Вы никогда не предскажете танго, лишь изучая нейроны

 

В буквальном смысле тысячи лет философы и почти все остальные люди спорили о разуме и теле — единое ли они целое или две сущности. Вера в то, что человек — больше чем просто тело, что в нем есть некая субстанция, душа или ум (что бы это ни было), которая делает вас вами или меня мной, называется дуализмом. Декарт, вероятно, наиболее известен своими дуалистическими взглядами. Идея, что мы обладаем сущностью помимо нашей физической личности, для нас естественна: нам показалось бы странным, если бы человек прибегнул к описанию чисто физических свойств, чтобы охарактеризовать кого-нибудь. Так, моя знакомая, которая недавно встретила Сандру Дэй О’Коннор, судью Верховного суда в отставке, не описывала мне ее рост, цвет волос или возраст, но сказала: “Она отважная и за словом в карман не полезет”. Она описала психическую сущность судьи. Хотя в сфере наук о мозге дуализм был вытеснен детерминизмом, последнего недостаточно, чтобы объяснить поведение или наше чувство личной ответственности и свободы.

Я полагаю, что мы, нейробиологи, изучаем эти явления на неверном уровне организации. Мы смотрим на них на уровне индивидуального мозга, тогда как они эмерджентные свойства, возникающие во взаимоотношениях мозга в группе. Марио Бунге высказал мысль, к которой нам, нейробиологам, следует прислушаться: “Мы должны помещать изучаемый предмет в его контекст, вместо того чтобы обращаться с ним, как с обособленным объектом”. Тезис, который физикам трудно было принять, но большинству все же пришлось: не все происходящие события можно отразить с помощью подхода “снизу вверх”. Редукционизму в физических науках бросил вызов принцип эмерджентности. Вся система приобретает качественно новые свойства, которые нельзя предсказать, просто складывая свойства ее отдельных компонентов. Вспомнив известный афоризм, можно сказать, что новая система больше суммы своих частей. Это фазовый переход, изменение структуры организации, переход от одной шкалы к другой. Почему мы верим в чувство свободы и личной ответственности? “Причина, по которой мы верим в них, как и в случае большинства эмерджентных феноменов, состоит в том, что мы их наблюдаем”. Хотя физик Роберт Лафлин сказал это о таких фазовых переходах, как превращение воды в лед, он вполне мог произнести эти слова и о нашем чувстве ответственности и свободы.

В 1972 году физик Филип Уоррен Андерсон, лауреат Нобелевской премии, размышляя об эмерджентности в статье “Больше — значит другое”, многократно подчеркивал мысль, что мы не можем понять историю макроуровня с помощью истории микроуровня. “Главная ошибка этого представления заключается в том, что редукционистская гипотеза никоим образом не предполагает конструктивизма: возможность свести все к простым фундаментальным законам не подразумевает возможности начать с этих законов и воссоздать вселенную. Собственно, чем больше физика элементарных частиц узнает о природе фундаментальных законов, тем меньше, по-видимому, они соотносятся с реальными проблемами остальных разделов науки, не говоря уже о проблемах общества”24. Затем Андерсон грозит пальцем биологам и, без сомнения, нам, специалистам по нейронаукам, тоже: “Самонадеянность физика, занимающегося элементарными частицами, и его интенсивные исследования, возможно, уже позади (человек, открывший позитрон в 1932 году, заявил: “Остальное — химия”), но нам еще нужно избавиться от самоуверенности некоторых молекулярных биологов, которые, похоже, твердо намерены попытаться свести только к химии все, что связано с человеческим организмом, — от обычного насморка и психических заболеваний до религиозного инстинкта. Несомненно, между этологией человека и ДНК находится больше уровней организации, чем между ДНК и квантовой электродинамикой, и каждый уровень может требовать качественно новой концептуальной структуры”.

В своей замечательной книге “Другая вселенная” Роберт Лафлин, получивший в 1998 году Нобелевскую премию по физике, говорит о том, что к эмерджентности начинают относиться с пониманием: “На наших глазах происходит трансформация мировоззрения — на смену стремлению познать природу, дробя ее на все более мелкие части, приходит стремление понять, как природа организует сама себя”.

Физики осознали, что полное теоретическое обоснование микроскопических составляющих не выдвигает нового набора общих теорий, которые бы объясняли, как из этих компонентов складываются любопытные макромолекулярные структуры и как работают определяющие их процессы. То, что природа это проделывает, ни в коей мере не вызывает сомнений, но можем ли мы предложить теорию, предсказать или понять эти процессы? Ричард Фейнман считал, что это крайне маловероятно, а Филип Андерсон и Роберт Лафлин думают, что это невозможно. Конструктивистская точка зрения, которая опирается на идею восходящей причинности (что понимание нервной системы позволит нам разобраться и во всем остальном), — не лучший подход к проблеме.

Эмерджентность — общее явление, признаваемое в физике, биологии, химии, социологии и даже искусстве. Когда физическая система не проявляет всех симметрий законов, которые ею управляют, мы говорим о спонтанном нарушении симметрии. Эмерджентность, представление о нарушении симметрии, — простая концепция: материя, вся разом, спонтанно обретает такое свойство или преимущество, которое не содержали описывающие ее правила. Классический пример из биологии — гигантские конструкции, похожие на башни, которые строят некоторые виды муравьев и термитов. Такие структуры возникают, только когда колония насекомых достигает определенной численности (больше — значит другое), и существование таких построек невозможно предсказать, изучая поведение отдельных особей в маленьких колониях.

И тем не менее против эмерджентности страшно возражают многие нейробиологи, которые угрюмо сидят в углу и продолжают качать головами. Они ликовали, когда окончательно изгнали гомункулуса из мозга. Победили дуализм. Покончили со всеми духами в механизме и определенно не пустят ни одного обратно. Они боятся, как бы введение эмерджентности в уравнение не означало, что нечто помимо мозга выполняет работу, ведь это впустит дух обратно в детерминистскую машину. Спасибо, никакой эмерджентности! Я думаю, для нейробиологов это неправильный подход к вопросу. Эмерджентность — не таинственный призрак, а переход с одного уровня организации на другой. На пресловутом необитаемом острове да и, что уж говорить, в одиночестве в своем доме дождливым воскресным днем вы следуете иному набору правил, нежели на коктейле у вашего босса.

Ключ к пониманию эмерджентности — в осознании, что существуют разные уровни организации. Прибегнем снова к моей любимой аналогии. Глядя на изолированную деталь автомобиля, например распределительный вал, вы не можете предсказать, что дорога будет перегружена в 17:15 с понедельника по пятницу. Собственно, вы даже не в состоянии предсказать, что само явление дорожного движения когда-нибудь возникнет, если просто смотрите на тормозную колодку. Вы не в силах анализировать дорожное движение на уровне автомобильных деталей. (Едва ли изобретатель колеса представлял себе трассу 405 в Лос-Анджелесе в пятницу вечером.) И даже на уровне отдельной машины рассматривать его невозможно. Когда же вы берете в расчет группу автомобилей и водителей с такими переменными факторами, как местоположение, время, погода и общество, все вместе, на этом уровне вы можете спрогнозировать дорожное движение. Возникает новый набор правил, которые нельзя вывести из частей системы по отдельности.

То же самое относится к мозгу. Он автоматическая машина, принимающая решения, но анализ одного мозга не проливает свет на проблему ответственности. Такой аспект жизни, как ответственность, проистекает из социального взаимодействия, а оно требует больше одного мозга. Когда взаимодействует более одного мозга, начинают возникать новые и непредсказуемые феномены, которые устанавливают новый свод правил. Два свойства, приобретаемые благодаря этому новому набору правил и ранее не существовавшие, — это ответственность и свобода. Их не найдешь в мозге, о чем говорил Джон Локк: “...воля в действительности означает всего лишь силу, или возможность, предпочитать или выбирать. И когда волю под названием ‘способность’ считают тем, что она есть, — всего лишь возможностью делать что-нибудь, то нелепость утверждения, что она свободна или не свободна, обнаруживается без труда сама собой”25. Однако ответственность и свободу можно найти в “окружении” мозга, во взаимодействии людей.

 

Как рассердить нейробиолога

 

Современная нейронаука охотно принимает идею о том, что поведение человека есть плод вероятностно-детерминированной системы, которая управляется опытом. Но как опыт осуществляет руководство? Если мозг — устройство для принятия решений, собирающее нужную для них информацию, может ли психическое состояние, которое представляет собой продукт некоего опыта или социального взаимодействия, влиять на будущие психические состояния и ограничивать их? Будь мы французами, мы бы в раздражении выпятили верхнюю губу, хмыкнули, передернули плечами и сказали: “Само собой!” Так не поступили бы только нейробиологи и, возможно, философы. Ведь это означало бы нисходящую причинность, а предположение о нисходящей причинности действует на нейробиологов, как красная тряпка на быка. Можно, конечно, на свой страх и риск пригласить группу этих ученых к себе домой и за ужином поднять тему нисходящей причинности. Но лучше позвать физика Марио Бунге, который скажет, что нам “следует дополнить любой восходящий анализ нисходящим, поскольку целое накладывает ограничения на свои части: просто подумайте о напряженности элемента металлической конструкции или о давлении на члена социальной группы — в силу их взаимодействия с другими составляющими той же системы”.

Если мы пригласим специалиста по управлению системами, Ховарда Пэтти, он с удовольствием растолкует нам, что причинность не имеет объясняющего значения на уровне физических законов, зато, безусловно, обладает подобной ценностью на более высоких уровнях организации. Например, полезно знать, что дефицит железа вызывает анемию. По мнению Пэтти, повседневный смысл причинности прагматичен и используется для событий, поддающихся контролю. Регулирование уровня железа предотвратит анемию. Мы не можем изменить законы физики, а вот уровень железа — вполне. Когда у подножия холма одна машина врезается сзади в другую, мы говорим, что причина аварии в изношенных тормозных колодках — в чем-то, на что можно указать пальцем и что можно контролировать. Мы же не обвиняем законы физики или все случайные обстоятельства, которые не способны контролировать (тот факт, что у светофора перед самым холмом остановилась другая машина, все причины, по которым ее водитель там оказался, режим работы светофора и так далее). Пэтти видит в этом тенденцию выделять одну причину, поддающуюся контролю, “которая сама по себе могла бы предотвратить происшествие, но не меняла бы все остальные ожидаемые исходы”, вместо того чтобы рассматривать все как результат комплексной системы, как “одну проблемную причину нисходящего подхода”. “Другими словами, мы думаем о причинах в категориях самых простых управляющих структур, иначе они превратятся в бесконечную цепь или переплетение конкурирующих друг с другом, рассредоточенных факторов”. Таким образом, причинность “сверху вниз” хаотична и непредсказуема.

А где же начинает действовать контроль? Не на микроуровне, поскольку по определению физические законы описывают только такие отношения между событиями, которые не меняются от одного наблюдателя к другому. Если родитель строго спросит: “Почему ты списывал на контрольной?” — и услышит в ответ, что все дело в атомах, которые подчиняются законам физики, то есть в универсальной причине всех событий, он сочтет ребенка наглецом и надлежащим образом накажет (даже если сам — убежденный редукционист). Объяснение школьника должно подняться на несколько уровней поведения, туда, где можно осуществлять контроль. Контроль подразумевает некую форму ограничения: например, отказываться от пончика с повидлом, потому что он не полезен, и не списывать на контрольной, потому что, если на этом поймают, неприятностей не избежать. Контроль — это эмерджентное свойство.

В нейробиологии, когда речь идет о нисходящей причинности, предполагается, что психическое состояние влияет на физическое. Это значит, что мысль на макроуровне А может воздействовать на нейроны на физическом микроуровне Б. Первый вопрос такой: как мы переходим от уровня нейронов (микроуровня Б) к возникающей мысли (макроуровню А)? Дэвид Кракауэр, специалист по теоретической биологии из Института Санта-Фе, подчеркивает, что “на любом уровне анализа хитрость заключается в том, чтобы найти эффективные переменные, содержащие всю информацию нижних уровней, необходимую для генерации нужного поведения выше”. “Это настолько же искусство, насколько и наука. Восходящая причинность (переход с микроуровня Б на макроуровень А, от нейрона к мысли) может оказаться как трудной для понимания, так и вообще непостижимой. Нисходящая причинность означает описание того, как макроуровень А становится причиной событий на микроуровне Б, если макроуровень А выражается через эффективные переменные и динамику высшего уровня, а микроуровень Б — в терминах микроскопической динамики. С физической точки зрения все взаимодействия происходят на микроуровне (Б — Б), но не все микроскопические степени свободы имеют значение”26. Таким образом, А может порождать Б, но А по-прежнему состоит из Б.

Например, Кракауэр отмечает, что когда мы программируем на компьютере (или его контролируем, как мог бы сказать Пэтти), “то взаимодействуем со сложной физической системой, которая производит вычислительную работу. Мы программируем не на уровне электронов, микроуровне Б, но на более высоком уровне эффективной теории (скажем, на языке программирования LISP), макроуровне А, который затем компилируется, без потери информации, на уровень микроскопической физики. Следовательно, А становится причиной Б. Разумеется, А физически выполнен с помощью Б. И все шаги компиляции происходят на уровне Б с его физическими законами. Но с нашей позиции мы можем наблюдать некое коллективное поведение на уровне Б в терминах процессов уровня А”.

Вернемся теперь к моей гостиной: атомы объединяются в мяч и могут сделать так, что он покатится по полу, но мяч по-прежнему состоит из них. Мы наблюдаем коллективное поведение атомов, микроуровень Б, на более высоком уровне организации мяча, макроуровне А, который подчиняет поведение мяча ньютоновским законам, однако составляющие его атомы занимаются своими делами и следуют другому своду законов. В науке о мозге мы используем такие понятия, как злость, эмоциональный оттенок или точка зрения, когда говорим о наших состояниях на макроуровне А. Мы наблюдаем подмену состояний микроуровня Б состояниями уровня А с грубыми параметрами. Кракауэр продолжает: “Нам удобно работать на уровне А потому, что наша собственная способность к интроспективному восприятию ограничена. Внутри нас что-то осуществляет компиляцию до того, как она достигает сознания. Так что, пожалуй, либо А, либо компилятор можно считать как бы языком мысли. Мы не отделены от механизма, микроуровня Б, но осознаем себя на удобных уровнях А”.

“Очень важно, что без этих высоких уровней не было бы никакой возможности взаимодействовать, коль скоро нам пришлось бы оговаривать каждую частицу, которую мы хотим передвинуть, вместо того чтобы позволить компилятору ума сделать свою работу”. Есть крайняя необходимость в появлении эмерджентности: она нужна, чтобы контролировать эту переполненную, кипящую систему, работающую на ином уровне. Итак, мы обладаем различными иерархическими эмерджентными системами, которые рождаются последовательно на уровнях физики частиц, атомной физики, химии, биохимии, клеточной биологии и, наконец, физиологии, где проявляются в виде психических процессов.

 

Комплементарность — si, нисходящая причинность — no

 

Когда возникает психическое состояние, сопровождается ли это появлением нисходящей причинности? Способна ли мысль ограничивать тот самый мозг, что ее породил? Может ли целое накладывать ограничения на собственные части? Это вопрос на миллион долларов. Классическую задачу обычно формулируют следующим образом: есть некое физическое состояние Ф1 в момент времени 1, которое порождает психическое состояние П1. Затем, по прошествии некоторого времени, в момент 2, есть уже другое физическое состояние, Ф2, порождающее другое психическое состояние, П2. Как мы перешли от П1 к П2? Вот в чем загадка. Мы знаем, что психические состояния создаются благодаря процессам в мозге, так что П1 не может вызвать П2 напрямую, без его участия. Если мы просто переходим от Ф1 к Ф2, а затем к П2, значит, наша психическая жизнь бессмысленна, а мы действительно просто наблюдаем за происходящим. Никому такая идея не нравится. Самый трудный вопрос состоит в том, управляет ли П1, в каком-нибудь нисходящем процессе, Ф2, тем самым влияя на П2?

Генетики могут помочь нам найти ответ на этот вопрос. Они думали, что репликация гена — простая система, работающая по принципу восходящей причинности: подобно бусинам на нити, гены составляют хромосому, которая реплицируется, создает свои точные копии. Теперь они уже знают, что гены не настолько просты и происходит множество событий. Наш специалист по управлению системами Ховард Пэтти считает, что отличный пример восходящей и нисходящей причинности демонстрируют отношения между генотипом и фенотипом, преобразование описания в конструкцию. “Ген необходим для описания последовательности компонентов, из которых формируются ферменты, но для этого описания, в свою очередь, требуются ферменты, без которых инструкцию нельзя прочесть. <...> В этой простейшей логической форме элементы, представленные символами (кодоны), отчасти контролируют конструкцию целого (энзимы), а это целое, помимо всего прочего, контролирует процесс идентификации частей (транскрипцию) и саму конструкцию (синтез белков)”. И опять Пэтти грозит пальцем всем тем, кто занимает крайние положения — спорит о том, что важнее: восходящая или нисходящая причинность. Они комплементарны.

Такого рода анализ заставляет осознать логическую ловушку, в которую все мы очень легко можем попасть, если будем ориентироваться на результаты экспериментов, подобных опытам Бенджамина Либе, — что мозг делает нечто раньше, чем мы это осознаем. Учитывая, что ось времени всегда направлена в одну сторону и что мы видим, как любое событие вызывается другим, произошедшим раньше, мы упускаем из виду понятие комплементарности. Какое значение имеет тот факт, что активность мозга предшествует осознанию? Сознание — особая абстракция со своей временной шкалой, которая ему соответствует. Следовательно, позиция Либе неверна. Это не то место, где совершается действие, как и транзистор — не то, где работает программное обеспечение.

Разработка плана действий имеет автоматический и детерминистский характер, задействует модельную организацию и управляется в каждый момент времени не одной физической системой, но сотнями, тысячами, а возможно, и миллионами. Предпринятый план действий кажется нам вопросом выбора, но на самом деле это результат определенного сложившегося психического состояния, которое отобрано сложными, взаимодействующими окружающими условиями27. Действие собирается из дополняющих друг друга компонентов, рождающихся изнутри и снаружи. Вот как аппарат (мозг) работает. Таким образом, понятие нисходящей причинности может сбивать с толку. Как говорил Джон Дойл: “Где причина?” Происходящее — это баланс между постоянно присутствующими разнообразными психическими состояниями и воздействующими на них силами, зависящими от контекста. А потом наш интерпретатор утверждает, что мы свободно сделали выбор!

Все усложняется. Сейчас нам предстоит обсудить социальный контекст и социальные ограничения, налагаемые на действия отдельного человека. Это что-то, происходящее на уровне группы.

 

 

Глава 5. Социальный разум

 

Если вы поднимите младенца и начнете показывать ему язык, в какой-то момент он тоже станет показывать вам язык. Как будто у вас двоих происходит небольшое милое социальное взаимодействие. Ребенок этому не учился. Похоже, он автоматически имитирует ваши действия, а кажется, что контактирует с вами социально. Вы, должно быть, не считаете, что это высокоуровневое взаимодействие, однако это оно. Ребенок смотрит на вас, расценивает как поддающегося имитации (то есть как одушевленный объект, а не лампу), видит ваш язык, понимает, что и у него такой есть, обнаруживает с помощью всех своих мышц, которые способен контролировать, какая из них язык, и высовывает его. Но это же младенец! Как он узнал, что язык есть язык, — и понимает ли он это? Откуда он знает, как пользоваться той нейронной системой, которая отвечает за язык и двигает им? Почему он вообще это делает?

Младенцы впервые входят в социальный мир через подражание. Они понимают, что подобны другим людям, и имитируют их действия, но не действия предметов1. Ведь человеческий мозг имеет специальные нейронные сети для распознавания биологического движения и движения неодушевленных предметов, а также особые сети для распознавания лиц и мимики2. Пока младенец не научится сидеть, держать голову и говорить, он мало что может сделать, для того чтобы войти в социальный мир и сформировать связь с другим человеком. Но он способен имитировать. Когда вы держите младенца, то, что вас двоих связывает в социальном мире, — это его подражание вашим действиям. Он не просто лежит на руках, как тяжелый кулек, но реагирует таким способом, что вы можете установить с ним связь.

В конце прошлой главы я высказал предположение, что ответственность — результат социального взаимодействия и что разум накладывает ограничения на мозг. Теперь нам предстоит выяснить, как мы встраиваем социальную динамику в личный выбор, как догадываемся о намерениях, эмоциях и целях других ради выживания, а также как социальный процесс ограничивает индивидуальный разум. Американцев раздражает мысль, что отдельные люди ограничены социальным процессом. В конце концов, наша страна поддерживает жесткий индивидуализм. Она вдохновила целое поколение отправиться на вольные хлеба под лозунгом “Иди на запад, молодой человек, иди на запад!” и сделала своим символом одинокого ковбоя. Когда Генри Форду сказали: “Мистер Форд, один человек, Чарльз Линдберг, только что в одиночку перелетел Атлантический океан”, — он ответил: “Эка невидаль, подумаешь. Сообщите мне, когда океан преодолеет группа”. Наше индивидуалистическое мышление, вообще говоря, повлияло на то, как мы подошли к исследованию человека и функций мозга и на чем именно сосредоточились. Мы уже много знаем об индивидуальной психике, но только сейчас начали постигать нейробиологические аспекты социальных взаимодействий.