Крокодилово наследство. Ученые описали, как эволюция создала сознание

Современная эволюционная биология редко изучает вопрос о появлении у животных сознания - чаще всего теории об этом происходят из области религии или психологии. Профессор психологии и нейробиологии Принстонского университета Майкл Грациано пытается восполнить этот пробел. В своей статье в Atlantic он описывает собственную теорию о сознании, которая объясняет, как мы получили его, когда оно возникло у животных и какую ценность первоначально представляло с точки зрения эволюции.

Теория Грациано, которую он назвал Attention Schema Theory (AST), или теория о схеме внимания, относительно нова - ученый занимается ее развитием с 2010 года - и еще требует доказательств. Однако, возможно, она восполнит пробелы в нашем понимании эволюционной природы сознания.

Грациано настаивает на том, что возникновение сознания стало решением конкретной проблемы, возникшей в ходе развития нервной системы у животных - необходимости справляться со все возраставшим потоком информации. По мнению нейробиолога, наш мозг выстроил очень сложный механизм для обработки этих сигналов: он научился игнорировать часть из них и отдавать приоритет только избранным стимулам. Этот процесс происходил последние полмиллиарда лет, и сознание стало последним его элементом.

В нервной системе животных, объясняет Грациано, еще до появления головного мозга нейроны вели себя как кандидаты на выборах - «кричали» как можно громче, чтобы их услышали. Те нейроны, которые выигрывали конкуренцию, влияли на поведение животного

По мере усложнения нервной системы организм животного столкнулся с проблемой: очень много нейронов одновременно пытались донести свою информацию. Чтобы справиться с потоком сигналов, нервная система начала усиливать и прислушиваться к одним - и реагировать на них движениями или другими действиями - и приглушать другие.

Когда возникло такое выборочное усиление сигнала, точно неизвестно. Мы знаем, что гидры, например, им не обладают: если ткнуть животное палкой, оно отреагирует одинаково, куда бы ни пришелся тычок. А вот у членистоногих эта система уже работает: глаза ряда представителей этого типа животных делают более резким то, что находится на периферии зрительного поля, и подавляют другие зрительные сигналы. Таким образом, селективное усиление должно было развиться между гидрами и членистоногими, а значит, 600-700 млн лет назад. На этом этапе животному даже не требовался мозг.

Следующим шагом в развитии избирательного усиления сигналов стало появление «центрального контролера» в мозге, который начал координировать информацию от всех органов чувств. Эта работа ведется крышей среднего мозга. Это подотдел головного мозга, который есть у всех позвоночных (у беспозвоночных, насколько известно, его нет) и отвечает за направление органов чувств - глаз, ушей, носа - к чему-то важному. Крыша среднего мозга выполняет очень сложную и нужную функцию: как объясняет Грациано, эта часть мозга с помощью информации от нейронов запоминает, как двигаются глаза, голова, руки-ноги и какие последствия имеют все эти движения. На основе этих данных мозг прогнозирует, что случится, если определенный орган пошевелится определенным образом. Когда же движения производятся, крыша сравнивает их с «прогнозом». Построение таких внутренних моделей сопряжено со сложными вычислениями, и однако же они стоят того, чтобы тратить на них энергию.

Эксперименты показали, что собака может смотреть на другую собаку и думать: «Она знает, что я тут?»

Постепенно сначала у рептилий, а затем у птиц появилось то, что у счастливых млекопитающих впоследствии развилось в кору головного мозга. У человека это крупнейшая часть мозга, которая составляет свыше 40% объема каждого полушария. Кора больших полушарий - это как серьезный апгрейд крыши среднего мозга, отмечает Грациано: она также получает сигналы от органов восприятия и координирует движения, но репертуар у нее гораздо шире. В зависимости от ситуации кора головного мозга решает, посмотрите ли вы перед собой, вбок, совершенно в другую сторону, оставите информацию в памяти на будущее или, например, пойдете вприсядку. Если крыша среднего мозга управляет непосредственным вниманием - направляет органы чувств к тому, что важно, - то кора отвечает за скрытое внимание: если вы услышите звук за спиной, вам не обязательно разворачиваться к его источнику - кора больших полушарий мозга и так сконцентрирует на нем свои ресурсы. Именно кора управляет переключением внимания со статьи на экране на звук за окном, соседа по офису, какое-нибудь воспоминание или мысль.

У коры головного мозга, подобно крыше мозга среднего, есть внутренняя модель, которая позволяет ему переключать внимание и строить прогнозы, но эта модель более абстрактная. С точки зрения теории AST это и есть схема внимания - постоянно обновляемая модель, состоящая из информации, которая описывает, на что мы обращаем внимание и какие у этого последствия. У скрытого внимания есть физическая база - нейроны, синапсы, сигналы. Но мозгу нет нужды отдавать себе отчет в том, какова эта база, в его восприятии внимание не обусловлено физическим и представляется нематериальным. Это и есть источник сознания, согласно AST. То есть сознание у нас есть потому, что где-то в глубинах мозга некая система, унаследованная от далеких предков, производит вычисления о том, какие последствия влечет за собой каждое наше действие.

AST подразумевает, что в первую очередь сознание развивалось как модель собственного скрытого внимания, а потом постепенно научилось строить модели внимания для других, то есть стало прогнозировать, каким должно быть скрытое внимание у других членов общества. Так мозг начал приписывать сознание не только себе, но и другим, а впоследствии наделять им все вокруг, от божеств до любимого цветка.

Если говорить о нашей способности понимать и прогнозировать поведение других (ее объясняет теория разума, она же теория сознания, она же модель психики человека), то есть осознавать, что поведение другого не тождественно твоему собственному, - в самом комплексном виде она присуща только человеку и человекообразным обезьянам. Но и менее сложные существа обладают подобием такого сознания. Эксперименты, пишет Грациано, показали, что собака может смотреть на другую собаку и думать: «Она знает, что я тут?» Вороны, пряча пищу на виду у сородичей, ждут, пока другая птица улетит, и затем перепрятывают запас. Если похожее поведение есть и у птиц, и у млекопитающих, возможно, они получили его в наследство от общего предка - рептилий. Выходит, по сути, что одну из важнейших наших биологических особенностей - сознание - мы получили благодаря древнему крокодилу, который не справлялся с обилием информации.