Текст книги "Нейробиология здравого смысла. Правила выживания и процветания в мире, полном неопределенностей"

Помимо большого объема префронтальной коры, в человеческом мозге есть еще один не менее важный фактор – связь между полушариями. Она осуществляется с помощью структуры под названием мозолистое тело, в котором содержатся аксоны скромных двухсот миллионов нейронов. Если у вас есть бизнес-партнер, то вы знаете, как важно для эффективной работы правильно объединить усилия. Если каждый из вас выполняет одинаковые функции, то вы действуете только на уровне одного человека, а то и менее эффективно. Но когда вы интегрируете и координируете усилия и разделяете их, то достигаете двойного уровня продуктивности. Несмотря на то что в полушариях головного мозга есть избыточность, некоторые функции делегируются определенному полушарию, например: языковая – левому, а распознавание лиц – правому (как правило). Что касается других функций, например зрения, полушария обмениваются информацией, что позволяет нам создавать непрерывную визуальную картину[96]96
  Pietrasanta M., Restani L., Caleo M. The corpus callosum and the visual cortex: plasticity is a game for two // Neural Plasticity. 2012. doi.org/10.1155/2012/838672.


[Закрыть]. Имеются доказательства, что по мере укрупнения мозга коммуникация между полушариями отнимала больше времени, в результате в них началась усиленная специализация, которая позволяла принимать мгновенные решения[97]97
  Hanggi J., Fovenyi L., Liem F., Meyer M., Jancke L. The hypothesis of neuronal interconnectivity as a function of brain size – a general organization principle of the human connectome // Frontiers in Human Neuroscience. 2014. doi.org/10.3389/fnhum.2014.00915.


[Закрыть].

Передача конкретных функций конкретным полушариям известна как специализация полушарий мозга, или латерализация функций: например, умение говорить связывают с левым полушарием. Латерализация определенных функций в некоторых случаях может быть выгодной – организм как бы обретает два мозга. Например, дельфины спят только одним полушарием, в то время как второе бодрствует, не позволяя млекопитающему утонуть, но оставляя способность дышать и безопасно ориентироваться в окружающей среде[98]98
  Branstetter B. K., Finnergan J. J., Fletcher E. A., Weisman B. C., Ridgway S. H. Dolphins can maintain vigilant behavior through echolocation for 15 days without interruption or cognitive impairment // PLoS ONE. 2012. doi.org/10.1371/journal.pone.004748.


[Закрыть].

В свое время даже выдвигалась гипотеза, что гениальность Леонардо да Винчи проявилась благодаря глубокой латерализации его мозга и наличию более массивного мозолистого тела, что позволяло ему создавать уникальные сочетания из информации, содержавшейся в каждом полушарии. Конечно, во времена да Винчи были недоступны функциональные изображения мозга, поэтому мы не знаем специфических характеристик его мозга, но он был левшой, кроме того, по слухам, гений проявлял склонность к гомосексуальности – два фенотипа, которые ассоциируются с варьирующейся латерализацией. Таким образом, специализация и интеграция полушарий, возможно, способствовали бурному развитию творческих способностей Леонардо да Винчи и его передовых естественно-научных и социальных взглядов. Он также показывал в своих работах руки, хотя в то время традиционными считались изображения лишь груди и лица на портретах. Художник аргументировал это тем, что выразительная природа рук представляет собой врата в разум. Сегодня можно сказать, что уникальная латерализация и связь между полушариями у людей обусловливают богатство познавательных способностей и поведенческую гибкость. Так что идеи, высказанные о мозге да Винчи, пусть и не подтвержденные надлежащим образом, имеют право на существование[99]99
  Shlain L. Leonardo’s Brain. Guilford, Connecticut: Lyon’s Press, 2014.


[Закрыть].

Как можно понять из этого краткого турне по человеческому мозгу, есть довольно много кандидатов на роль «хозяина» нейронной поддержки когнитивных «богатств». И в этой книге я не смогу описать их все. Однако есть особый кандидат, который привлек мое внимание, – уникальный тип нервных клеток, известный как нейроны фон Экономо. Они называются также веретенообразными нейронами благодаря своей вытянутой структуре. Они крупнее других нейронов и могут повышать скорость связи между нейронами посредством отлаженных процессов, которые способствуют быстрому получению и передаче информации от значительного «лоскута» ткани коры. Даже если мозг функционирует правильно, на скорость передачи информации влияют многие переменные, одной из которых могут быть подобные специализированные нейроны. Эти нейроны расположены в островковой доле, а также в областях, которые регулируют эмоции и сложные реакции, по-видимому присущие только человеку, – смущение, чувство вины, ложь и негодование[100]100
  Allman J. M., Tetreault N. A., Hakeem A. Y. et al. The von Economoneurons in fronto-insular and anterior cingulate cortex // Annals of the N. Y. Academy of Sciences. 2011. Vol. 1225. P. 59–71.


[Закрыть]. Кроме того, эти нейроны упоминают в связи с некоторыми состояниями, например аутизмом[101]101
  Аутизм – расстройство полифакторное, и объяснить все случаи только одним фактором, будь то генетический фактор или один тип нейронов, еще не удалось.


[Закрыть][102]102
  Santos M., Uppal N., Butti C. et al. Von Economo neurons in autism: a stereologic study of the frontoinsular cortex in children // Brain Research. 2011. Vol. 1380. P. 206–217; Butti C., Santos M., Uppal N., Hof P. R. Von Economo neurons: clinical and evolutionary perspectives // Cortex. 2013. Vol. 49. P. 312–326.


[Закрыть]. Однако сегодня мы знаем, что эти нейроны не характерны для приматов, так что пока нет достаточных доказательств, а значит, рано делать громкие заявления об их роли в когнитивных функциях человека и его психическом здоровье. И все же я обязательно продолжу следить за этими интересными клетками, поскольку даже не их присутствие, а паттерны распределения могут оказывать свое воздействие. Если эти клетки влияют на скорость нейронной обработки, то это может повышать скорость, с которой мозг вычисляет возможные варианты соперничающих реакций, что важно при социальной конкуренции. Вместе с Мэри Энн Раганти из Кентского государственного университета и Патриком Хофом из Синайской медицинской школы мы исследовали нейроны фон Экономо в мозге енотов (см. рис. 6). В островковой доле эти клетки присутствовали в значительном количестве. Хотя мы пока не знаем, к чему приведет это открытие, мы продолжаем изучать этих животных в их естественной среде обитания, чтобы больше узнать об их настоящих стратегиях реакции-результата.

Человеческий мозг – нейронное суфле, а не нейронная запеканка

Итак, одолев главу, насыщенную нейроанатомической и нейрофизиологической информацией, вы узнали о той неразберихе, которая окружает ученых, пытающихся выяснить, что делает человеческий мозг особенным.

Рис. 6. Нейроны фон Экономо у енота. Изучая енотов в Майами, мы были немало удивлены сложностью и гибкостью их поведения даже в процессе перехода от ночной активности к дневной. На фотографии вы можете увидеть одного представителя этой популяции. Мы испытали глубокое волнение, когда обнаружили нейроны фон Экономо (в центре) в островковой доле (внизу), хотя функция этих вытянутых клеток все еще не до конца понятна. Фотографии любезно предоставлены Тимом Ландисом и Молли Кент © Lambert Neuroscience Laboratory, University of Richmond

Человеческий мозг по своей структуре очень похож на мозг других млекопитающих, однако в некоторых отношениях, которые сложно описать, он все же отличается. Этот факт побуждает меня вспомнить о рецепте маковой запеканки из цыпленка. Возможно, вы и сами готовили это блюдо. Мой брат, похоже унаследовавший кулинарный ген нашей семьи, любит готовить для друзей и родных самые сложные и экзотические блюда, рецепты которых ему удается отыскать. Хотя я и сама люблю готовить, когда у меня есть время, моя кулинарная смелость не простирается так далеко. Зная это, мой брат, когда я только вышла замуж, прислал мне рецепт запеканки из цыпленка, сопроводив его запиской: «Даже ты сможешь это приготовить». И добавил, что это блюдо невозможно испортить. Что ж, брат оказался прав: мне достаточно было смешать основные ингредиенты, причем в любом порядке и без жестких ограничений по количеству. Вареный цыпленок, протертый куриный суп-пюре, сметана, соль и перец, смешанные с крекерами и маковыми зернами, завершает картину сливочное масло, которым полагалось смазать верх блюда. Запекать при температуре примерно 180 градусов около получаса – и аппетитная запеканка из цыпленка готова! Мои дети ее обожали. Другие запеканки готовятся похожим образом: смешиваешь нужные продукты, слегка взбиваешь и получаешь настоящее лакомство.

Другое дело – суфле. Не буду говорить, что я пыталась его приготовить. Меня пугала одна мысль об этом. Казалось бы, обычные ингредиенты – яйца, масло и сахар, но кажется, что не хватает алхимического компонента, от которого и будет зависеть подъем и оседание смеси, а этим-то компонентом просто невозможно овладеть. Я шучу, конечно, но очевидно, что время, количество ингредиентов, обработка и условия приготовления чувствительны к малейшим изменениям – и это решающий фактор. Мозг в целом, особенно человеческий мозг со всеми его функциональными «примочками», можно сравнить с суфле, а не с запеканкой. При приготовлении суфле нельзя забыть о каком-то ингредиенте и забросить его в миску позже. У человеческого мозга также существуют критически важные окна[103]103
  Так называемые критические периоды развития.


[Закрыть], которые подвергаются воздействию определенных жизненных ингредиентов, таких как родительская любовь, радующий глаз пейзаж или суровая окружающая среда, – о таких составляющих нельзя забыть и добавить их позже. Определенные эволюционные события объединяются, чтобы поднять когнитивные богатства человека до уровня, превосходящего все ожидания, притом что такие же ингредиенты находятся и в мозге других видов – нейроны, глия и т. д. Подобно крошечным пузырькам горячего воздуха, содержащимся в идеально перемешанной нежной смеси и обеспечивающим подъем суфле, структура коры головного мозга, скорость обработки информации и подходящие условия окружающей среды кажутся тщательно перемешанными согласно идеальному эволюционному рецепту когнитивных богатств, свойственных только человеку[104]104
  Roth G., Dicke U. Evolution of the brain and intelligence // Trends in Cognitive Science. 2005. Vol. 9. P. 250–257.


[Закрыть]. Качество суфле зависит от множества факторов – и мозг зависит от своей хрупкой кортикальной структуры, которая может привести к его «опаданию» в виде поврежденной ткани и нарушенных функций. В определенном смысле и суфле, и человеческий мозг никогда не остаются «законченными», они постоянно меняются в ответ на вызовы окружающей среды. В следующей главе мы рассмотрим важность управления сложными нейронными цепями для расчета оптимальных вероятностей.

4
Построение мозговой цепочки контингенций

Когда я впервые прочитала вдохновляющую историю Джонсона Спенсера «Где мой сыр?» – книгу, вошедшую в список бестселлеров 1998 года, я, безусловно, была заинтригована, но даже не представляла, что через десять лет буду в собственной лаборатории оценивать схожие «уроки жизни», наблюдая за поведением мышей и крыс[105]105
  Johnson S. Who Moved My Cheese? N. Y.: Putman, 1998.


[Закрыть]. Для тех, кто не читал эту книгу, скажу, что ее герои – две мышки, Снифф и Скарри, и два крохотных человечка, Хем и Хо. Вы, вероятно, догадываетесь, какая пара обладает меньшей решимостью и адаптивными реакциями на неопределенные ситуации. По сюжету обе пары живут в одном лабиринте, но каждый день ходят разными путями, чтобы отыскать свою любимую еду – сыр. И они действительно находят сыр в так называемой Сырной станции С. Обе пары чертовски радуются, обнаружив такой богатый источник лакомства, но на свою удачу реагируют по-разному. Снифф и Скарри продолжают исследовать лабиринт и отмечают, что с каждым днем количество сыра уменьшается, а вот Хем и Хо бегут прямиком на Сырную станцию С и не чувствуют необходимости изучать окружающую обстановку. По сути, чрезмерная уверенность человечков в стабильном статусе Сырной станции ослепляет их, не позволяя увидеть изменения вокруг. И когда запасы сыра истощаются, это не удивляет Сниффа и Скарри, которые уже догадывались о таком исходе, но становится настоящим шоком для Хема и Хо.

Реакция человечков и мышей на неопределенность, связанную с исчезновением сыра, безусловно, возникла из их прежнего поведения. Поскольку Снифф и Скарри ежедневно исследуют новые участки лабиринта, они точно знают, куда идти, чтобы найти любимое лакомство. А вот человечки продолжают просто ходить на опустевшую Сырную станцию, так и не рискнув исследовать лабиринт, чтобы найти новое хранилище сыра. По мере развития сюжета этой притчи Джонсон выделяет некоторые мудрые мысли, как бы напоминая руководителям компаний, что изменения (и неопределенность) всегда будут иметь место, и успешный бизнес должен учитывать эти неизбежные изменения, чтобы своевременно к ним приспособиться.

Оставим в стороне вопрос о том, насколько необходимо руководителям следить за изменениями в своем бизнесе. Нас в этой главе больше интересует суть притчи. Как мы реагируем на изменения в мире и откуда узнаём, как лучше всего отвечать на неопределенность? В технических терминах такое «изменение» называется погрешностью предсказания – сыр больше не находится там, где ожидалось, отсюда и ошибка. Поскольку мир полон неопределенности, не стоит удивляться тому, что мозг припрятал несколько козырей, чтобы с готовностью отвечать на изменяющиеся условия. Когда наша жизнь или пусть даже хорошо приготовленное блюдо ставится на карту, нам нужно использовать эти козыри, чтобы перенастроить контингенции в свою пользу.

Да решай же наконец! Возвращение к нейроэкономике

В главе 2 я ввела базовые понятия нейроэкономики, но дополнительную информацию приберегла для этой главы, решив, что она легче усвоится после того, как читатель познакомится с работой мозга в предыдущей главе. Конечно, с помощью этой новой развивающейся области нейронауки нам предстоит узнать о расчете контингенций еще очень многое. Как я уже говорила, нейроэкономика довольно точно определила, как мы принимаем решения, когда стоим перед выбором из двух или более конкурирующих вариантов. Например, как мы решаем, что заказать на обед, когда видим в меню пятнадцать разных вкусных блюд? Как правило, в такой ситуации сложно сделать выбор, поскольку слишком много чертовски привлекательных вариантов. Кому нужны пятнадцать блюд на ланч? Разве наши предки сталкивались с такими трудными решениями? По мнению пионера нейроэкономики Пола Глимчера, богатство выбора снижает нашу способность принимать окончательное решение при оценке важности каждого отдельного варианта. Нейронная активность коры на топографической карте перетекает из одной области в другую, что, например, вызывает некоторую растерянность у вашего приятеля, когда он изучает ресторанное меню с выбором блюд. И прежде чем воскликнуть «Да решай же наконец!», постарайтесь понять, что ресторан, предоставив такой богатый выбор, серьезно осложнил работу нейронных цепей вашего приятеля, отвечающих за принятие решений[106]106
  Glimcher P. W. Decisions, decisions, decisions: choosing a biological theory of choice // Neuron. 2002. Vol. 36. P. 323–332; Levy I., Lazzaro S. C., Rutledge R. B., Glimcher P. W. Choice from non-choice: predicting consumer preferences from blood oxygenation level-dependent signals obtained during passive viewing // Journal of Neuroscience. 2011. Vol. 31. P. 118–125.


[Закрыть].

Результаты нейроэкономических исследований, в которых изучались предпочтения апельсинов яблокам, показали активность определенных областей мозга, потому что вам больше нравились апельсины, чем яблоки, по крайней мере в тот момент, когда принималось такое решение. Если вы помните эксперимент, проведенный с кока-колой и пепси, описанный в главе 2, то в принятии решения тогда была задействована задняя теменная область конечного мозга, то есть его кора. Дальнейшее исследование, в котором обезьянам нужно было сделать выбор в условиях неопределенной задачи, указало на включение более ограниченной зоны мозга, отвечающей за принятие решения в ситуации неопределенности. Этот участок располагается в пределах теменной, или пристеночной, коры и называется боковой внутритеменной зоной. Она выступает в роли поведенческого директора, поскольку подводит к самым значимым стимулам и реакциям[107]107
  Glimcher P. W. Decisions, Uncertainty, and the Brain. Cambridge, MA: MIT Press, 2004.


[Закрыть].

Обработка возможных вариантов и ценностей в задачах нейроэкономики называется вычислением полезности[108]108
  Sanfey A. G., Loewenstein G., McClure S. M., Cohen J. D. Neuroeconomics: cross-currents in research on decision-making // TRENDS in Cognitive Sciences. 2006. Vol. 10. P. 108–116; Glimcher P. W., Dorris M. C., Bayer H. M. Physiological utility theory and the neuroeconomics of choice // Games and Economic Behavior. 2005. Vol. 52. P. 213–256.


[Закрыть]. Исследование Глимчера показало, что при выборе, например, между книгой и DVD-диском помимо боковой внутритеменной области коры человек задействует еще две области мозга. Медиальная префронтальная кора (также задействованная в исследовании с кока-колой и пепси) и зона вокруг центра удовольствия мозга – вентральной области покрышки – особенно важны в определении ценности конкретных опций выбора, и именно они отвечают за оценку предметов потребления[109]109
  Levy I., Lazzaro S. C., Rutledge R. B., Glimcher P. W. Choice from non-choice. P. 118–125.


[Закрыть]. Другой компонент эмоциональной системы мозга – миндалина – известен тем, что участвует в возникновении чувства страха, а также влияет на принимаемые решения, сообщаясь с медиальной префронтальной корой[110]110
  Gutnik L. A., Hakimzada A. F., Yoskowitz N. A., Patel V. L. The role of emotion in decision-making: a cognitive neuroeconomic approach towards understanding sexual risk behavior // Journal of Biomedical Informatics. 2006. Vol. 39. P. 720–736.


[Закрыть]. Следовательно, игроками в коре мозга, участвующими в принятии решений, управляют подкорковые эмоциональные области, в частности те, которые связаны с вознаграждением и страхом. Однако выбор решения может оказаться куда сложнее, если вы вместо бургера с картофелем заказываете салат. В этой ситуации активируется другая относительно недавно развившаяся область мозга – дорсолатеральная префронтальная кора. Именно она помогает вам подавить желание схватить бургер и картофель, потому что вы стараетесь употреблять низкокалорийную еду, особенно когда садитесь на диету[111]111
  Hege M. A., Preissl H., Krunoslav T. S. Magnetoencephalographic signatures of right prefrontal cortex involvement in response inhibition // Human Brain Mapping. 2014. Vol. 35. P. 5236–5248; Kadota H., Sekiguchi H., Takeuchi S., Miyazaki M., Kohno Y., Nakajima Y. The role of the dorsolateral prefrontal cortex in the inhibition of stereotyped responses // Experimental Brain Research. 2010. Vol. 203. P. 595–600.


[Закрыть]. Главные области коры, участвующие в принятии решений, показаны на рис. 7. Интегрированная работа этих областей, способствующая принятию адаптивного решения в ситуации неопределенности, обеспечивает нисходящую обработку информации. Хотя активные действия по принятию решений обрабатываются во множественных корковых и подкорковых областях мозга, в более сложной схеме принятия решений и поведенческих реакций в условиях реального мира подобные лабораторные упражнения попадают в категорию простых выборов.

Рис. 7. Созерцание областей мозга, отвечающих за выбор решения. Во многих реакциях задействуются разные области мозга, что далеко от представлений о специфичности их функций, предложенных в ходе ранних попыток исследования мозга, таких как френология. Принятие решений требует участия и объединения многих участков мозга, расположенных в коре. В этой главе уже упоминались эти области: медиальная префронтальная кора (medial prefrontal cortex, mPFC), орбитофронтальная кора (orbitofrontal cortex, OFC), дорсолатеральная префронтальная кора (dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC), боковая межтеменная кора (lateral intraparietal cortex, LIP) и задняя теменная кора (posterior parietal cortex, PPC). Рисунок Билла Нельсона (Bill Nelson)

Возникновению нейроэкономики предшествовало исследование процесса принятия решений, которое было удостоено Нобелевской премии. Оно было проведено Даниэлем Канеманом и Амосом Тверски, которые вместе работали в Стэнфордском университете. Канеман писал о быстром и медленном мышлении[112]112
  Подробнее о нерациональности принимаемых человеком интуитивных решений можно прочитать в книге нобелевского лауреата Даниэля Канемана «Думай медленно… Решай быстро».


[Закрыть], о котором я уже упоминала в главе 2. Классическое исследование, проведенное Канеманом и Тверски, выявило устойчивые ошибки при построении мыслительных стратегий, когда решение принималось в тестовом формате при множественном выборе. Например, вам говорят, что некую группу людей на 70 % составляют учителя и на 30 % – юристы. Затем вам в общих чертах описывают молодого специалиста и просят угадать его профессию. В данном случае тот факт, что группа на 70 % состоит из учителей, на самом деле не влияет на вашу догадку. Но поскольку нет подсказок, что молодой специалист – юрист, то логично ответить, что он учитель, поскольку в группе их намного больше. Но многие рассуждают совсем не так. Некоторые полагают, что обладают особой проницательностью и видят нечто, более подходящее юристу, и делают именно такой выбор, игнорируя предварительную информацию, которая должна была бы повлиять на вероятный результат[113]113
  Tversky A., Kahneman D. Judgment under uncertainty: heuristics and biases // Science. 1974. Vol. 185. P. 1124–1131.


[Закрыть].

В книге «Новая поведенческая экономика» поведенческий экономист из Чикагского университета и нобелевский лауреат Ричард Талер отметил интересную ошибку в принятии решения у своих студентов, связанную с количеством набранных баллов за промежуточный экзамен в одной из групп. Студенты проходили тест на определение усвояемости ими материала. По окончании теста, в котором за 80 баллов профессор ставил отметку «отлично», а за 65 баллов и выше – «хорошо», средний балл составил 72 из 100 возможных, что вызвало недовольство у студентов.

Профессор провел еще один эксперимент, добавив к тесту новые вопросы и увеличив максимальное количество баллов до 137. Средний балл вырос до 96. И хотя в процентном отношении результаты тестов почти не отличались, на сей раз студенты были очень довольны. На слух большее количество набранных баллов воспринималось лучше, и лучше воспринималось также решение, по которому вымышленный молодой человек был скорее юристом, чем учителем, независимо от того, что предлагал расчет вероятностей. К такой нерациональной форме потребительского поведения привели и результаты совместной работы Талера и Канемана[114]114
  Thayer R. H. Misbehaving. N. Y.: W. W. Norton and Company, Inc., 2015.


[Закрыть].

Хотя определенные Канеманом и Тверски непредсказуемые практики, связанные с решением задач, и интересные данные, которые предоставляет нейроэкономика, очень увлекательны, в центр этой главы и всей книги помещены события, которые приводят к точкам принятия решения, а не к тому, что происходит в конкретный момент. Как жизнь приводит нас к разным ценностям, влияет на наш выбор апельсина вместо яблока? Мы должны принять в жизни так много важных решений, выходящих за рамки вынужденного выбора и относящихся к сложным решениям, не имеющим ясной подсказки в виде символа или объекта. В какой момент наши контингентные калькуляторы решают, что нынешняя работа ничего не приносит и пора подумать о карьерных изменениях?[115]115
  Glimcher P. W., Dorris M. C., Bayer H. M. Physiological utility theory and the neuroeconomics of choice // Games and Economic Behavior. 2005. Vol. 52. P. 213–256.


[Закрыть]. Подобные решения сильно отличаются от определения профессии у придуманного персонажа (юрист или учитель?) в вымышленной группе. Именно прошлый опыт, ведущий к точке принятия решения, влияет на последующие вероятностные расчеты, независимо от того, решает ли кто-то вынужденную одномоментную задачу, делая специфический заказ баристе из Starbucks, или принимает гораздо более «важное» решение, например при покупке обручального кольца с бриллиантом и преподнесении его дорогому человеку.

Хотя индивидуальная эмпирическая предыстория не всегда подчеркивается в нейроэкономических исследованиях, само понятие существует достаточно давно. В начале XX века Эдвард Толмен, психолог-экспериментатор, который долгое время работал в Калифорнийском университете в Беркли, ввел в область психологии термин «латентное научение». Его эксперименты с крысами и лабиринтами позволили предположить, что крысы не нуждались в вознаграждении, чтобы накапливать информацию об окружающей среде; напротив, они развивали когнитивные карты своих миров, просто исследуя их. Например, в его экспериментах поведение одной группы крыс, которой позволялось исследовать лабиринт без соответствующего вознаграждения, сравнивали с поведением тех животных, передвижения которых в том же лабиринте были предельно мотивированы. В ходе эксперимента выяснилось, что в экспериментах с подкреплением животные в обеих группах действовали примерно одинаково. Как только крысы поняли, что в кормушке появилось желанное вознаграждение, они воспользовались своим предыдущим опытом исследования лабиринта. Как и в истории со Сниффи и Скарри, лабораторные крысы Толмена показали, что они исследуют окружающую обстановку даже без вознаграждения, которое пионеры бихевиоризма называли обязательной составляющей обучения[116]116
  Hothersall D. History of Psychology. Boston: McGraw Hill, 1995.


[Закрыть]. Тем не менее исследование роли эмпирической предыстории в процессе обучения было отложено на многие годы, пока ученые, исследующие поведение и познание, наконец не объединили свои усилия.

В известной песне рок-группы Talking Heads есть слова «Как я сюда попал?». Они как нельзя лучше подходят нейробиологам, которые изучают вопрос о том, как человеческий мозг приобрел способность выдавать моментальную реакцию и как он к этому пришел. Эксперименты Толмена и действия умных мышек из книги «Где мой сыр?» можно сравнить с тем, как мы нажимаем определенные нейронные кнопки, которые руководят нашими реакциями в специфических ситуациях. Если регулярно нажимать такие нейронные кнопки, то возникнет нейронная сеть – готовый «плейлист» для мозга. Нейронные сети состоят из координированных нейронных реакций на различные стимулы окружающего мира, что, в свою очередь, формирует нашу личность, привычки и мечты о будущем. В отличие от лабораторных сценариев принятия решений наши жизни состоят из сложных вопросов, для решения которых нужны пласты жизненного опыта. Этот жизненный опыт – накопленный человеком капитал контингенций – преобразует нейронные сети мозга, и по мере расчета специфических вероятностей он оказывает влияние как на наши решения, так и на наши действия.

В меняющемся мире жизненный опыт разных людей сильно отличается, но этот опыт, безусловно, влияет на ценности, упрочившиеся в нейронных сетях мозга. И сложно найти аргументы против фразы «И так было всегда» из упомянутой песни рок-группы Talking Heads, что никак не соответствует состоянию нашего мозга в некое конкретное время. Наше нейронное «железо» и связанные с ним функции изменяются каждую секунду, иначе мозг, который остается таким, «каким был всегда», не мог бы адаптироваться к изменяющейся обстановке, и в конечном итоге это не позволило бы человеку бороться за выживание. Чтобы узнать, как прошлый опыт влияет на наши ценности и последующие решения и реакции (на профессиональном жаргоне – на контингенции реакции-результата), мне пришлось обратиться к давним деловым партнерам – крысам. Именно они могли бы подсказать, как основанные на прошлом опыте расчеты контингенций позволяют нам в течение жизни принимать стратегически важные решения и предпринимать необходимые действия. Неудивительно, что крысы не разочаровали.

Кто украл мои фруктовые колечки?

В прошлом веке ученые создали много умных приборов и придумали множество хитроумных экспериментов, чтобы выяснить, какие способности к обучению есть у разных животных. Вначале подобные опыты ограничивались лабиринтами различной сложности. В свое время в журнале Slate была напечатана увлекательная статья журналиста Даниэля Энгбера, посвященная истории упадка интереса к таким экспериментам с грызунами. Но поначалу такие опыты были весьма популярны, а самый первый лабиринт был придуман в Университете Кларка исследователем Уиллардом Смоллом. Созданный по образцу детально продуманного английского Хэмптон-Кортского садового лабиринта, этот первый экспериментальный лабиринт был огромен, не уступая по размеру помещениям в современных лабораториях (183 × 244 см), и включал открытое пространство в середине и шесть тупиков, которые грызуны должны были исследовать. В тот ранний период Смолла интересовало то, как крысы исследуют лабиринт и чему учатся. Хотя в подобные условия помещались и другие животные, именно крысы стали самыми популярными лабораторными животными, которые стали прочно ассоциироваться с лабиринтами. Пионер бихевиоризма Джон Б. Уотсон из Чикагского университета для своей диссертации проводил эксперименты с грызунами именно в лабиринте. Снизив у одних животных зрение, а у других слух, он хотел выяснить, смогут ли крысы при таких ограничениях ориентироваться в лабиринте, и обнаружил, что животные сохранили эту способность[117]117
  Engber D. The end of the maze // Slate. 2011. URL: http://www.slate.com/articles/health_and_science/the_mouse_trap/2011/11/rat_mazes_and_mouse_mazes_a_history_.html


[Закрыть].

Существует множество вариантов лабиринтов для грызунов, но сегодня ученые чаще всего используют водный лабиринт Морриса со скрытой платформой, расположенной в специальном секторе круглого бассейна, к которой и должны плыть крысы. Для измерения уровня тревожности была разработана конструкция, известная как приподнятый крестообразный лабиринт, она подвешена над полом и имеет два открытых и два закрытых рукава. Когда на лабораторных сценах стали появляться различные пространственные лабиринты, в 1920-х годах Б. Ф. Скиннер изобрел высокомеханизированную и странную оперантную камеру, или камеру оперантного обусловливания. Учитывая, как быстро крыса обучалась ориентироваться в лабиринте, нажатие на нужный рычаг казалось гораздо более эффективным для оценки обучения с подкреплением, а именно это интересовало Скиннера. Будучи пионером-бихевиористом и бихевиористом-минималистом, Скиннер, несомненно, упрощал поведение крысы в заданиях, которые он придумывал.

Дух первых крысиных лабиринтов и тестов для обучения грызунов сохранился и в моей лаборатории, присутствует он и в конструкции сухого лабиринта, который я разработала на основе пространственного лабиринта Рея Кеснера из Университета Юты[118]118
  Lee I., Hunsaker M. R., Kesner R. P. The role of hippocampal subregions in detecting spatial novelty // Behavioral Neuroscience. 2005. Vol. 119. P. 145–153.


[Закрыть]. Меня меньше интересует способность крыс преодолевать пространственные препятствия, я сконцентрирована на оценке ошибок в предсказаниях и реакциях на неопределенность – именно это я считаю «главным вопросом» в области поведения. Буду до конца откровенна: моя способность ориентироваться в пространстве оставляет желать лучшего, поэтому неудивительно, что меня не слишком-то радует перспектива связывать пространственное ориентирование с общим интеллектуальным уровнем. Но умение ориентироваться в пространстве очень важно крысам для выживания, поэтому при оценке их способности к обучению такая стратегия действительно уместна.

В качестве примера приведу протокол прохода через сухой лабиринт. Как и первые лабиринты, это большое круглое сооружение составляет примерно 180 см в диаметре. Пол засыпан обычной лабораторной подстилкой – сухой кукурузной стружкой, стены примерно 30 см в высоту, так что животные не могут выпрыгнуть (по крайней мере, не предполагается, что они будут выпрыгивать). По периметру лабиринта расположены восемь небольших пластиковых стаканов, прикрепленных к полу, так что во время эксперимента они фиксированы на месте. В первый день опыта крысам насыпают немного фруктовых колечек в каждый стаканчик и оставляют их на десять минут, чтобы они смогли осмотреться и ознакомиться с устройством.

Хотя крысы, участвовавшие в этом эксперименте, ранее уже были знакомы с фруктовыми колечками, их обеспокоенность новой средой не позволила им тут же наброситься на лакомство. Но даже если животные не притрагивались к еде в первый день, они исследовали новую среду и наверняка отмечали расположение стаканчиков с колечками. На следующий день лакомство было положено не во все стаканчики – так мы дали крысам понять, что источник не всегда наполнен едой. На третий и последний день адаптации лакомство оказалось только в двух стаканах. Следующий день стал решающим днем тестирования, поскольку на сей раз в лабиринте был оставлен только ОДИН стаканчик с едой. Начиная с этого дня и в течение еще трех дней мы с разных позиций на 3 минуты запускали крыс в лабиринт. По ходу опыта мои ассистенты записывали, как быстро животные находили вознаграждение, а также фиксировали дополнительные поведенческие акты, такие как исследование других источников, груминг или попытка сбежать из лабиринта. Как вы можете догадаться, к третьему дню эти крысы «врубались» и, как правило, сразу направлялись к стаканчику с лакомством, не испытывая ни малейших сложностей с ориентированием.

Такое обучение и тестирование крыс – лишь первый шаг к тому, что мне на самом деле интересно изучить. После того как были проведены все тесты, мы поставили еще один эксперимент и запустили грызунов в уже знакомый лабиринт, но убрали из него ВСЕ стаканчики с лакомством. Впервые за крысиную «карьеру» во всем лабиринте не было ни одного фруктового колечка. Конечно, крысы не произносили этого вслух, но в воздухе буквально висело: «Кто украл мои фруктовые колечки?» Так мы создали погрешность предсказания, похожую на ту, с которой сталкивались Хем, Хо, Сниф и Скарри. И здесь возникал вопрос: какой стратегией они воспользуются? Стратегией Хема и Хо – пассивных, нерешительных маленьких человечков? Или стратегией Сниффа и Скарри – изобретательных мышек, трудолюбиво собиравших информацию?

Я никогда не устану наблюдать за крысами. Что они будут делать? В водном лабиринте Морриса, когда в ходе аналогичного теста платформу убирали, наиболее разумным казалось остаться плавать в том секторе, где изначально располагалась платформа, рассуждая так: «Она была здесь еще вчера… она должна быть здесь… где же эта чертова платформа?» Действительно, столь настойчивый поиск в одной области подтверждает, что крыса помнила расположение платформы, так что такая стратегия вполне уместна, если вы исследуете память. Но нас интересовали более сложные принятия решений и обработка вероятностей, поэтому мы наблюдали за крысами и ждали, что же они нам сообщат. Крысы, более устойчивые к стрессу и в других ситуациях демонстрировавшие более адаптивное поведение, использовали несколько стратегий, пытаясь разрешить возникшую проблему. Разумеется, они прежде всего направлялись к тому месту, где ранее находилось лакомство, как это делали Хем и Хо, но, тщательно исследовав участок и убедившись, что еды больше нет, они применяли другой подход, больше похожий на поведение Сниффа и Скарри. Мы отмечали и такую тактику – крысы обследовали и те места, в которых еда находилась во время обучения. Хотя некоторые исследователи считают такое поведение ошибочным, на мой взгляд, оно вполне разумно, ведь фруктовые колечки попеременно оказывались во всех источниках. Другие крысы вставали на задние лапки, словно пытаясь лучше осмотреться и найти подсказку, где может быть угощение. Такое поведение напоминает Сниффа и Скарри, которые искали потерянную сырную базу, и, по-видимому, самые умные грызуны – это те, которые, столкнувшись с погрешностью предсказаний, использовали наибольшее количество стратегий. Я представляю, как у крыс крутятся шестеренки контингенций, особенно если перед запуском в лабиринт с фруктовыми колечками их «обучить» в «учебном лагере контингенций».