Текст книги "Тайны памяти (с иллюстрациями)"

Кирпичики

Очень бегло рассказав о постепенном развитии и усложнении мозга, я хочу вновь вернуться на первую ступеньку, чтобы рассмотреть эволюцию высших функций мозга. Но сначала несколько слов об условном рефлексе.

Широко известно, что до И.П. Павлова никто толком не знал, как изучать высшие функции мозга, а посему никто за это и не брался. Ведь изучать предстояло физиологию психических актов. Естественно, что для начала желательно было исследовать наиболее простой психический акт. Павлову с первых же шагов удалось взять быка за рога. Он сумел придумать метод изучения мозга, нашел элементарнейшее психическое явление, которое одновременно оказалось и физиологическим явлением – условным рефлексом, тем универсальным кирпичиком, из которых строится все здание мыслительной деятельности.

В наши дни трудно встретить человека, не знакомого с учением И.П. Павлова об условных рефлексах. Это дает мне возможность повторить лишь самое основное.

Условные рефлексы не передаются по наследству, а вырабатываются в индивидуальной жизни. Для этого необходимо совпадение во времени действия как минимум двух раздражителей. Лучше, если первый будет безразличен для животного, зато второй должен вызывать какую-нибудь реакцию. При их повторных сочетаниях временная связь между нервными элементами, воспринимающими первый раздражитель, и мозговым центром того рефлекторного акта, который вызывается вторым, замыкается, и вырабатывается условный рефлекс.

К сожалению, я должен констатировать, что ученые, занимающиеся исследованием высших функций мозга, до сих пор не знают интимный механизм образования условных рефлексов, место локализации их в мозгу.

И среди людей, далеких от биологии, и в среде физиологов, занимающихся изучением нервной системы, всегда находится немало скептиков, которые не могут представить себе, что все сложное здание мыслительной деятельности строится из таких простых элементов, как условный рефлекс. Я мог бы напомнить неверующим, что большинство величайших творений зодчих построено из простого кирпича, а одно из семи чудес света – висячие сады Семирамиды даже из кирпича необожженного. Так что на этот аргумент вряд ли стоит обращать внимание. Однако, если быть объективным, следует сказать, что скептики правы, если они имеют в виду временные связи, подобные секреторным условным рефлексам собак, особенно интенсивно изучаемым в павловских лабораториях.

Суть ошибки в том, что временных связей великое множество и все они, оставаясь элементарнейшим явлением психической деятельности, сильно различаются между собой по сложности и совершенству. Здание мыслительной деятельности человека строится из лучшего строительного материала. О совершенствовании стройматериалов и улучшении строительной техники и пойдет здесь речь.

Даже самых примитивных одноклеточных животных можно кое-чему научить. Пустив инфузорию туфельку в мини-водоем, целиком помещающийся в поле зрения микроскопа, у нее можно выработать условную реакцию остановки на границе света и тени, если за переход в затемненную часть бассейна всякий раз «наказывать» ударом тока. Кстати, о том, что у инфузорий есть память, первым догадался барон Мюнхгаузен. Иммерман, обработавший его воспоминания (книга была опубликована у нас в 1838 году, за 65 лет до работ И.П. Павлова!), приводит следующее высказывание барона: «Я нашел, что инфузории, быт которых, между прочим, занимает меня в последнее время, представляют собой, в сущности, недоразвившихся карпов и обладают памятью». Редкий случай, когда отъявленный враль оказался прав, во всяком случае наполовину.

Образовавшийся у инфузории навык не условный рефлекс. Вырабатывается он с большим трудом, а сохраняется очень недолго. Через несколько минут, самое большее полчаса, туфелька все забудет. Чтобы восстановить навык, нужно повторить всю длительную процедуру опыта. Сама она никогда не вспомнит, что на темную половину заплывать опасно. При образовании такой реакции никакого замыкания не происходит. У туфелек просто не в чем замыкаться временным связям, ведь весь организм инфузории одна не очень крупная клетка.

Механизм этой реакции иной: понижение возбудимости (а следовательно, и двигательной активности) под влиянием темноты. Сходными формами нестойкой памяти пользуемся и мы. Она очень удобна для оперативной деятельности типа устного счета, когда на несколько десятков секунд надо удержать в памяти исходные числа, чтобы произвести с ними арифметические действия. Уже через 5–10 минут, а иногда и раньше, мы их полностью забудем.

Естественно, возбудимость может не только повыситься, но и понизиться. Инфузорию стилонихию пугает вибрация. Если дотронуться до поверхности мини-водоема, где ползают стилонихии, они все разом остановятся и на мгновение съежатся. Пугнем инфузорий 10–15 раз подряд. Движение воды в аквариуме – первый признак приближающейся опасности. В нашем опыте вибрация многократно повторяется, но ничего неприятного за ней не следует. Поэтому каждое очередное воздействие начинает вызывать снижение возбудимости. Стилонихии съеживаются все меньше и меньше и наконец совершенно перестают обращать внимание на «запугивания» экспериментатора. На Западе этот вид обучения называют привыканием.

Появление нервной системы на первых порах не внесло ничего нового. Крохотное примитивное существо – пресноводная гидра отвечает на удар электрического тока сокращением своего туловища-стебелька и щупалец. Если удар тока систематически предварять вспышкой, то вскоре один свет будет заставлять гидру съеживаться в комочек. Но и это еще не настоящий условный рефлекс, а скорее суммационный. Удар электрического тока оставляет после себя на некоторое время повышенную возбудимость нервной системы. Действие следующего, суммируясь с предыдущим, еще больше увеличивает возбудимость. После нескольких электрических ударов, следующих друг за другом с короткими интервалами, возбудимость может настолько возрасти, что любой слабый раздражитель, например свет, окажется способным вызвать оборонительную реакцию. Поэтому сочетать свет и удары электрического тока не обязательно, хотя это и помогает проявлению суммационного рефлекса.

Подобные реакции, возникающие в течение жизни животных, являются высшим достижением психической деятельности для плоских червей – планарий, для дождевых червей, а в ряду хордовых – для ланцетников.

Способность к образованию настоящих условных рефлексов впервые возникает у высших кольчатых червей – полихет, а в ряду позвоночных – у рыб. Главная особенность условных рефлексов, резко отличающая их от примитивных временных связей низших животных, – феномен замыкания, то есть функциональное объединение нервных центров. В обычном условном рефлексе нейроны, к которым приходит информация о действии условного раздражителя, функционально объединяются с центром безусловного раздражителя. Например, при образовании пищевого условного рефлекса на звук звонка у животного замыкается связь между звуковым анализатором и пищевым центром.

Нетрудно заметить, что в выработанных реакциях животных отражены закономерности, существующие в окружающей среде. Падают с дерева капли, но за ними не следует ничего более неприятного – у стилонихий вырабатывается реакция привыкания, они перестают обращать внимание на микросотрясения. Простая закономерность: падение капли не предвещает опасности. Получает собака еду каждый раз, как прозвучит звонок, условный рефлекс отражает закономерную связь сигнала о появлении пищи с самой пищей. Еще одна особенность: в образованных реакциях могут получить отражение лишь закономерности, имеющие для животного непосредственное значение.

Условный рефлекс можно выработать не только на такие простые раздражители, как звонок или вспышка света, но и на более сложные, комплексные воздействия. Попробуем, например, использовать для образования рефлекса одновременное действие трех раздражителей – зрительного (мигание света), звукового (звонок) и кожного (легкое покалывание кожи). В ответ на сложный сигнал наши подопытные должны потянуть за кольцо, и за это получат: черепаха – листик салата, собака – кусочек мяса. Условный рефлекс одинаково легко выработается у обоих животных. Разница только в том, что черепаха будет реагировать на любой отдельно взятый компонент, а собака – только на комплекс. Это значит, что для собаки он стал особым светозвукокожным раздражителем, отличным от действия каждого из трех входящих в него компонентов.

Механизм явления понятен: одновременное действие компонентов комплекса привело к образованию временных связей между нервными центрами, к которым эти раздражители адресуются. У рыб, амфибий и рептилий временные связи между компонентами сложных раздражителей еще не образуются.

Ученые заинтересовались, а не могут ли возникнуть у высших животных временные связи, если просто сочетать вспышки света и звучание звонка, не сопровождая эту процедуру дачей пищи. Оказывается, образуются, хотя и не очень прочные.

Новый кирпичик – новая временная связь (ее называют ассоциацией) на первый взгляд кажется небольшой прибавкой. На самом же деле появление нового строительного материала стало переломным моментом, переходом от мышления низших существ к мыслительной деятельности высших животных и человека. В таких ассоциациях получают отображение любые закономерности внешнего мира, в том числе и не имеющие для животного непосредственного значения. Следовательно, эти кирпичики позволили заложить фундамент безграничного познания окружающего мира.

На основе подобных ассоциаций у человека развилась речь, или, как говорят физиологи, вторая сигнальная система, так как слова являются сигналами простых сигналов, любых явлений, которые воспринимаются нашими органами чувств.

Вторая сигнальная система – это и новый, наиболее совершенный строительный материал, и, что еще важнее, новый принцип кодирования и обработки получаемой информации. Вторая сигнальная система позволяет формировать понятия, использовать логический принцип, тем самым вскрывая более сложные, скрытые закономерности окружающей действительности, и создавать науку.

После создания Ч. Дарвином теории эволюции у ученых появился большой соблазн проследить историю развития человеческого интеллекта. Одна из первых попыток принадлежит Роменсу, другая – Гаше-Супле. Сейчас они вызывают только улыбку.

Лестница, построенная Роменсом, интересна как попытка найти ступеньки, общие для животных разного уровня развития и детей разного возраста, то есть сравнить интеллект ребенка и животного. Свой ряд он начинает с морских ежей, морских звезд и ребенка в возрасте одной недели. Их интеллект, по Роменсу, исчерпывается способностью получать удовольствие или страдание и в развитии памяти.

Насекомые, пауки и десятинедельные дети способны удивляться, бояться, а членистоногие еще и узнавать свою молодь. Высшие насекомые и дети в 3,5 месяца обладают разумом, способны ревновать, сердиться и играть.

Птицы и восьмимесячные дети обладают гордостью, признательностью, способностью создавать образы, видеть сновидения и эстетически любить. Низшие обезьяны, слоны и годовалые дети приобретают мстительность, умеют соблюдать обычаи и способны к забвению. Наконец, человекообразные обезьяны, собаки и начинающие говорить дети испытывают стыд, угрызения совести, чувство смешного и способны к обману.

Будем снисходительны к Роменсу. Он был пионером. Жаль только, что мы никогда не узнаем (а в трудах Роменса об этом ничего не сказано), почему приобретение способности гневаться, мстить и обманывать свидетельствует о развитии интеллекта. Казалось бы, наоборот! Или о чем говорит способность видеть сновидения? Еще интереснее, откуда он узнал, что пауки способны удивляться, а собаки испытывать угрызения совести.

Лестница Гаше-Супле более научна. Он пытается определить уровень развития на основе способности к дрессировке. Самым низшим животным присуще только возбуждение. На следующем этапе появляется способность подчиняться принуждению, затем воздействию человека, наконец, более сложному и полному воздействию и так далее. Рациональное зерно в построениях Гаше-Супле, безусловно, есть, но реализация явно неудовлетворительная.

Одноногая Мег

Развитие искусства непредсказуемо. Никто не мог предвидеть появления абстрактной живописи, никто не скажет, как будет она восприниматься через сто лет. Я не возьмусь дать ей оценку. Для меня несомненно одно – она принесла определенную пользу для… биологии. Появление абстракционистов помогло нам заметить, что животные способны рисовать. До того никому не приходило в голову разляпистую мазню красками по стенам и полу называть картинами.

Манипулировать с предметами, оставляющими след, так сказать, рисовать, способны в основном антропоиды: шимпанзе, гориллы, орангутаны, редко низшие обезьяны. Как и среди людей, художественно одаренные субъекты попадаются не часто. Одно из восходящих светил, южноамериканскую обезьяну капуцина, воспитал зоопсихолог из Чикагского университета доктор Г. Клювер. Он назвал ее П-И.

Малютка П-И просто одержима страстью к рисованию. Ее талант прорезался как-то сам по себе. Рисовать П-И никто не учил. По собственному почину в свободное от работы (лабораторных экспериментов) время обезьяна выцарапывала на цементном полу лаборатории всевозможные зигзаги всем, что могло оставлять след. Когда П-И дали мел, стало совершенно очевидно, что ее интересует не просто сам процесс появления штриха. Она рисует, создавая на поверхности пола отдельные композиции. Закончив один набросок, обезьяна передвигается на чистое место, пока на полу не останется ни одного свободного участка или не кончатся мелки.

Немало искусствоведов и зоопсихологов занимаются обезьяньим творчеством. О нем написаны целые тома.

П-И тоже относится к своему увлечению вполне серьезно, но не совсем самокритично. Она никогда не исправляет нарисованного. Видимо, П-И чрезвычайно высокого мнения о своих способностях. Во всяком случае, ни одна картина известных мастеров, даже Рафаэля, не вызывала у нее столь пристального внимания, как собственная мазня.

Для П-И не было большего удовольствия, чем обнаружить утром на полу лаборатории свои картины. Она часами рассматривала их с разных позиций, осторожно дотрагивалась пальцами до особенно удавшихся штрихов. Очевидно, обезьяна точно знала, что ею нарисовано. Напольные картины вызывали у нее вполне определенные ассоциации. Одни изображения она лизала, другие нюхала, третьи нежно гладила.

Особенно удавались П-И цветные картины. После недолгого раздумья художница выбирала мелок для центрального звена композиции. Нанося всевозможные штрихи и линии, обезьяна добивалась появления в центре будущей картины однотонного пятна. Затем переходила к другим цветам, окружая пятно разноцветным орнаментом линий и фигурок. Любой абстракционист непременно присовокупил бы подобному шедевру пикантное название: «Озарение», «Одноногая Мег», «Трансконтинентальный экспресс» или, на худой конец, «Раки в кафе Клозери де лила (Сиреневый хутор)». П-И, к сожалению, этого не может, и нам остается только гадать (чем, кстати сказать, усердно занимаются зоопсихологи), что она хочет сказать миру своими творениями.

Наши предки – первобытные люди ужасно много рисовали. Самые ранние рисунки, дошедшие до нас, имеют 10–30-тысячелетнюю давность. Древние художники не выписывали детально всю обстановку. Изображение лаконично. Фигуры людей стилизованы. В наши дни так рисуют лишь некоторые карикатуристы.

Между картинами современных животных и первобытных людей бездонная пропасть. (Повторяю, мы не знаем, что изображено на картинах П-И и ее товарок.) Рисунки первобытных людей трактуются однозначно. Они удивительно динамичны, передают напряженный драматизм событий и понятны даже маленьким детям. Так рисовать животные не могут. Мало того, они не способны читать изображение. Любая самая реалистическая картина остается для них всего лишь узором пятен и линий. Вот еще одно существенное различие между человеком и животным. Только человек может создать картину, только человек может ее увидеть.

Мы реагируем на картину иначе, чем животные на любой природный раздражитель. У них оборонительная реакция возникает лишь при появлении реальной опасности. У нас картина способна вызвать состояние тревоги, страха, даже ужаса – реакцию, совершенно не совпадающую с конкретной ситуацией момента.

В чем причина того, что животные не воспринимают картин? Информация, получаемая зрительной системой человека при созерцании картины, столь искусственна, что ученым до сих пор непонятно, как мозгу удается ее систематизировать, провести всеобщий анализ и прийти к какому-то выводу.

Картина во всех отношениях удивительная вещь. Во-первых, наш глаз вместо пятен, линий, точек фактически видит не их, а совершенно конкретные предметы. Во-вторых, мы воспринимаем их реальную величину, которая может быть и во много раз больше всей картины, и значительно меньше ее. Наконец, являясь, по существу, двухмерным объектом, картина демонстрирует нам объемные предметы, передавая их взаимное расположение в трехмерном пространстве. Все это возможно лишь потому, что узор красочных пятен или фотографических зерен передает понятные нам символы.

Трудно сказать, какая символика – зрительная или звуковая – родилась раньше. Возможно, они развивались одновременно, с самого своего возникновения продвигаясь вперед, так сказать, рука об руку. Несомненно одно, что 6–8 тысяч лет назад зрительная символическая система протянула руку дружбы звуковой, что позволило создать, видимо, первую в мире письменность – шумерскую клинопись.

Символы самых древних письменностей: шумерские пиктограммы, египетские иероглифы или ранние китайские идеограммы передают названия отдельных предметов, действий, ситуаций и лишь в крайнем случае слоги. (Пиктограмма – рисунчатое письмо, происходит от латинского pictus – писанный красками – и греческого γράμμα – пишу. Ни язык рисовавшего, ни конкретные слова пиктограмма не отражает. Слово «иероглиф» происходит от греческих слов ἱερός – священный и γλύφειν – то, что вырезано, и значит – священные насечки, письмена. Идеограмма – письменный знак, выражающий понятие.)

На ранних стадиях развития письменная речь всегда являлась способом, позволявшим с помощью рисунка передавать окружающим свои мысли. Но сколько десятков и сотен тысячелетий должно было пройти, прежде чем первобытные люди научились видеть в узоре штрихов и пятен символы окружающих их предметов, ни один палеонтолог, ни один археолог сказать не может.

Письменная речь на нашей планете прошла еще небольшой путь, но уже проделала ряд метаморфоз. От письма с помощью рисунков и слогов большинство народов перешло к буквенному, гораздо более простому и удобному. Между прочим, буквенное письмо за свою многовековую историю полностью не утратило связи с пиктограммой. Конечно, структура современного буквенного знака не передает предмет целиком; это всего лишь набросок более полного наброска, а значит, все-таки рисунок.

Овладев грамматической письменностью, мы не забросили громоздкие пиктограммы. Пока без них обойтись не удается. Они окружают нас повсюду. В первую очередь дорожные знаки. Большая часть их понятна без специального разъяснения. Стрелки обозначают повороты и перекрестки, зигзаги – неровность дороги, человеческие фигурки – переход, две автомашины, идущие в одном направлении, – запрещение обгона.

Очень распространены пиктограммы-вывески. Еще не так давно сапожник вешал над входом в свою мастерскую сапог, а булочник – крендель. Современные оформители витрин любят помещать за стеклами рисунки или муляжи свиных окороков или краковской колбасы. На дверях, ведущих в туалет, вешают изображения петушков и курочек или стилизованные изображения человеческих фигурок в брюках или юбке. Такие пиктограммы имеют хождение даже в Шотландии, где в торжественных случаях мужчины по-прежнему облачаются в юбки, а женщины почти перестали их носить.

Интересно, что современные пиктограммы претерпевают эволюцию, аналогичную знакам древней письменности, только теперь она происходит значительно быстрее. Один из примеров – пиктограммы, используемые электроникой. Вначале, 50 лет назад, они представляли собой обычные рисунки, изображающие предметы. Позже в подобных схемах стали изображать детали, наиболее типичные для данного класса. В современной электронной схеме используются символы, передающие лишь отдельные признаки деталей, которые, как и в египетских иероглифах, являются «абстрагированной карикатурой» объекта.

Таким образом, внешнее сходство в известной степени оказалось утраченным. Задача современной электронной пиктограммы рассказать не о внешнем виде созданного прибора или его внутренней структуре, а о функции каждой детали и узла. Вот что собой представляет инженерный иероглифический язык современности.