Kitabı oku: «Инженерная модель личности. Меняя себя и других – понимай устройство», sayfa 4

Логическая схема работы мозга

Схема Канемана, очевидно, неполная. В ней не хватает важного функционального блока, касающегося эмоций. Кроме того, блоки быстрого и медленного мышления требуют усложнения, выделения отдельных контуров:

– В рамках медленного мышления есть блок «Обдумать ситуацию». За ним скрываются два существенно различных режима размышлений: есть ситуации, когда решение примерно понятно, его надо скомпоновать из каких-то известных действий, просто продумав сопряжение между ними и взаимное влияние, то есть сделать сценарий, который затем выполнить. А есть ситуации, в которых решение совсем не очевидно и необходим творческий поиск, чтобы его найти.

– В блоке быстрого мышления есть смысл различать работу на автопилоте с реализацией некоторого сценария и реакции на отклонения и нештатные ситуации от быстрых реакций на внешние события.

С учетом этих дополнений схема приобретает такой вид.

Как и на прошлой схеме, большинство стрелок на схеме включают два уровня: внутри ансамбли, которые уже активизировались на предыдущих тактах работы и образуют доминанту, активный контекст работы мозга, и все остальные ансамбли, и это – тоже существенно для мышления. Ведь сосредоточившись на конкретном действии, мы способны игнорировать другие факторы внешнего мира. Однако, при этом важно не пропустить опасность. Это обеспечивает блок эмоций, который представляет собой альтернативный ансамблям механизм управления возбуждением ансамблей нейронов через гормоны и нейромедиаторы.

Модульная и функциональная структура мозга

Возникает вопрос: а есть ли структуры, которые реализуют контуры управления, выделенные на логической схеме? Ответ положительный: да, это можно сделать.

Однако, это соответствие является весьма сложным. Дело в том, что подобно другим системам, модульная структура мозга существенно отличается от функциональной. Мы не можем указать конкретную компактную область, отвечающую за конкретное понятие или конкретную эмоцию гнева или испуга, или даже за все эмоции вместе. Мы не можем также указать область, отвечающую за творческое решение задач, поиск и построение новых схем действия. Эти функции сложным образом распределены в мозге. Однако, это не означает, что они смешаны. В частности, современные исследования фМРТ показывают, что набор областей, активируемых при решении творческих задач отличается от областей, управляющих выполнением действий по плану.

Подобно тому, как понятие кошки распределено по многим областям мозга, области творческого мышления или исполнения планов тоже является распределенным

Исследования фМРТ появились недавно. До этого исследователи не могли заглянуть внутрь мозга в процессе его работы, и изучали его структуру и назначение отдельных областей исходя из того, как меняются способности человека к мышлению при повреждениях конкретных областей мозга. В основе таких исследований лежали предположения, что модульная и функциональная структура совпадают, то есть каждая анатомическая область мозга решает определенные задачи. А это предположение верно лишь отчасти. Например, есть область мозга, в которую приходит зрительный нерв, есть область, в которую приходит слуховой нерв и эти области занимаются первичной обработкой соответствующих сигналов. А вот при дальнейшей обработке и при мышлении в целом принцип соответствия модульной и функциональной структуры нарушается.

Если сделаем запрос «структура мозга», то получим большое количество картинок и статей, на которых мозг поделен на разные области. На одних их будет в пределах десятка, а на других – ближе к сотне. Примером может служить статья в вики Структура мозга, или схема, приведенная ниже. Это – модульная структура мозга.

В целом модульная структура мозга анатомически задана. Нейроны и связи между ними в ходе развития мозга формируются не произвольно, а в соответствии с некоторой заложенной архитектурой. Есть исследования, что принципиально эта архитектура – общая у всех животных, начиная от земноводных, а вариации касаются времени и скорости развития конкретных областей, в частности коры головного мозга у млекопитающих, которая постепенно увеличивается к высшим приматам и человеку. Соответственно, в этих областях появляется больше нейронов и связей, они могут выполнять больше функций. Но дальше вопрос в наполнении этих нейронов и связей конкретным смыслом, то есть формирования на их основе ансамблей, выполняющих конкретную функцию. Если индивид получает соответствующий опыт, то функции формируются, а без личного опыта – нет.

Исследования с помощью фМРТ, которые позволяют видеть активность разных областей мозга, показали, что при выполнении задач задействуются ансамбли нейронов, распределенные по всему мозгу. И то же самое касается смыслов и понятий, если мы думаем, например, о кошке, то активируются ансамбли, связанные с ее визуальным образом, мяуканием, которое издают кошки, связанными действиями, а также – с различными смыслами – образами сказочных персонажей, другими кошачьми и так далее, ансамбль нейронов оказывается распределен по значительной части мозга.

Здесь проявляется разница между функциональной и модульной структуры системы. Аналогом является устройство организации, например, по установке окон или продаже окон кухонь. Там тоже выделены отделы: продажи, производство, закупки, склад, логистика, бухгалтерия и другие. Но для выполнения любого заказа все они должны сработать совместно: покупатель должен с компанией встретиться в точке продажи, то есть в магазине или на сайте, затем к нему приедет замерщик, чтобы сформировать конкретный заказ, затем заказанное должно быть изготовлено, при этом может потребоваться закупка комплектующих, далее это должно быть доставлено и установлено, а где-то по пути – принята оплата. И часть стадий может выполняться параллельно, а в целом компания одновременно обрабатывает много заказов.

Так и в мозге для управления нашими действиями идет параллельная и согласованная работа многих отделов, а еще одни и те же функции дублируются. Собственно, как в организации: одни комплектующие закупаются в больших количествах, и поддерживается запас, а другие закупаются под заказ, при этом возможны особые ситуации, когда запас кончился, или поставщик вдруг пропал.

Когда говорят об организации, то обычно разделяют организационную структуру, сформированную по принципу выполнения конкретных функций, и протекание сквозь нее бизнес-процессов, которые эти функции задействуют. А в системной инженерии, которая описывает работу сложных систем, принято говорить о функциональной структуре системы, которая обеспечивает выполнение ей внешних функций, например. обработку заказов компанией или управление автомобиля человеком, и модульной структурой из отделов компании или областей мозга. В частных случаях эти структуры могут совпадать, но обычно это разные структуры. Для компаний это очевидно, организационная структура совпадает с функциональной в очень ограниченном количестве организаций, например, в какой-нибудь сети питания или ателье, если каждая точка самостоятельно выполняет полный цикл обслуживания клиента, да и то, часть функций стремятся сделать централизованными для повышения эффективности.

То же самое справедливо для мозга, который гораздо сложнее компании. Из общих соображений современного системного подхода это представляется очевидным. Но для исследователей в конкретной области явилось сюрпризом, например, информация о том. что те же нейроны зрительной коры, которые. активируются при опознании кошки нашими глазами активируются и в том случае, когда мы просто представляем эту кошку, закрыв глаза.

Резюмируя, можно сказать, что в исследованиях устройства мозга долгое время придерживались в исследованиях мозга гипотезы о единстве функциональной и модульной структуры, а современные исследования показали, что она неверна и выполнение функций мышления сложным образом распределено по областям мозга.

+ Модульная и функциональная структура мозга различаются: мы не можем указать область, где сосредоточена конкретная функция.

Исследования фМРТ также показали, что модульная структура мозга не является жесткой: при повреждении смежные области могут брать на себя функции поврежденной за счет большого количества связей. Кроме того, в мозге предусмотрено дублирование путей решения конкретных задач за счет высокой связности. Собственно, на уровне осознанных размышлений это было известно давно: люди по-разному рассуждают при решении конкретной задачи. Однако, было показано, что использование разных способов рассуждения еще и задействует разные области мозга, а значит можно тренировать и развивать каждый из этих способов.

Процесс специализации областей мозга не окончен, например, есть исследования, что с массовым появлением мобильных телефонов выделилась отдельная область, отвечающая за координацию движений большого пальца, активно задействованного при работе с телефоном, это выделение происходило за счет соседних областей, при чем относительно одинаково у разных людей.

Исследования модульной и функциональной структуры мозга также развиваются. Взгляды на выполнение определенных функций – пересматриваются, и общепринятой карты отделов мозга не существует. Это легко увидеть, если сравнить списком областей мозга в английской вики и в русской. В обоих случаях речь идет об анатомической, то есть модульной структуре. А функциональную структуру на верхнем уровне описывает представление о large scale brain network. В описаниях отдельных сетей есть ссылки на входящие в них области мозга, однако со списком областей мозга они сопоставляются не слишком хорошо. Кроме того, практически во всех описаниях сетей есть раздел номенклатура, в котором зафиксированы особенности употребления тех или иных названий в разных научных публикациях – устоявшейся терминологии не существует. И речь идет не просто о разных названиях – исследователи по-разному приводят границы между различными функциями.

Отражение логической структуры на области мозга

На логической схеме выделено три функциональных уровня: быстрое и медленное мышление и эмоции между ними, а в каждом выделены отдельные блоки. Если посмотреть на физиологические модели мозга с таким делением, то мы увидим модель триединого мозга Маклина.

Сейчас эта модель подвергается критике. Однако, содержательная часть той критики, которую я читал, сводится к тому, что модель чрезмерно упрощает, а на самом деле все устроено сложнее. В общем, это – понятно, и если бы помимо него указывали на другую соразмерную модель – было бы хорошо. Однако, критики не приводят альтернативы: детализация, которая сразу выделяет несколько десятков частей, да еще в разных вариациях, такой альтернативой не является.

Зато в критике много социальной составляющей, которая вполне понятна: Маклин предложил свою модель в 1960-х и ее развивали в существовавшем тогда социокультурном контексте. Сейчас социокультурный контекст сменился, появились принципиальные ценности – толерантность, инклюзивность, принятие целостного человека как есть, а ряд положений, которые из модели следуют, этим ценностям противоречат. А еще многие критические статьи несут вполне понятный борьбы научных школ, которые интересует не столько истина, сколько статус. Я не буду здесь разбирать все это подробно, но если кому-то будет интересно разобрать конкретные статьи – пишите.

Поэтому я считаю модель Маклина рабочей. Для связи с логической моделью мозга ее потребовалось переинтерпретировать. Это сделано Анной Обуховой в своих докладах, о чем подробнее можно посмотреть в этом конспекте и в моих конспектах докладов Анны. Вот слайд одного из ее докладов, с выделением трех частей: внутреннего крокодила, котика и человечка, связанного со структурами мозга.

Таким образом, логические уровни получают следующие имена:

– Внутренний крокодил отвечает за быстрое мышление по Канеману – автоматические реакции и привычные действия

– Внутренний котик порождает эмоциональную реакцию, которая влияет на всю работу мозга

– Внутренний человечек отвечает за размышления, медленное мышление по Канеману, при этом блоки внутри соответствуют различным внутри него large scale brain network.

Соответствие с моделями Канемана – важно, так как именно оно связывает уровень ансамблей нейронов со схемами следующего уровня, разбирающими мышление.

Соответствие логических уровней областям мозга отличается от схемы в докладе Анны, я это подробно разберу в описании уровней. Отмечу, что в описании модели Маклина в английской вики, которую я склонен считать более близкой к оригиналу, деление также отличается. Работ самого Маклина я не читал, мне тут достаточно вторичных источников и интерпретаций.

Что интересно, специалисты, с которыми я обсуждал свои схемы, утверждают, что мою функциональную модель работы мозга можно интерпретировать не только через модель Маклина, она сохраняет справедливость в большинстве современных моделей.

Опишем уровни подробнее.

Крокодил – ориентация в окружении и типовые действия

Внутренний крокодил обеспечивает первичную ориентацию в окружающем мире и типовые действия. До млекопитающих это была основная схема деятельности: управление обеспечивалось за счет рефлексов и инстинктов, фиксировавших потребности организма и инициировавших действия. Дальше на них накладывалась лишь ориентация в текущей обстановке и реакция на окружение, например, инстинкт велит искать пищу, но если рядом появляется опасность, то это надо прекратить и убегать или защищаться или прятаться. А искать можно в разных местах, и надо как-то в моменте выбирать куда пойти. Ансамбли нейронов выучивались личным опытом, но метапрограммы – чему именно учиться и когда – были жестко задано.

У человека эти части тоже работают мозга, и они отвечают за типовые действия, которые мы можем выполнять «на автопилоте». Это могут быть довольно сложные действия, например, печать текстов, а опытный водитель может на автопилоте доехать из дома на работу. Но команды на то, что именно делать выдают следующие уровни, а эта часть представляет собой лишь исполнительный механизм.

Однако, для обеспечения быстрой реакции схема работает более сложно: на этом уровне формируется быстрый ответ на изменения ситуации, который внутренний человечек может остановить, запустив далее иную цепочку действий. Но на это у него не так много времени, речь идет о миллисекундах и есть соответствующие исследования. А если он не успевает, то потом мы недоумеваем, например, как же нас угораздило начать эту драку или сказать такую грубость, испортив отношения на пустом месте. Быстрое мышление, система S1 Канемана в целом реализуется именно внутренним крокодилом.

Внутренний крокодил включает следующие области мозга: мозжечок, ствол мозга, средний мозг, промежуточный мозг, включая базальные ядра, таламус и гипоталамус, а также функциональные части коры, отвечающие за ведение текущего мониторинга при выполнении действий. Это существенно превышает то, что обычно относят к рептильному мозгу: промежуточный мозг и средний мозг к нему не относят, что странно, потому что эти части мозга у рептилий присутствуют. Собственно, поэтому я использую термин «внутренний крокодил», а не «рептильный мозг», который имеет другое содержание. Про текущий мониторинг действий я подробнее поясню дальше.

Котик – эмоциональные механизмы

Млекопитающие отличаются от предыдущих животных тем, что природа перешла от управления рефлексы и инстинкты к управлению через обучение родителями и другим социальным окружением в раннем возрасте. Это потребовало дополнительных систем, управляющих работой мозга, задачей которых было опознание различных классов ситуаций и подготовка реакции на них. Этим управляет ряд центров в лимбической системе: миндалевидное тело (амигдала), стратиум, хабенула и другие. Все они образуют систему эмоциональных процессов.

Я тут использую российскую традицию, в которой аффекты, эмоции и чувства различаются по продолжительности действия, при этом все они в некоторой мере полагаются присущими не только людям, но и животным. В отличие от некоторых западных школ, которые ведут традицию от Вундта (вторая половина 19 века) и полагают, что у животных есть только аффекты, основанные на нейрофизиологии и слабо различимы, а эмоции и чувства имеют лишь социальные основания.

Эмоциональные центры лимбической системы обеспечивают реакцию на опасность и социальное поведение индивидуума, управляя работой мозга через гормональные механизмы. Они подстегивают решения, принятые внутренним крокодилом и влияют на решения, которые принимает человечек. Более того, именно в лимбической системе находится управление поступлением дофамина в кору головного мозга, то есть человечку, и в ситуации стресса человечек может быть отключен от необходимой энергии.

В эту часть также входит гиппокамп, который управляет работой с памятью: в обычном состоянии запоминание каких-либо путей требует многократного повторения, однако если ситуация была снабжена эмоциональным маркером, то запоминание происходит с первого раза. Преимущественно этот механизм рассчитан на опасности, и потому негативные ситуации запоминаются больше и лучше, чем позитивные.

Сразу отмечу, что эти центры – не вся лимбическая система, а лишь ее часть. Другая часть мной отнесена ко внутреннему крокодилу.

Человек унаследовал описанные механизмы от животных. Однако, на обучение существенное влияние оказывает социальная среда, различные принятые шаблоны поведения. Эмоции – часть социальной жизни, их выражение регулируется. Ребенок их воспринимает уже в раннем детстве, даже до овладения речью: матери, как правило, учат детей сдержанности и терпению очень рано, когда ребенок еще не умеет говорить, а позднее объясняют, что именно так вести себя правильно.

К сожалению, отсутствует современная теория эмоций, которая бы учитывала нейрофизиологические механизмы совместно с социальными. Комплексную картину эмоциональных механизмов надо собирать из отдельных кусочков, это сделано в следующей главе.

Человечек – размышления

Внутренний человечек – кора головного мозга, которая обеспечивает то, что обычно называют мышлением. Правда, термин «мышление» в моей модели уже занят передачей возбуждения по ансамблям нейронов, поэтому для описания человечка я использую другой термин — «размышления». Только у человечка есть представления о мире, которые позволяют мыслить тактически и стратегически, крокодил и котик принимают решения в моменте. В целом кора в целом работает с обобщением (повышением уровня абстракции) от затылочной части, где более детальные структуры, до лобной.

Кора головного мозга структурирована на большое количество областей, которые полагали ответственными за определенные функции. Однако, современные исследования с помощью фМРТ и другими методами говорят об ином структурировании человечка: в нем выделяется ряд large scale brain network, которые распределены по мозгу, но возбуждаются совместно. По сути, это переход от модульной модели мозга к функциональной.

Часть таких сетей работает постоянно. Это Visual (Occipital) – обработка изображений в коре и Sensorimotor or Somatomotor (Pericentral) – координация движений, включающая также обработку слуховых сигналов. При этом в этих сетях выделяются два режима: мониторинг движений распознанных объектов и звуков окружения для координации текущих действий и распознавание объектов по информации в долговременной памяти для фиксации изменений ситуации в окружающем мире. Как я уже писал, в моей функциональной схеме первая часть относится к внутреннему крокодилу, хотя и локализована в коре головного мозга, а вторая распределена между крокодилом и человечком: какие-то образы распознаются быстро, сигнализируют об опасности, а в какие-то мы тщательно вглядываемся и обдумываем, узнаем.

Быстро распознаваться могут довольно сложные образы, если окружение привычно, например, для ориентации на улице современного города. А вот если человек впервые приехал в город, то у него навык ориентации на улице еще не наработан, это идет через медленное мышление с параллельным обучением. Распознавание речи, букв и слов при чтении также функционально выполняется через быстрое мышление, то есть относится к уровню крокодила, человечку выдаются ужи готовые смыслы в виде возбуждения соответствующих когов, связанных с понятиями.

Salience network (midcingulo-Insular or ventral attention network) тоже работает постоянно. Она состоит из узлов AI + dACC, с которым связано различных узлов коры (человечек) и под корой (котик и крокодил), и ведет мониторинг входных сигналов, оценивает необходимость оперативной реакции на внешнюю ситуацию, в том числе вмешательства в действия автопилота. Если ситуация спокойна, то работает сеть свободных размышлений – default mode network, а если необходима реакция, то включается исполнительная часть central execution network.

В исполнительной части выделяют frontoparietal network (control, lateral frontoparietal) – управление целенаправленным обдуманным действием, осуществляемым по известным правилам и dorsal attention network (attention) – целеориентированное поведение, требующее внимания к положению в пространстве и управления действиями. Dorsal attention управляет выполнением сложных действий, для которых не наработаны привычка и надо координировать действия с внешней ситуацией. В статьях вики описан состав обоих частей, их довольно много, перечислять здесь нет смысла. А еще есть оговорка, что под central execution могут подразумевать обе, или только первую.

Frontoparietal network отвечает за логические и аналогичные рассуждения, под правилам тут подразумеваются не выученные действия, а именно смысловые правила, которые надо интерпретировать применительно к ситуации, чтобы действовать. Именно здесь принимаются оперативные решения, управляющие автопилотом, когда он не может выбрать альтернативу самостоятельно, или выбрал неверно, и выполнение было остановлено. И ограничение на удерживаемые объекты внимания относится к ней.

Default Mode network (medial frontoparietal) – режим свободных размышлений и порождения гипотез, творческое решение задач. Включает также осознанную модель Я и внутреннюю сцену: прошлое, будущее, обработку эмоций. Структурно в ней выделено несколько хабов принятия решений, зона medial temporal subsystem – автобиографической памяти и моделирования будущего, зона dorsal medial subsystem – мышление о других и другие.

Можно полагать, что основное назначение default network – перестройка нашей модели мира для того, чтобы оптимизировать принятие решений на ее основе. Формирование идей – это уже конечный результат такой перестройки.

Про осознанную модель Я и осознание собственного следует учитывать следующее. Далеко не всегда возбуждение ансамблей нейронов при принятии решений достигает этих областей. Если возбуждение проходит, то мы осознаем свое мышление и причины своих решений. А если нет, то причины решений не осознаются, а поведение наблюдается лишь феноменально: «Какого черта я это опять сделал» или «Какой я молодец, что так поступил».

Но тут есть засада: сознание часто нацелено на рационализацию собственных решений постфактум, поскольку это – социально-оправданная позиция, так принято. И нужно различать рационализацию постфактум от реального процесса рассуждений. При этом метод рассуждений далеко не всегда очевиден, есть спектр формальности мышлений Левенчука от интуитивного до строго-формального, и в одних случаях есть понимание промежуточных этапов и правил, по которым они формировались, в других некоторый тезис кладется гипотеза и проверяется, а в третьих сразу получает статус верного и рассуждения продолжается.

При выделении сетей в коре в полной мере проявляется произвол в проведении границ между системами, который предполагает современный системный подход при логическом, функциональном делении систем. Хотя предполагается, что default и executive network не работают одновременно, что salience осуществляет переключение между ними, совершенно очевидно, что при реакции executive network на ситуацию, требующей автобиографических знаний, знаний о других или прошлого опыта задействуются ансамбли default network, они работают совместно и это подтверждается исследованиями.

Кроме того, мозг задействует одни и те же ансамбли нейронов при обработке реальной информации из внешнего мира, при воспоминаниях и при представлении воображаемых сцен, то есть во всех режимах работы внутренней сцены. Например, это относится к образам объектов в зрительной коре: есть исследования, что когда человек представляет объект, то возбуждаются те же ансамбли нейронов, что и в ситуации, когда он его видит и должен распознать. Правда, тут стоит отметить, что сценарное планирование на внутренней сцене не обязательно включает визуализацию, это могут быть просто внутренние рассуждения.