Текст книги "Иллюзия себя: Что говорит нейронаука о нашем самовосприятии"

К окончанию отрочества мозг уже плотно укомплектован схемами. Они сугубо индивидуальны, идиосинкратичны, поскольку основываются исключительно на происходившем лично с вами и на историях, рассказанных другими лично вам. Вытравить их невозможно. В основном это и хорошо, потому что схемы помогают нам осмысливать мир. Они структурируют то, что в противном случае было бы беспорядочным ворохом событий. Эти сжатые отображения делают вас «вами» – или по крайней мере теми, кем вы себя считаете.

Образуя основу эффективного хранения воспоминаний, схемы тем не менее заставляют задаться вопросом: в какой мере наше прошлое «я» структурируется историями и в какой мере – прошлым опытом? Как вы уже догадываетесь, разделить эти две составляющие не так просто. Гораздо проще показать, как эти схемы влияют на нынешнее «я». В следующей главе мы посмотрим, как истории, связывающие между собой наши прошлые «я», воздействуют на непосредственное восприятие «я» нынешнего.

Глава 4
Байесовский мозг

Полагать, что наши воспоминания бывают неточны, поскольку к ним примешиваются рассказы других людей и прошлый опыт, вполне в порядке вещей. Гораздо большим откровением для многих оказывается, что наше непосредственное восприятие тоже грешит неточностями. Мы видим то, что ожидаем увидеть, в том числе и в себе.

Наше нынешнее «я» подобно машине, которая преобразует происходящее вокруг нее во внутренние репрезентации. Если вы читаете эту книгу на бумаге или в электронном виде, фотоны рикошетом отскакивают от страницы на вашу сетчатку. Если вы слушаете ее в аудиоформате, звуковые волны заставляют вибрировать ваши барабанные перепонки. Эти физические реакции преобразуются в мозге во что-то, исполненное смысла, однако это будет не объективная запись событий, а очень сильно обработанное отображение. Как раз в процессе восприятия внешние события и трансформируются во внутренние репрезентации. Если представить жизнь как фильм, то субъективно воспринимаемые – перцептивные – события будут в нем отдельными кадрами, и от того, как эти кадры соединяются друг с другом, зависит сюжет фильма, то есть его нарратив. Но для начала мы с вами рассмотрим и подробно разберем только один кадр.

Восприятие – это психологический процесс, о котором мы обычно практически не задумываемся. Он протекает ниже уровня осознанной осведомленности, и тем не менее восприятие и есть суть нашего взаимодействия с внешним миром. Восприятие включает в себя все процессы, в ходе которых сенсорные органы преобразуют внешнюю энергию в нейрональные сигналы, а мозг затем восстанавливает источники этих сигналов.

Возьмем, например, зрение. Оглянитесь вокруг. Найдите какой-либо объект – дольку яблока или любимую кофейную чашку. Не касаясь ее, осмотрите пристально со всех доступных сторон, обращая внимание на форму, цвет, текстуру. Когда будете уверены, что рассмотрели все, переверните ее. Рассмотрите снова. Замечаете то, что не увидели в первый раз?

Это упражнение нужно для того, чтобы вы убедились: глядя на тот или иной предмет, особенно привычный и знакомый, мы не замечаем многое из того, что придает ему неповторимость. Яблоко оно и есть яблоко, так ведь? С точки зрения категоризации это, безусловно, так, и тем не менее каждое яблоко неповторимо, оно отличается от других особенностями окраски, формы, размера. Иными словами, наше восприятие предмета формируется уже имеющимися у нас представлениями о том, на что мы смотрим.

Известный пример влияния предшествующих представлений на восприятие – оптическая иллюзия под названием «треугольник Канижи». Человек, смотрящий на это изображение впервые, видит белый треугольник, частично перекрывающий три черных круга, а под ним еще один треугольник, перевернутый. Смотрящему может даже показаться, что он четко различает контур верхнего треугольника. Но это не более чем иллюзия, создаваемая мозгом. Эту иллюзию можно ненадолго развеять, если сосредоточить взгляд на кругах. Постарайтесь увидеть в них не круги, а круговую диаграмму (а если возраст позволяет, Пакмана). Это непросто. Белый треугольник все время отвоевывает ускользающее главенствующее положение в нашем восприятии.

Треугольник Канижи и сфера Идесавы

Еще более мощная иллюзия – сфера Идесавы. Она словно вырывается из плоскости страницы, создавая впечатление, что мы смотрим на объемный шипастый шар. Избавиться от иллюзии полностью способа нет.

Распространенное объяснение этим иллюзиям дает гештальт-психология, сложившаяся в начале XX столетия. В переводе с немецкого Gestalt означает «форма» или «очертания». Представители этого направления полагали, что человеческое восприятие – это преимущественно нисходящий процесс наложения формы на образ в целом. Эта концепция спорила со своей предшественницей – назовем ее восходящей, – представлявшей восприятие прямым процессом сборки низкоуровневых зрительных элементов, таких как линии, формы, цвета, в совокупность, существующую только перед мысленным взором.

Спотыкается гештальт-концепция на том, что для достраивания скудных входных данных зрительной иллюзии до треугольников и сфер об этих геометрических фигурах нужно знать. Иначе говоря, мы не увидим того, о чем не знаем. На этом же месте буксует и соперничающая с гештальт-концепцией восходящая теория. Как мозг выстраивает репрезентацию объекта – треугольника, сферы, яблока, – если вы пока не знаете, что это? Мир воспринимается нами не как набор примитивных зрительных составляющих, а как сцены, заполненные людьми и предметами.

В XIX в. немецкий физик и физиолог Герман фон Гельмгольц установил, что восприятие в основе своей проблема статистическая. Сосредоточив свои исследования на зрении, он осознал, что объект, на который мы смотрим, определяется не только информацией, поступающей от глаз. Мозгу приходится решать обратную задачу: если на сетчатку попадает вот такой поток фотонов, каков его наиболее вероятный источник?

Допустим, вы видите человека, стоящего в конце коридора. Он выглядит довольно высоким. Вы можете сделать из этого два совершенно разных вывода. Первый: человек действительно высокого роста. Второй: рост у него средний, просто он стоит близко к вам. Как выбрать правильный вариант? В реальном мире у вас, как правило, будет множество других зрительных сигналов, позволяющих оценить расстояние до человека. Но в конце концов вам все равно придется сделать обоснованное предположение, исходя из сравнительной вероятности встретить высокого человека и человека среднего роста.

Математическое правило, описывающее, как это происходит, открыл в XVIII в. английский статистик Томас Байес. Согласно этому правилу, получая новую информацию о событии – например, увидев человека в коридоре, – мы должны на основе этой информации скорректировать свои прежние ожидания. Наглядным примером этого процесса может послужить карточная игра блэкджек. В начале игры с только что перетасованной колодой вероятность набрать 21 очко на двух картах составляет 1 к 20. Но, предположим, первым вам выпал туз. Теперь в колоде остается 16 карт стоимостью по 10 очков, а значит, вероятность вытащить одну из них составляет 16 из 51 оставшейся, то есть примерно 1 к 3. Это и есть байесовское правило: на основании новой информации (появления у вас туза) вы корректируете вероятность определенного исхода.

В начале 2000-х гг. нейробиологи, вплотную занявшись вероятностными теориями восприятия, принялись искать доказательства, что именно так мозг и конструирует воспринимаемое. С тех пор массив доказательств только растет, и концепция байесовского мозга стала самой популярной из теорий восприятия. Ее основная идея заключается в том, что мозг постоянно угадывает апостериорную вероятность – в нашем примере это вероятность, что исходя из определенной совокупности образов, воздействующих на вашу сетчатку, перед вами высокий человек (вероятность называется апостериорной, поскольку возникает после получения новой информации, в противовес изначальной, априорной, вероятности).

Процесс кажется сложным, но на самом деле именно к таким типам математических операций отлично приспособлены нейроны. Байесовский вывод не требует осознанного знания о конкретных вероятностях. Эти вероятности могут кодироваться предшествующим опытом и существовать значительно глубже уровня осознанной осведомленности. Зрительные априорные вероятности – это стимулы, которые, как мы уже говорили, устойчиво связаны с физическими реалиями окружающего мира. К распространенным априорным вероятностям относится, например, тот факт, что свет поступает сверху, и этим знанием мы руководствуемся, определяя, является искривленная поверхность вогнутой или выпуклой. Еще одна распространенная априорная вероятность состоит в том, что движение тени вызвано движением отбрасывающего ее объекта, а не источника света. Имеются даже полученные в ходе исследований свидетельства, что наша зрительная система настроена именно на те пространственные частоты, которые присутствуют в естественных, природных сценах{22}22
  Daniel Kersten, Pascal Mamassian, and Alan Yuille, «Object Perception as Bayesian Inference,» Annual Review of Psychology 55 (2004): 271–304; C. Alejandro Parraga, Tom Troscianko, and David J. Tolhurst, «The Human Visual System Is Optimised for Processing the Spatial Information in Natural Visual Images,» Current Biology 10, no. 1 (2000): 35–38.


[Закрыть]. Это значит, что, столкнувшись с потенциально неоднозначной зрительной информацией, наш мозг, вероятнее всего, истолкует ее в максимальном соответствии с происходящим в природе.

Затененные фигуры воспринимаются как вогнутая (слева) и выпуклая (справа). В действительности фигуры идентичны, но развернуты относительно друг друга на 180°. Возникновению иллюзии способствует априорное предположение мозга, что свет всегда падает сверху

Классическим примером работы зрительных априорных вероятностей может служить иллюзия кратера. В левой из двух представленных выше фигур большинство людей видит кратер (впадину), тогда как правая представляется выпуклой, словно холм, окруженный рвом. Если перевернуть изображение, кратер и холм поменяются местами. Лучшее объяснение механизма этой иллюзии состоит в том, что для нашего мозга свет априори падает сверху.

А теперь смотрите, что получится, если повернуть фигуры на 90°. Воспринимаемое – результат восприятия – будет менее стабильным. Обе фигуры могут казаться как вогнутыми, так и выпуклыми, в зависимости от того, где вы сосредоточите взгляд, но восприятие будет мерцать, представляя их то такими, то другими. Все зависит от того, с какой стороны в представлении мозга падает свет.

Эти иллюзии выявляют две важные особенности байесовского восприятия. Во-первых, его подчиняет себе сильная априорная вероятность (такая, например, как «свет всегда падает сверху»). Слабая априорная вероятность («свет может поступать как слева, так и справа») влияет на результат восприятия сравнительно меньше. Во-вторых, даже когда воспринимаемое мерцает, в каждый отдельный момент мы все равно воспринимаем лишь один вариант. Либо выпуклое, либо вогнутое. Промежуточного не дано. Это значит, что мозг способен одновременно удерживать несколько интерпретаций входных сенсорных сигналов, но в осознанное восприятие поступает только одна. В теории вероятности это называется «победитель получает всё», то есть в итоге мы видим наиболее вероятный результат восприятия, даже если эта его вероятность лишь на крупицу превышает остальные.

Эти зрительные иллюзии известны уже не первое десятилетие, и байесовское объяснение устоялось в изучении восприятия как дежурная доморощенная теория. Но только в последние годы нейронаука обратилась к идее байесовского мозга всерьез. Все упиралось в вопрос: откуда известно, что мозг действительно пользуется байесовской статистикой при формировании результатов восприятия? Ответить на этот вопрос нелегко, поскольку мы не знаем наверняка, как мозг кодирует предшествующее – априорное – знание. Однако, даже если не касаться репрезентации знаний как таковой, выяснить, как мозг кодирует неопределенность, – это уже шаг к ответу. Исследователи в ходе различных экспериментов предъявляли животным простые зрительные образы, варьируя их предсказуемость и фиксируя активность нейронов зрительной коры. Воздействие на такие составляющие, как контрастность (чем она выше, тем четче изображение) или шум (чем выше шум, тем ниже четкость), вызывали заметные изменения в активности зрительных нейронов. Чем больше расплывалось изображение, тем вариативнее делался отклик нейронов{23}23
  Gergő Orbán, Pietro Berkes, József Fiser, and Máté Lengyel, «Neural Variability and Sampling-Based Probabilistic Representations in the Visual Cortex,» Neuron 92, no. 2 (2016): 530–543; Robbe L. T. Goris, J. Anthony Movshon, and Eero P. Simoncelli, «Partitioning Neuronal Variability,» Nature Neuroscience 17, no. 6 (2014): 858–865; A. Aldo Faisal, Luc P. J. Selen, and Daniel M. Wolpert, «Noise in the Nervous System,» Nature Reviews Neuroscience 9, no. 4 (2008): 292–303.


[Закрыть]. Судя по всему, различные трактовки поступающей информации прокручиваются уже на уровне нейронов. Чем менее определенны входящие данные, тем больше вероятных вариантов приходится просчитывать.

Если повернуть фигуры на 90°, они воспринимаются то как выпуклые, то как вогнутые

В одном из замечаний в адрес байесовской модели выражается сомнение, что в мозге возможно хранить все вероятности. Идеальный байесовский мозг должен не только держать в памяти все, что происходило с его владельцем, но и увязывать вероятности с событиями. Для этого ему придется отслеживать, сколько раз произошло то или иное событие в сравнении со всеми прочими произошедшими или предполагаемыми событиями. Однако когнитивисты из Уорикского университета Адам Сэнборн и Ник Чейтер установили, что для получения результатов восприятия на основании зрительных стимулов мозгу вовсе не требуется являть собой идеальный байесовский компьютер. Достаточно будет и аппроксимации{24}24
  Adam N. Sanborn and Nick Chater, «Bayesian Brains Without Probabilities,» Trends in Cognitive Sciences 20, no. 12 (2016): 883–893.


[Закрыть]. Сэнборн и Чейтер предполагают, что мозг выступает «байесовским пробоотборником», то есть для каждого перцептивного суждения мозгу необходимо рассмотреть вероятность лишь нескольких вариантов. Это гораздо эффективнее, чем просчитывать всю необъятную вселенную возможностей. В иллюзии с кратером мозг рассматривает только две вероятности – выпуклое или вогнутое. Конечно, помимо этих интерпретаций, есть множество других – в частности, то, чем это изображение является на самом деле, а именно оттенками серого на плоскости. То, что мозг не выдает это подлинное толкование сразу, говорит о силе предшествующего опыта.

Нельзя сказать наверняка, сколько возможностей приходится рассматривать мозгу в каждый отдельный момент. Судя по нейронным данным, чем менее однозначна входная информация, тем больше вероятных вариантов мозг вынужден просчитывать при ее толковании. Именно поэтому два свидетеля одной и той же цепочки событий или двое прочитавших один и тот же материал могут прийти к совершенно разным выводам. Каждый будет рассматривать разные вероятные интерпретации сенсорных стимулов, и эти толкования будут зависеть от их собственного прошлого опыта и оценки вероятности того или иного варианта.

Важно, что никакие из этих процессов не нужно вытаскивать на сознательный уровень. Мозг, как и любой другой орган, потребляет энергию, которую пытается в ходе работы сэкономить всеми доступными способами. Это значит, что возможные толкования сенсорного стимула он будет стремиться выводить по накатанной испытанными, надежными, не требующими лишних энергетических затрат путями. Кратер выглядит кратером, потому что у нас есть опыт восприятия объектов аналогичной формы. Вспомните леденцы, блистерные упаковки, кнопки в лифте и на одежде. Только художник-график мог бы увидеть при первом взгляде на это изображение не кратер, а затененный круг. Ни один из рассматриваемых вариантов не выносится на уровень сознания, пока версия-победитель не «получит всё» и не завладеет разумом. Согласно байесовской теории, на уровень сознания прорывается только наиболее вероятная версия и в каждый отдельный момент там может царить только одна интерпретация.

Хотя на зрительных иллюзиях демонстрировать податливость нашего восприятия проще всего, зрение не единственная сенсорная модальность, в которой действует байесовский вывод. Осязательных иллюзий тоже хватает. А некоторые ученые утверждают, что именно осязание лежит в основе личностной идентичности, поскольку намечает границу между телом и внешним миром.

Профессор Университета Макгилла в Монреале Винсент Хейворд изучает осязательные иллюзии уже не один год, попутно каталогизируя их по типам{25}25
  Vincent Hayward, «A Brief Taxonomy of Tactile Illusions and Demonstrations That Can Be Done in a Hardware Store,» Brain Research Bulletin 75, no. 6 (2008): 742–752.


[Закрыть]. Какие-то можно продемонстрировать только с помощью специального оборудования, но есть и те, для которых достаточно обычных предметов домашнего обихода. Самая, пожалуй, простая, хотя и наименее гарантированная – иллюзия Аристотеля. Закройте глаза и одновременно коснитесь кончика носа указательным и средним пальцем. Теперь скрестите эти пальцы и коснитесь кончика носа снова. У многих людей во втором случае возникает ощущение, будто они касаются двух разных поверхностей.

Еще одна иллюзия проявляется в неправильной оценке расстояния. Чтобы ее испытать, разверните скрепку для бумаг и разведите концы получившейся проволоки примерно на 2 см друг от друга. Затем закройте глаза и прикоснитесь концами развернутой скрепки к своей ладони. Вы должны почувствовать оба конца. Теперь прикоснитесь ими к голени. Вы почувствуете только один конец. Это озадачивает, если не знать, что с поверхности кисти руки отображение в мозге плотнее, чем с ноги. Определенные части тела – кисти рук, лицо – ощущают окружающий мир в более высоком разрешении, остальные довольствуются низким. Осязательные иллюзии, как и зрительные, воспринимаются в основном ниже уровня сознания. Вы что-то чувствуете, и мозг истолковывает это ощущение как вызванное чем-то кажущимся ему наиболее вероятным. Исходя из своего жизненного опыта касаний, ощупываний и соприкосновений, он выстраивает ментальный осязательный образ внешнего мира.

Напоследок нас ждет иллюзия, которая в действительности не совсем иллюзия, однако она играет центральную роль в выстраивании «я». Для того чтобы ее испытать, вам понадобится ассистент. Закройте глаза и слегка коснитесь указательным пальцем своей щеки. Теперь пусть той же щеки указательным пальцем коснется ассистент (хорошо бы предварительно согреть оба пальца до одной температуры). Вы ощущаете касания как разные? Конечно. В одном случае вы касаетесь сами себя, в другом вас касается кто-то посторонний. Вы ощущаете собственное касание щекой или пальцем? На самом деле и тем и другим. А вот чужое касание вы ощущаете только щекой. Когда вы касаетесь себя сами, мозг создает априорное отображение того, что вам предстоит почувствовать, и затем сравнивает действительное ощущение с ожидаемым. Это одна из разновидностей байесовского вывода, в которой акт касания создает априорную вероятность. У вас уже существует вполне четкое представление о том, как ощущаются ваша щека и палец. А вот на тот случай, когда щеки коснется кто-то другой, у вашего мозга четких априорных представлений нет. Эффект чужого касания можно симулировать, коснувшись щеки противоположной рукой, перекинутой через голову. Почему такое касание будет отличаться от обычного? Потому что для мозга наиболее вероятной интерпретацией «самокасания» будет прикосновение к правой щеке правой руки, а к левой щеке – левой. Сделав наоборот, мы создаем новую конфигурацию, для которой у мозга нет хорошей априорной вероятности. Поэтому в таком случае касание ощущается иначе.

Интересно, что шведские ученые, проведя эксперимент с использованием фМРТ на сравнение собственного касания с чужим, обнаружили, что самокасание вызывает в сенсорных областях мозга обширную деактивацию, которой при чужом касании не происходит{26}26
  Rebecca Boehme, Steven Hauser, Gregory J. Gerling, Markus Heilig, and Hеkan Olausson, «„Distinction of Self-Produced Touch and Social Touch at Cortical and Spinal Cord Levels,“ Proceedings of the National Academy of Sciences 116, no. 6 (2019): 2290–2299.


[Закрыть]. За пределами коры такие изменения наблюдались в таламусе и стволе мозга, позволяя предположить, что модуляция (в случае самокасания – притупление) сенсорного ощущения может распространяться до самого спинного мозга. Это поразительно. Это значит, что наши ожидания от мира, формируемые нашими действиями и складывающимися вокруг них схемами, меняют наши ощущения на уровне нервной системы, принимающей информацию.

Описанные зрительные и осязательные иллюзии не просто салонные фокусы. Они наглядно демонстрируют, что входящие сенсорные данные не обеспечивают нам точного воспроизведения окружающего мира. Для каждого ощущения всегда найдется множество вариантов вероятного источника. Чтобы просеять все эти версии и выдать наилучшую догадку о том, что испытывает тело, мозг должен обращаться и к предшествующему опыту, и к прогнозам от двигательных действий.

Нынешнее «я» существует всего секунду-другую, но даже это мимолетное существование нельзя отделить от сжатых схем, которыми набита наша голова. Нынешнее «я» с помощью априорного, предшествующего знания интерпретирует происходящее сейчас, чтобы подготовиться к прогнозированию предстоящего. Это значит, что возможных толкований всегда оказывается много. Хотя к понятию байесовского мозга обычно обращаются, говоря о восприятии окружающего мира, оно применимо и к восприятию нашего собственного тела (это восприятие называется интроцепцией). И если ощущения в нашем собственном теле можно трактовать по-разному, то, как мы увидим в следующей главе, идентичностей, которые мы выстраиваем, тоже может быть много.