (это тяжелое человек воспринимает увиденное. Дело в том, что одно и то же изображение может восприниматься десятками различных способов, что создает ряд диагностических проблем в медицине. Кроме того, учет параметров движений глаз, характерных для амбьентной и фокальной обработки информации, важен для повышения безопасности транспорта.

Скрытый «фактор-убийца»

Было бы ошибкой считать, что наличие двух механизмов, определяющих различные формы внимания, представляет лишь академический интерес. С этим связаны чрезвычайно важные явления, от которых в буквальном смысле зависит жизнь и смерть сотен тысяч людей. Так, на дорогах развитых государств ежегодно гибнет столько же людей, сколько в самых кровопролитных войнах. Очень важную роль при этом играет уровень освещенности: в сумерках жертв автокатастроф в четыре раза больше, чем при дневном свете. Однако ни одними правилами дорожного движения не предписывается сбрасывать скорость при снижении уровня освещенности.

Дело в том, что снижение уровня освещенности, стремительно ухудшая работу фокальной системы, практически не сказывается на возможностях амбьентного зрения. Поскольку именно последнее отвечает за сенсорномоторную координацию и ориентацию в пространстве, у человека совершенно не возникает ощущения, что в сумерках функциональные возможности управления автомобилем снижаются. Однако идентификация объектов при этом резко затрудняется, не случайно свыше 25% водителей, совершивших в сумерках наезд на пешехода, утверждают, что на дороге вообще никого не было. Несколько меньшую роль в подобных ситуациях играют два других фактора: утомление водителя и лучшая адаптация к освещению пешехода по сравнению с водителем. Итак, существование двух форм внимания и зрительной обработки информации оказывается, как отметил еще в 80-х годах прошлого века известный американский исследователь зрительного восприятия Гершель Лейбовиц, настоящим «фактором-убийцей», и задача состоит в объективном и оперативном отслеживании переходов от фокального к амбьентному восприятию ситуации и обратно. Осуществить это можно либо анализируя работу мозга, либо регистрируя движения глаз - например, признаком амбьентного внимания являются высокоамплитудные саккады зрачка (исключительно быстрые баллистические скачки), сопровождаемые относительно непродолжительными зрительными фиксациями. Второе решение, значительно более технологичное, может быть реализовано уже сегодня и находит целый ряд самых неожиданных применений.

Интерпретация сложных образов и ландшафты внимания

В современной науке и практике все большее значение приобретает интерпретация сложных изображений. Так, методы магнитно-резонансной диагностики в медицине связаны с системами обработки информации, т.е. с интерпретацией наблюдаемых явлений как аппаратурой, так и врачом. Можно сказать, что к сложным физическим алгоритмам построения изображения добавляются малоизученные нейрофизиологические процессы его восприятия и интерпретации. При этом в медицинской радиологии до сих пор допускается большое количество ошибок. На основе одной и той же информации специалисты зачастую приходят к неодинаковым выводам, по-разному воспринимая и интерпретируя сложный зрительный образ. Казалось бы, нет никакой возможности определить, как именно они это делают. Проблемы восприятия можно проиллюстрировать с помощью одной из известных в истории изобразительного искусства «многозначных» картин, (рис. 2). На одном и том же рисунке один увидит ангелов, а другой чертей, и до сих пор это было сугубо личным делом каждого человека.

С выявлением различных форм зрительного внимания и их коррелятов в движениях глаз наблюдателя ситуация изменилась. Радикально усовершенствовались и методы регистрации движений глаз, которая может осуществляться сегодня бесконтактно, быстро и точно (рис. 3). Сам принцип заимствован из военных технологий, где он используется, например, для автономного наведения крылатых ракет на заданную цель. С помощью таких методов не составляет большого труда реконструировать динамику распределения различных форм внимания по поверхности изображения. Такие (трехмерные или, в случае объемных пространственных сцен, четырехмерные) распределения получили названия «ландшафтов внимания

» (Velichkovsky, Pomplun & Rieser, 1996). Их можно использовать в качестве математических фильтров, отсекающих лишнюю информацию и подчеркивающих отличительные черты того, что на самом деле увидел в данном случае тот или иной человек. сложных образов с целью реконструкции особенностей их субъективного восприятия. На рис. 4 и 5 показаны две известные картины (А) и их преобразования в терминах распределения амбьентного (B) и фокального (С) внимания. При этом в одном случае фильтрация используется для высветления, а в другом, напротив, для затемнения оказавшихся иррелевантными с точки зрения соответствующих мозговых механизмов частей картины. Можно осуществить и иные подходы к представлению подобных результатов (например, фильтровать изображение в терминах пространственных частот так, чтобы менялось разрешение деталей). Но в обоих случаях сохраняется общая стратегия обработки сложных изображений - метод ландшафтов внимания, ориентированный на динамику и характер внимания.

Интересно сравнить особенности восприятия и интерпретации одной и той же картины структурами амбьентного и фокального внимания. Первое из них как бы распределено в пространстве, выделяет скорее оптическую

«массу» групп объектов, чем отдельные осмысленные и узнаваемые элементы. Иначе обстоит дело с зонами фокального внимания. Более того, хорошо видно, что наше фокальное внимание прежде всего отслеживает фокальное внимание других людей. Так, на картине Яна Стина это в основном коммуникативные контакты «глаза в глаза», а у Дега - предметное и предметно-манипулятивное внимание (к газете и к растираемым пальцами волокнам хлопка).

Вернемся, однако, к перспективам объективизации процессов восприятия и интерпретации сложных изображений в медицине. Учитывая важность правильной диагностики, в сложных случаях врачу сегодня уже недостаточно поставить диагноз, ему приходится доказывать свою правоту. Внимательные к вниманию технологии помогут ему выяснить, что именно он увидел, например, на рентгеновском снимке, который другие специалисты могут интерпретировать совсем иначе. В таком случае о восприятии сложного изображения,

а значит, и о диагнозе можно будет аргументированно спорить. Можно представить себе даже появление своего рода базы данных с информацией о характере восприятия медицинской информации, к которой в случае необходимости можно будет обращаться для проверки обоснованности спорных диагностических выводов.

Внимание человека и технические системы

Итак, особенности внимания человека постепенно перемещаются в центр междисциплинарных исследований. Создаются первые системы, способные предугадать намерения и локализовать фокус внимания человека. В ряде научно-исследовательских центров сегодня разрабатываются концепции и системы, с одной стороны, включающие виртуальную реальность, а с другой, позволяющие эксплицировать направленность внимания участников обсуждения. Фрагмент одной из таких систем, созданной психологами и информатиками фирмы Daimler-Chrysler, показана

Дальнейшее развитие информационных технологий, вероятно, будет связано не только с передачей вербальной и графической информации, как в современном Интернете, но и будет основано на локализации фокуса внимания, причем делаться это будет за сотые доли секунды. Например, как можно задействовать автоматические системы для помощи человеку, управляющему машиной или самолетом, при необходимости срочно принять решение? Уже разработаны и практически используются первые технические устройства, учитывающие возможности человека в динамически меняющейся обстановке. Так, на американских штурмовиках палубного базирования установлены системы предотвращения опасного сближения с землей (GCAS - Ground Collision

Avoidance Systems'), постоянно фиксирующие изменения рельефа местности, определяющие параметры движения самолета и учитывающие время, которое необходимо летчику, чтобы

среагировать. Если на каком-то вираже возникает реальная опасность столкновения с землей, то система берет управление полетом самолета на себя и резко уводит самолет вверх. Конечно, это пример довольно жесткой формы взаимодействия человека и машины, но в ближайшие 20 лет технологии усовершенствуются. Уже существуют сенсорные датчики, позволяющие оценивать складывающуюся на дороге ситуацию с точки зрения ее потенциальной опасности. Если возникают посторонние объекты или пешеход начинает неожиданно перебегать дорогу перед автомобилем, соответствующие технические детекторные системы компьютерного зрения это зафиксируют. Что делать дальше с этой информацией? Должны ли технические системы менять направление движения автомобиля или останавливать его? Каждому известно, что нет ничего хуже, чем если кто-то начинает без серьезного повода вмешиваться в ваши действия! Поэтому системы технического зрения и интеллектуальной поддержки водителя должны не только воспринимать окружающую обстановку, но и оценивать восприятие

и возможные реакции самого водителя. Если опасность зафиксирована, но одновременно поступила информация, что сам водитель также увидел и верно оценил угрозу, то компьютеру лучше не вмешиваться в процесс управления. Но если датчики отметили, что внимание человека не было сфокусировано на опасной ситуации (что оно было амбьентным, а не фокальным), то система должна либо предупредить его, либо остановить автомобиль.

Несколько лет назад одна из ведущих немецких фирм создала устройство, не позволяющее водителю приближаться на опасное расстояние к автомобилю, идущему впереди. Компьютерная система учитывает сцепление колес с дорожным покрытием, видимость, скорость и устанавливает безопасную дистанцию, при этом педаль акселератора градуально становится более жесткой. Но в ряде ситуаций, например, когда водитель хочет совершить обгон, систему приходится временно отключать. При этом оказалось, что, однажды отключив систему, водитель почему-то не спешит включить ее снова. Исследователи начали поиски психологического решения возникшей проблемы. Задача состоит в том, чтобы навигационная система автомобиля могла регистрировать движение глаз и определять (не требуя от человека эксплицитных решений), как действовать в его интересах в той или иной ситуации: например, отключаться, как только возникает намерение обогнать, и включаться, как только водитель вновь возвращается в поток движения. Конечно, трудно пока прогнозировать, как такая система будет справляться с ситуациями на улицах Москвы или Рима, где обгон осуществляется и слева и справа, но в условиях упорядоченного немецкого движения она работает.

Тот же подход, использующий локализацию фокуса внимания и особенности движений глаз, может быть применен и в процессе обучения. Допустим, человек читает некоторый текст на иностранном языке, который

Рис. 6. Видеоконференция в виртуальной реальности (Исследовательский центр знает хотя и сносно, но не в соверфирмыDaimler-

Chrysler в городе Ульм), шенстве. На основе психологических

методов можно объективно определить, какие слова ему незнакомы. Вместо того, чтобы вновь и вновь обращаться к словарю, как это делалось в течение столетий, адаптивный интерфейс автоматически зафиксирует затруднения на основании характерного для таких затруднений режима движений глаз и ненавязчиво подскажет на родном для читающего (или на любом заданном) языке нужное слово. Причем, что существенно, делается это только тогда, когда человеку реально нужна помощь, и, кстати, без какоголибо эксплицитного запроса с его стороны. Поэтому данные виды интерфейсов иногда называют некомандными, т.е. не требующими использования эксплицитных команд. И в этом, конечно, состоит большая разница между возникающими сегодня технологиями будущего и очень примитивными прошлыми достижениями в этой области.

Заглянуть в будущее: перспективы когнитивной науки

В основе технологий, базирующихся на локализации фокуса внимания, лежит глубокое понимание фундаментальных процессов обработки информации, управления вниманием и того, как эти процессы реализуются нашим мозгом. Печально, что в массовом сознании российской общественности психология все еще остается спекулятивной паранаучной дисциплиной, занимающейся чем-то вроде толкования сновидений и гадания на кофейной гуще. На самом деле в данной статье затронута лишь малая часть революционных изменений в практическом применении психологических и нейропсихологических знаний, которые прошли научную верификацию в рамках междисциплинарного подхода, получившего во всем мире название когнитивная наука.

Некогда, в классический период отечественной психологии, когнитивные исследования в СССР находились на высоком уровне. Затем наметилось отставание. Чтобы восстановить утраченные позиции и создать совместный

Рис. 7. Две различные ситуации изучения опасности в условиях Виртуальной Реальности (Институт психологии Дрезденского университета).

форум для представителей разных наук, исследующих познание и его эволюцию, интеллект, мышление, восприятие, сознание, представление и приобретение знаний, язык как средство познания и коммуникации, мозговые механизмы познания, эмоций и сложных форм поведения, в октябре 2004 г. запланировано проведение Первой российской конференции по когнитивной науке. К участию приглашаются психологи, лингвисты, нейрофизиологи, специалисты по искусственному интеллекту, нейроинформатике и компьютерной науке, философы, антропологи и другие ученые, интересующиеся подобными исследованиями. Когнитивная наука - одно из ведущих направлений прикладных и фундаментальных исследований XXI в., и создание подобного форума, безусловно, необходимо и закономерно, особенно в нашей стране, где работали Л.С. Выготский и А.Р. Лурия - предтечи когнитивной науки. В скором времени в области основанных на когнитивных возможностях человека технологий произойдут разительные перемены: будет развиваться речевое взаимодействие с техническими устройствами; привычные компьютеры изменятся до неузнаваемости; интерфейсы станут трехмерными (голографическими), и в любом месте пространства люди смогут, манипулируя виртуальными объектами, получить доступ к накопленным человечеством знаниям и умениям. Но самое главное - человек научится лучше использовать ресурсы своего внимания вкупе с вычислительным потенциалом микропроцессоров новых поколений, что создаст условия для принципиально новых возможностей обработки информации. Действия человека и технических устройств, таких как мобильные роботы, будут координироваться примерно так же, как взаимодействует внимание матери и ребенка. Таким образом, мы выйдем на первую стадию реального симбиоза человека и созданных его разумом технологий.

В некотором смысле, мозг выполняет логические операции и этим похож на компьютер. Отличие в том, что они хранят в памяти и обрабатывают.

Компьютер запоминает, обрабатывает и выводит на экран буквы. Каждую букву он хранит в одной ячейке памяти, и каждой букве соответствует нажатие одной кнопки на клавиатуре. Это очень эффективно для экономии памяти и ускорения обработки. В общем, компьютерное число, или цвет, или звук - это разновидности понятных нам символов. Все эти символы имеют внешнее по отношению к компьютеру материальное представление: изображение буквы или числа, определённые узнаваемые звуки и т.п.

Мозг, как нейронный процессор, хранит, обрабатывает, вводит и выводит нервные сигналы. Ни эти сигналы, ни хранимые в нейронах "данные" не имеют смысла понятных нам материальных символов. Все нервные сигналы являются "внутренними" для организма.

Поэтому, когда используют ассоциативный поиск понятий в базе данных, и представляют результат работы в виде предложения на естественном языке, то неправильно говорить, что такая система моделирует работу мозга. Точнее будет сказать, что она моделирует мышление: логику и способ рассуждений человека.

В работе мозга, конечно, есть своя логика. Но она не имеет отношения к логике мышления. Мышление опирается только на материально представимые символы и понятия. В этом смысле, мышление всегда образное.

Мозг - это инструмент, похожий на компьютер по принципу работы, но не по характеру обрабатываемой оинформации. Он обрабатывает, хранит и в нужное время воспроизводит нервные сигналы для того, чтобы мы могли "вспомнить" какие-то усилия мышц, движения глаз и сигналы на сетчатке, соответствующие образам из внешнего мира. Мозг обеспечивает нашу возможность пошевелить правильно голосовыми связками, языком, мышцами глаз и рук. Но при этом мозг не хранит и не обрабатывает образов из внешнего мира.

Схема и устройство телевизора не имеют никакого отношения к тому, о чём говорит диктор.

------------

Очень многие думают, что внутри мозга выполняются логические (и другие) операции. Многие же думают, что операнды, над которыми трудится мозг, - это полноценные символы. Мы только не знаем "язык мозга", а то бы давно создали точно такую же и даже лучшую программу на этом языке.

Более осторожные говорят, что нет доказательств наличия такого языка. Но каждый нейрон уж точно выполняет сравнения и какое-то действие в зависимости от логического результата сравнения.

Первые молятся на базы данных (БД). Вторые - на нейронные сети (НС).

Откуда происходит идея о логике мозга? Мы умеем логично рассуждать и оформлять эти рассуждения в виде логических формул. Мы знаем, что внутри компьютера происходят именно логические операции. Размышляя о построении ИИ путём написания особой программы, мы приходим к выводу "по аналогии": видимо мозг человека похож на компьютер.

Обратите внимание, что это не доказательство, а аналогия. И если на основании такого рассуждения вы становитесь убеждены в том, что "мозг думает за вас", то использовать логику в разговоре с вами бесполезно. Вы предпочитаете догматы веры.

Вот точно такая же аналогия. Говорящая голова в телевизоре порой рассуждает здраво и я могу предположить, что внутри телевизора выполняются операции над символами, в результате которых формируются логически обоснованные высказывания, преобразуемые говорящей головой в понятные нам звуки.

Но тут вы встрепенётесь: нет, это надувательство! Голова - сама по себе, а телевизор сам по себе. Даже если бы он был весь насквозь цифровой, то логика телевизионных микросхем не имеет никакого отношения к тому, о чём говорит диктор.

Да? А куда же подевалась ваша идея о логике мозга? Вы не хотите распространять эту аналогию на телевизор просто потому, что знаете, как он устроен. Оказывается, незнание работы мозга является для вас веским аргументом для вывода о присущей мозгу логике.

Рассмотрим теперь другую аналогию. Я знаю, что где-то на входе телевизионной системы действительно находится разумный человек. Понятные нам звук и изображение поступают в электронные каналы переработки информации. Там они могут быть многократно преобразованы в разные формы, оцифрованы или, наоборот, превращены в радиоволны. На выходе телевизионного приёмника вновь создаётся понятное нам изображение и звук, которые не имеют никакого отношения к тому, что происходит с сигналом при передаче. Никакого отношения. Обратите внимание.

От рождения мы не были сильны в логике. Одинокий Маугли никогда не заговорит по-русски и не заинтересуется проблемой ИИ.

Как же оценить вычислительные ресурсы мозга в привычных компьютерных терминах?

Допустим, 5 фонем (то есть 5 известных мозгу команд) в секунду - это входная мощность одного информационного канала. Пусть человек имеет 100 таких каналов, то есть мозг снабжён сотней входных устройств, по эффективности сравнимых с органами слуха. (В мозгу человека имеется около 100 ассоциативно важных зон, каждая из которых обслуживает свой "информационный канал".) Итого, мозг принимает 500 неких "чисел" в секунду. Если это двухбайтовые команды, то в год мозг перерабатывает 30 гигабайт данных. Запоминается очень незначительная часть из этого потока данных, так как они на 99.9% состоят из повторяющихся фрагментов, которые почти не требуют ресурсов для запоминания в ассоциативно устроенной памяти.

Закройте глаза. Обратите внимание, как сильно снижается подробность, того, что вы только что видели. Органы чувств поставляют мозгу большую информацию, чем он может накопить, а также - гораздо большую информацию, чем требуется для выработки поведения. Мозг правильно пользуется информацией, доступной только в данный момент, и может быстро устанавливать ассоциативные связи между наблюдаемым информационно насыщенным образом и хранимыми в памяти "заметками". Хранит он гораздо меньше, чем наблюдает.

Я думаю, что в пересчёте на компьютерную память мозг помнит не более 1 гигабайта данных. Это почти не зависит от возраста человека. С возрастом происходит "специализация" одних данных в ущерб другим.

Широко распространено такое мнение, что человек запоминает всё, что видит и чувствует, но он не умеет это вспомнить. В условиях гипноза или с помощью психолога человек может подробно вспомнить то, что, как ему казалось, он навсегда забыл. Такая точка зрения характерна для неспециалистов и некоторых психологов с недостаточным медицинским и естественнонаучным образованием.

Давайте не будем запоминать все изображения запахи и звуки. Попробуйте точно запомнить только одно изображение. Это примерно 10000х10000 цветных точек. И потом, точно, как фотоаппарат, нарисуйте его. При достаточном мастерстве на бумаге может в принципе получиться очень подробная картина. Но ни одна точка этой картины ни по цвету, ни по координатам не совпадёт с фотографией того же изображения. Будут нарисованы несколько обобщённые деревья, дома, люди. Кроме того, вы не сможете запомнить то, что нарисовали. Тестом является повторный рисунок.

Мозг не запоминает то, что видит, он это уже давно запомнил в обобщённых образах. А в данный момент мозг только устанавливает ассоциацию между той подробной картиной, которую видит глаз, и тем, "как это должно быть", в соответствии с жизненным опытом мозга. Максимальные ресурсы памяти используются только на запоминание того, что отличает эту картину от "типичной", причём опять - в очень обобщённом виде: "у этого парня слишком пустая сумка". Эта дурацкая фраза вызывает у всех обобщённо одинаковый образ, который в миллион раз менее подробный, чем в тот момент, когда вы, в самом деле, видите этого парня с сумкой. Между изображениями разных парней с сумками практически нет ничего общего по расположению пикселей.

"Периферийные устройства" человека гораздо медленнее, чем модем или принтер. Но они адекватно быстры и подробны. Они работают именно в таком темпе, который соответствует входным способностям мозга. Благодаря высокой детальности "наблюдения" и "исполнения", и благодаря очень хорошей настройке на физические свойства внешнего мира, наши "внешние устройства" решают большую часть, если не 99%, проблемы сознания. Именно конструкция рецепторных и эффекторных нейронов обеспечивает плавное "побитовое" обучение, которое при традиционном вычислительном подходе к приёму "данных" от датчиков оказывается невозможным.

- затекла;- проверить, не нарушена ли у него возможность управлять рукой в результате операции;- надоело лежать неподвижно и т.п.

Важно, что это не "вмешательство в систему управления рукой", а вмешательство в формирование воли.

Допустим, мозг обрабатывает изображение. Мы считаем, что оно обрабатывается по пикселям, как это происходит в современном компьютере.

Допустим, мозг обрабатывает звук. Мы считаем, что звук хранится в виде Фурье-спектра в диапазоне от 20 до 20000 Гц с шириной спектральной полосы около 0.001 от частоты (хороший музыкант может различить такие звуки), то есть всего около 1000 полос, и детальностью в 24 бита по амплитуде ("CD-качество" - это 16 бит). На основе этих данных можно посчитать, что обработка звука требует таких же огромных ресурсов, как и обработка изображения: 20000 раз в секунду "воспринимается" 1000 трёхбайтовых чисел, всего около 100 мегабайт в секунду.

Всё это - голая фантазия.

Эксперимент показывает, что человек способен распознавать не более 5 фонем в секунду. Не спектральных полос и уровней громкости, а "фонем", то есть неких стандартизованных до автоматического восприятия звуков.

Даже судьи в фигурном катании отличают прыжки в три и четыре оборота не подсчитывая обороты, за которыми они не успевают проследить, а по другим косвенным признакам, и иногда ошибаются. Они не видят, то, что может зафиксировать видеокамера. Они видят иначе, чем "компьютер".

Я читал о таком эксперименте по изучению слухового восприятия. Электронный генератор при одном положении движка резистора мог выдавать звук, напоминающий слог "да", а при другом крайнем положении движка этот звук был похож на "ба". По спектральным характеристикам переход от одного звука к другому происходил очень плавно. Никакой "границы между разными слогами" не было. Тем не менее, испытуемые замечали, что слог "да" сменяется слогом "ба" при совершенно определённом положении движка. Никакого промежуточного звука между этими двумя слогами они не слышали.

Новорожденный ребёнок воспринимает около 2000 различных фонем человеческой речи. По мере развития речи его слух всё более специализируется на восприятии родного языка, а "творческие способности" слуха уменьшаются. Взрослый человек уже плохо различает звуки чужого языка, зато хорошо и даже при больших помехах узнаёт 50-60 фонем родного языка. Не сотни тысяч спектральных полос и уровней громкости, а всего нескольких сотен стандартных звуков в темпе 5 штук в секунду. Вот, что говорит эксперимент.

http://webcenter.ru/~korn/ Евгений Корниенко

Слов:	15639
Символов:	107962
Размер:	210.86 Кб.

Название реферата: Мозг и сознание