Новая теория об эволюции сознания

Американский профессор психологии и нейробиологии Принстонского университета Майкл Грациано (Michael Graziano) изучает появление сознания с точки зрения эволюционной биологии. Свою теорию, которую он развивает с 2010 года, ученый назвал «Теория схемы внимания» (Attention Schema Theory). AST объясняет, как и когда у человека появилось сознание и почему оно изначально было ценно с точки зрения эволюции. Доказать теорию еще только предстоит, но, возможно, именно она объяснит эволюционную природу сознания человека.

С публикацией Чарльзом Дарвином в 1859 году «Происхождения видов» теория эволюции заняла основополагающее место в системе биологических наук. Но такая биологическая особенность, как сознание, до сих пор плохо изучена в контексте эволюционных процессов. Концепция сознания представлена в религии, философии, когнитивистике, но никак не в теории эволюции. Быть может, именно поэтому современные научные теории не могут ответить на, казалось бы, фундаментальные вопросы: Какова адаптивная ценность сознания? Как оно развивалось? И какие животные им обладают?

Избирательное усиление сигнала

Усовершенствованная за последние 5 лет «Теория схемы внимания» или Attention Schema Theory (AST) способна ответить на эти вопросы. AST говорит, что сознание возникло как естественное решение проблемы обработки огромного потока информации нервной системой человека. Постепенно мозг создавал необычайно сложные механизмы обработки одних сигналов за счет других, осуществляя своего рода выборку. Данный процесс нашел отражение в AST, которая рассматривает сознание как результат эволюционного секвенирования. Если теория верна, что еще только предстоит доказать, то сознание непрерывно развивалось на протяжении последних полутора миллиардов лет и в настоящее время является неотъемлемой характеристикой ряда позвоночных существ.

Еще задолго до эволюции мозга человека центральная нервная система стала использовать такой вычислительный метод, как конкуренция. В процессе выборки нейроны действуют по закону естественного отбора, подавляя себе подобных. В момент, когда одни нейроны в ходе столь напряженной схватки «побеждают» других, сигналы «выигравших» нейронов усиливаются, влияя на поведение животного. Такой процесс называется избирательными усилением сигнала — без него наша нервная система не была бы приспособлена к какой-либо деятельности.

Сравнивая различных животных, мы можем предположить, когда избирательное усиление сигнала эволюционировало. Гидра, миниатюрный предок медузы, обладает, возможно, наипростейшей нервной системой — нервной сетью, что проявляется в универсальной реакции на любой внешний раздражитель. Согласно генетическому анализу раскол между предком медузы и другими животными произошел примерно 700 миллионов лет назад — скорее всего, после этого и возникло избирательное усиление сигнала.

Вполне возможно, что развитие селективной выборки выпало на эволюционный промежуток между гидрами и членистоногими — примерно 700–600 миллионов лет назад, что очень близко к возникновению первых многоклеточных организмов. Зрительная система членистоногих обладает одной из наиболее изученных форм избирательного усиления сигнала. В ее основе лежит процесс обострения сигналов, связанных с визуальными краями, что создает эскизные очертания мира. На самом деле, избирательное усиление сигнала — довольно простой процесс, не требующий даже участия центрального мозга. И глаз, и сеть сенсорных датчиков, реагирующих на физическое воздействие, и органы слуха могут иметь собственные локальные центры фокусирования на определенных сигналах.

Тектум

Следующее свидетельство эволюционного прогресса — централизованный контроллер внимания, который мог координировать все органы чувств. У большинства животных он называется тектумом («tectum» — с латинского «крыша», он покрывает верхнюю область головного мозга). Он координирует открытое внимание — направление глаз, ушей, носа в сторону чего-то важного.

Тектум есть только у позвоночных животных — рыб, рептилий, птиц, млекопитающих, в том числе у миноги, у которой из-за раннего возникновения нет даже нижней челюсти. Тот факт, что позвоночные имеют в своем анатомическом строении тектум, а беспозвоночные — нет, позволяет нам говорить об его эволюционном развитии. Ископаемые останки и генетические свидетельства показывают, что позвоночные организмы эволюционировали около 520 миллионов лет назад. Приблизительно в это время, в кембрийский период, усовершенствовались тектум и центральный контроль внимания. Тогда позвоночные были крошечными извивающимися существами, которые боролись за существование с огромным количеством беспозвоночных представителей, обитавших в морях.

Тектум можно назвать образцом инженерного искусства. Для эффективного контроля головного и зрительного аппаратов создается своего рода внутренняя модель, подобная тем, с которыми часто сталкиваются инженеры. Она представляет собой симуляцию, в процессе которой фиксируются данные для дальнейшего планирования и прогнозирования. Модель сформирована блоком информации, зашифрованной в сложном паттерне активности нейронов. Подобного рода информация моделирует текущее состояние глаз, головы и других основных частей тела, прогнозируя их движение в следующий момент времени с учетом последствий. Например, если вы смотрите вправо, то изображение, которое вы видите, будет, напротив, сдвигаться влево. Тектум сравнивает спрогнозированный визуальный сигнал с фактическими входным данными, чтобы удостовериться, что движение осуществляется так, как было запланировано. Такие довольно сложные вычисления все же стоят энергии, затрачиваемой на контроль движения. У рыб и амфибий тектум стал высшей ступенью в развитии и занял большую часть мозга. Лягушка сама по себе имеет довольно хорошую симуляцию.

Wulst

Рептилии эволюционировали 350–300 миллионов лет назад. Тогда стала проявляться новая структура мозга — wulst, которую птицы унаследовали от своих пресмыкающихся предков. У млекопитающих эта же структура в ходе времени развилась несоизмеримо больше и стала самой обширной областью человеческого мозга, получив название «кора головного мозга». Некоторые люди склонны считать, что рептилии неразумные существа и их мозг может функционировать даже без коры, но это не так. Именно от рептилий и их структуры wulst произошла кора головного мозга человека, и, возможно, пресмыкающиеся намного умнее, чем мы думаем.

Кору головного мозга вполне можно назвать усовершенствованным тектумом. Глубоко в коре головного мозга у нас до сих пор есть тектум, который выполняет функции, такие же как у рыб и амфибий. Если вы вдруг слышите резкий звук или видите какое-либо движение, то именно процессы в тектуме моментально направляют взгляд в нужном направлении. Кора головного мозга также принимает сенсорные сигналы и координирует движение, но проявляет более гибкую реакцию. В зависимости от ситуации вы можете посмотреть в сторону или отвернуться, издать звук или потанцевать, а, может быть, просто сохранить в голове информацию о любом внешнем воздействии до тех пор, пока она не станет полезной.

Основное и наиболее значимое различие между корой головного мозга и тектумом заключается в том, какой тип внимания они контролируют. Тектум управляет открытым вниманием, обращая сенсорный аппарат на наиболее значимые события. Кора головного мозга усиливает скрытое внимание. Чтобы мыслительно оценить ситуацию, вам не нужно смотреть непосредственно на объект. Даже если он выпал из поля зрения, кора головного мозга продолжает его обработку. Ученые сравнивают скрытое внимание со вспышкой (впервые подобная аналогия была предложена генетиком Фрэнсисом Криком). Кора головного мозга позволяет вам переключаться с текста, лежащего напротив, на человека, сидящего рядом, от звуков, доносящихся с заднего двора, на мысль или воспоминание. Скрытое внимание — внутренний переключатель между восприятием различных элементов.

Для контроля восприятия коре головного мозга нужна внутренняя модель. В отличие от тектума, который моделирует конкретные объекты, такие как глаза или голова, кора головного мозга создает нечто более абстрактное. По AST кора головного мозга конструирует схему — непрерывно изменяемый блок информации, описывающий деятельность скрытого внимания в каждый момент времени.

Давайте проведем мысленный эксперимент. Если бы вы наделили крокодила речевым аппаратом, который имеет доступ к схеме внимания, расположенной в структуре wulst, крокодил сказал бы: «Я чувствую внутри себя нечто неосязаемое, отличное от глаза, руки или головы, то, что не имеет физической оболочки. Это мое психическое обладание вещами. Оно перемещается от одного блока к другому. Этот необъяснимый процесс охватывает то, что позволяет мне понимать, помнить и реагировать».

Конечно же, крокодил будет неправ. Скрытое внимание не неосязаемо. В нем есть физическое начало, но оно лежит в микроскопических деталях нейронов, связях между ними и сигналах. Мозгу эти детали не важны. Тем не менее схема внимания остается концептуально неясной. Она представляет скрытое внимание как бессвязную структуру, нематериальную субстанцию. Именно в этом и заложен, согласно AST, источник сознания. Мы говорим о наличии сознания, потому что глубоко в мозгу у нас имеется довольно примитивный вычислительный метод, формирующий это полуволшебное самоописание. Как это ни прискорбно, мы не сможем поговорить с крокодилами. Тем не менее, в этой теории, они, вероятно, имели бы простейшую схему внимания.

Размышляя об эволюции, я вспоминаю цитату Тедди Рузвельта: «Делай, что можешь, с тем, что ты имеешь, там, где ты есть». Скажем так, эволюция от таких возможностей берет по максимуму. Ласты становятся ногами, жаберные дуги — челюстями, а предмет индивидуального сознания — всеобщей моделью. 

Согласно AST схема внимания эволюционировала из собственного скрытого внимания. Запущенный одним объектом, механизм адаптировался в схемах внимания других сознаний, что позволило делать обобщенные предсказания. То есть мозг начал приписывать сознание не только себе, но и другим. 

Социальное сознание

При изучении социального сознания психологи фокусируются чаще всего на «Theory of mind» — способности понять сущность разума другого человека. Многие примеры применимы только к людям и приматам. Но экспериментально доказано, что одна собака, глядя на другую, размышляет о том, знает ли о ней собрат или нет. Птицы семейства врановых также показывают впечатляющую способность к проявлению сознания. Если они вынуждены прятать еду при другой птице, то дождавшись ее отсутствия, вновь перепрячут пищу, словно осознавая, что вторая птица знает о первом месте, но не знает о втором. Если в настоящее время и птицы, и млекопитающие обладают фундаментальной способностью к сознанию по отношению к другим, то, возможно, оно берет свое начало у их общих предков — рептилий. Согласно эволюционной истории AST уровень развития социального познания начал расти с эволюцией wulst у рептилий. Пусть крокодилы и не самоорганизуются в структуры со сложными социальными связями, но они формируют единое сообщество и заботятся о потомстве.

Если AST верна, то эволюция рептилий, птиц, млекопитающих, занявшая 300 миллионов лет, дала толчок совместному развитию индивидуальной и социальной моделей сознания. Мы понимаем других людей, потому что проецируем происходящие с ними события на cебя. Разбираемся в своем поведении, принимая во внимание реакцию других людей на наши поступки. Данные нейробиологических лабораторий показывают, как реакции нейронов в коре головного мозга, ответственные за проявление сознания по отношению к другим, накладываются на процесс конструирования нашего собственного сознания.

Язык, пожалуй, является самым последним прогрессивным эволюционным скачком. Никто не знает, когда именно произошла эволюция человеческой речи, однако доподлинно известно, что 70 тысяч лет назад, группы людей в процессе переселения народов уже использовали язык довольно высокой степени сложности. Связь между языком и сознанием широко обсуждается, но мы можем быть уверенными хотя бы в одном: с развитием языка мы получили возможность говорить о сознании, противопоставляя различные точки зрения.

Возможно, мы склонны связывать сознание со всем, что нас окружает, потому что имеем язык и культуру. Мы постоянно думаем о персонажах книг, щенках и куклах, ураганах, реках, пустых пространствах, привидениях и богах. Джастин Барретт назвал это «сверхактивным устройством для обнаружения целеустремленных агентов» или HADD.

Существует размышление, что лучше быть в безопасности, чем потом сожалеть. Не страшно, если шелест травы показался вам львом. Но стоит вам не узнать льва в действительности, как вы уже, считайте, выпали из генофонда. Для меня, тем не менее, область применения HADD лежит далеко за пределами узкой потребности распознать хищника. Это следствие высокой степени нашей социальной природы. Эволюция обратила нас к тенденции моделирования реакций других людей, теперь мы настроены на умственные состояния друг друга. Неизбежный побочный эффект проявляется в обнаружении ошибочных срабатываний.

Таким образом, эволюционная история подводит нас к сегодняшнему дню, человеческому сознанию — тому, что мы приписываем себе, другим людям, а также огромному миру духов и богов в пространстве вокруг нас. AST охватывает широкую область знаний — от простой нервной системы до симуляции себя и других. Данная концепция позволяет понимать суть сознания, его необычайно широкое применение, а также его постепенное никогда не прекращающееся развитие.

Источник: www.vshm.science

Комментарии: