ФИЛОСОФИЯ И НАУКА
Сознание и мозг: как "поверить алгеброй гармонию"?*
А.М. ИВАНИЦКИЙ
Расшифровке содержания мозговых процессов по их объективно регистрируемым параметрам посвящено новое направление исследований, которое получило обозначение "чтение мозга" (brain reading). Такие работы, как правило, проводятся с использованием достаточно сложного математического аппарата, включая методы распознавания образов, основанных на выявлении определенных комбинаций мозговых параметров. Данный подход соответствует представлениям о комплексном, системном характере процессов мозга, лежащим в основе психических функций. Рассматриваются основные направления работ по чтению мозга.
The new approach in the brain functions studies, i.e. the brain reading is now rapidly developed. Such studies are devoted to decode the content of the brain processing using their physiological parameters. As a rule the rather sophisticated mathematical apparatus is applied in these studies, including the techniques of images recognition which are able to reveal the multipara-metric combinations of the brain parameters. These techniques exactly correspond and are quite adequate to the complex and integrated nature of the brain processes underlying mental events. The main branches of the brain reading researches are reviewed.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: проблема "сознание и мозг", молекулярная и интегративная физиология, мышление, чтение мозга, распознавание образов.
KEY WORDS: "the brain and mind" problem, molecular and integrative physiology, brain reading, image recognition, thinking.
* Работа выполнена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда (проект № 14-06-00103 "Искусственные нейронные сети в исследовании здорового и больного мозга человека"), Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 13-04-01916а "Анатомия активных полей коры при вербальном и пространственном мышлении: исследование методом функционального магнитного резонанса"), Программы Президиума РАН "Фундаментальные науки - медицине" (проект "Нейрофизиологические маркеры когнитивных нарушений при органических поражениях мозга и шизофрении"), Программы Отделения физиологических наук РАН "Интегративная физиология" (проект "Ритмы ЭЭГ, мышление и объективная модель когнитивного пространства человека"). The research is partially supports with the Russian Foundation of Humanities (project № 14-06-00103 "Artificial neuronal networks in studies of the healthy and sick human brain"), the Russian Foundation of Basic Researches (project № 13-04-01916а "The anatomy of active cortical areas in verbal and spatisl thinking: fMRI study"), The Program of the Presidium of the Russian Academy of Sciences "Findamental sciences for medicine" (project "Neurophysiological markers of cognitive disorders in organic brain injury and in schizophrenia" and the Program of the Department of physiological sciences of the Russian Academy of Sciences "Integrative physiology" (project "EEG rhythms, thinking and the objective model of the human cognitive space").
© Иваницкий А.М., 2015 г.
Психические переживания возникают на основе работы мозга. Его деятельность исследуется методами естественных наук, важной составной частью которых являются измерения. Однако содержание сознания: наши ощущения, чувства и мысли, - объект изучения гуманитарных наук. Следуя этой логике, можно прийти к выводу, что путь к решению проблемы сознания состоит в том, чтобы понять содержание и смысл нервных сообщений. Это позволило бы также, до известной степени, соединить естественно-научное и гуманитарное знание. А.С. Пушкин использовал слова "поверить алгеброй гармонию". Представляется, что это достаточно точное определение того, чем занимается наука, и в полной мере относится к возможному объединению двух основных видов человеческого познания.
Исторически разделение наук на естественные и гуманитарные возникло в давние времена. Так, один из ведущих богословов раннего средневековья блаженный Августин (IV-V в. н.э.) различал знание, полученное путем наблюдений и измерений, которое он обозначал как scientia, и знание, постигаемое через умозрительные заключения и веру, определяемое как sapientia. Противопоставление этих двух областей знания в дальнейшем только усиливалось. Так, Фома Аквинский (XIII в.), труды которого были позднее канонизированы католической церковью, считал, что две области знания не пересекаются и имеют свои ограничения. Даже всемогущий бог не может изменять законы природы, например, сделать сумму углов треугольника меньше двух прямых. Знаменательным событием в развитии научного познания стало создание в 1660 г. Королевского общества -британского аналога академии наук. Его девиз был обозначен как nullius in verba (ничего на словах). Под этим понималось, что ничто не принимается на веру на основе только словесных построений, все должно быть измерено, повторено и доказано опытным путем, как правило, публично на открытых собраниях членов общества. Такой подход был контрастом к схоластическим спорам средневековых богословов. Он стал мощным стимулом в развитии естественных наук: открытия делались одно за другим.
Идея о том, что психика и сознание человека тоже могут быть объектом естественно-научного исследования, даже на этом фоне была революционной. Подробный анализ того, как возникла эта идея, выходит за рамки настоящей статьи, но предметом гордости для нас является то, что одними из первых, кто встал на этот путь, были русские ученые И.М. Сеченов и И.П. Павлов.
Какие же подходы к решению данной проблемы могут рассматриваться в настоящее время как наиболее перспективные? Речь пойдет не о конкретных теориях сознания [Ива-ницкий, Иваницкий 2009], а о некоторых общих методологических подходах. Известно, что большие успехи достигнуты в исследовании молекулярных механизмов физиологических функций. Возник даже термин "молекулярная физиология". Термин сравнительно новый. Его отличие от давно существующего термина "молекулярная биология" видится в том, что в молекулярно-физиологических исследованиях ставится задача не только детально изучить какой-либо определенный тонкий механизм на уровне клетки, синапса или гена, но и понять его роль в осуществлении целостной функции, встроить его в иерархическую цепь процессов, обеспечивающих данный приспособительный акт. Такое понимание вытекает из общей задачи физиологии как науки о том, как работают системы организма, обеспечивающие его жизнедеятельность.
Исследования на молекулярном (генетическом, биохимическом) уровне составляют фундамент данной области знания. Многие такие работы имеют и достаточно прямой выход в практику. Поставим, однако, вопрос, насколько молекулярные исследования в принципе достаточны для понимания механизмов на уровне органов и систем. Ответ на этот вопрос зависит от того, о какой системе идет речь. Например, если мы знаем все о работе гормональных клеток железы внутренней секреции, то мы знаем почти все о работе данного органа. Действительно, его клетки делают одно и то же, работают как бы параллельно друг с другом, и поэтому функция такого органа равна сумме работы его клеток (выносим за скобки вопрос о нейрогуморальных регуляциях работы железы). Несколько сложнее обстоит дело, например, с сердцем. Его строение неоднородно, там есть водители ритма, проводящая система, возникают отношения соподчиненности между ними и мышцей сердца.
Наиболее сложно устроен мозг, взаимодействия между его элементами как раз и составляют смысл работы мозга как информационной системы. Поэтому можно с большой долей вероятности утверждать, что можно представлять себе работу нервной клетки и в то же время многое не знать о работе мозга как целого, как органа, обеспечивающего поведение и высшие психические функции. Можно привести два аргумента в пользу такого утверждения. Первый из них то, что нервные клетки человека и животных, стоящих на разных этапах эволюции, имеют много общего в молекулярных механизмах, в то время как возможности мозга как целого у них сильно отличаются. Второй аргумент связан с созданием устройств искусственного интеллекта, которые имеют совершенно иную, по сравнению с мозгом, элементную базу, но способны воспроизводить многие его функции. Рассмотрим каждое из этих двух положений подробнее.
Клетки разных животных и человека во многом сходны по своим молекулярным механизмам. Это обстоятельство очень важно. Без него мы не могли бы, изучая тонкую структуру и функцию нейронов низкоорганизованных животных, понять, как работают и взаимодействуют между собой нейроны человека. Если считать, что понять работу мозга можно, опираясь, главным образом, на молекулярные механизмы, то как объяснить поразительное различие между возможностями мозга на разных уровнях эволюционного развития?
Самое простое объяснение лежит на поверхности: хотя клетки разных животных и сходны, их количество сильно отличается: высокоорганизованный мозг содержит значительно больше нейронов, чем мозг более простых организмов. Конечно, это обстоятельство очень важно и может объяснить многое, но далеко не все. Мозг высших животных не только состоит из большего числа нейронов, но он более сложно структурирован, разные его отделы имеют свою специфику, отвечают за осуществление определенной функции. Это было известно уже давно, но особенно ясно стало после создания методов визуализации работы мозга, таких, как позитронно-эмиссионная томография, функциональная магнито-резонансная томография (фМРТ) и многоканальная ЭЭГ.
Одна из областей психологии - когнитивная психология - постулирует, что каждый психический акт состоит из цепочки отдельных мысленных действий. Указанными выше методами с использованием так называемого разностного подхода (человек решает две задачи, одна из которых содержит одно дополнительное мысленное действие) было показано, что ключевой в осуществлении данной когнитивной операции является определенная корковая структура. Чем более высокоорганизован мозг, тем, во-первых, он более дифференцирован, и тем, во-вторых, отдельные его структуры более связаны между собой. Согласн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.