Текст книги "Мозг. Инструкция пользователя"

4.4. Интеллект

Вместе с памятью, несущей в себе прошлое, и пластичностью, прозревающей будущее, из желатиноподобного «влажного софта» мозга выныривает интеллект – грандиозный, непревзойденный дар, удивительное продолжение центральной нервной системы вида sapiens sapiens.

Дать определение понятию интеллекта не так-то просто. Можно обобщить все, что мы о нем знаем, следующими словами: это способность воспринимать состояние окружающей среды с помощью органов чувств, обрабатывать информацию и пользоваться полученными выводами в иных обстоятельствах. Интеллект не является исключительно человеческим свойством. Им обладают не только приматы и млекопитающие, но и иные живые существа на Земле. Миллиарды лет естественного отбора снабдили интеллектом разного уровня многих представителей фауны и даже флоры нашей планеты. Однако именно млекопитающие и приматы в борьбе за выживание умудрились получить самый высокий.

Социальные связи, орудия труда, речь, возникшая в какой-то момент письменность постепенно усложнялись в процессе выделения из рода Homo (примерно 2,5 млн лет назад) вида Homo sapiens (200 тысяч лет назад) и подвида Homo sapiens sapiens (50 тысяч лет назад), пока интеллектуальная мощь не поднялась до уровня воображения Леонардо, вдохновения Баха, логики Гегеля. Другими словами, способности к общению-пониманию-обучению-творчеству, развиваясь под воздействием эволюции и сами на себя воздействуя, породили науку и искусство, музыку и философию.

Таким образом, человеческий интеллект должен обязательно включать в себя понимание, способность к обучению, самосознание, творчество, логику и способность к решению задач, адаптируясь ко всевозрастающей сложности окружающего мира. Не так давно появилось деление собственно интеллекта на категории. Например, Даниэль Големан выделяет эмоциональный интеллект (способность видеть и интерпретировать чужие эмоции). Ховард Гарднер полагает, что существует девять типов интеллекта – натуралистический, музыкальный, логико-математический, межличностный (похож на эмоциональный), внутриличностный (взаимоотношения с самим собой), вербальный, экзистенциальный, телесно-кинестетический и визуально-пространственный.

В качестве неотъемлемой составляющей интеллекта следовало бы указать и сознание [см. стр. 144]. Однако научно-философское сообщество раздирают столь чудовищные разногласия по поводу определения этого понятия, что лучше о нем пока вообще забыть.

Порой человек поддается соблазну испытать чувство превосходства, глядя свысока на братьев наших меньших – животных, обитающих на нашей планете. В таких случаях ему следует вспоминать, что его интеллект развился в течение каких-то 50 тысяч лет. За эти годы человечество наращивало экспоненциально объем своих знаний – от глиняной таблички, на которой выбивались первые знаки, до кремниевых деталей процессоров в смартфоне. В 1468 году, в год смерти Иоганна Гутенберга, в Европе циркулировало от 150 до 180 экземпляров печатной Библии; сегодня же в день появляется не менее 10 миллионов страниц текста в Сети. Немалый шаг вперед, не правда ли?

Интеллект стал объектом ожесточенных дебатов между учеными, но самое неприятное – инструментом неравенства. Долгое время он ассоциировался исключительно с талантами (природным даром) или социальными классами (наследование). Идея постоянства, неизменности интеллекта особенно укрепилась в обществе в XIX веке, с распространением тестов для измерения умственных способностей (тесты IQ), часто использовавшихся для подкрепления теорий расового или этнического превосходства.

На самом деле психолог Альфред Бине, впервые применивший тест в 1904 году во французской школе, имел в виду совершенно другие цели и намерения. Бине как раз полагал, что интеллект – это здравый смысл, способность делать выводы и «способность адаптироваться к ситуации». Его задачей было обучение учителей помогать юным умам преодолевать трудности в обучении.

Спустя столетие у нас есть доказательства того, что точка зрения Бине была совершенно правильной: интеллект не является чем-то статичным, неподвижным и предопределенным. Одним из самых интересных доказательств считается так называемый эффект Флинна, названный по имени ученого, его открывшего (и частично потом опровергнутый). В течение последнего столетия показатель IQ населения земного шара постоянно рос. Мы умнее наших дедушек и бабушек, а те умнее прабабушек и прадедушек? Как такое возможно? Ведь генетическое наследие человека не могло измениться за столь короткий период. Решение этой загадки, если отбросить некоторые сомнения в адекватности методов измерения интеллекта, может крыться только в области культуры.

Наши предки, бывшие охотниками и собирателями до появления сельского хозяйства, использовали тем не менее примитивный язык, учились друг у друга организации племенного хозяйства и общества благодаря преимуществам коры головного мозга [см. стр. 70]. В наш век глобализации молодые мозги будущих членов человеческого общества располагают огромным разнообразием возможностей для получения знаний и развития творческих способностей, пополнения интеллектуального багажа. Сегодняшние дети настолько плотно окружены людьми (няня, детский сад, игры с друзьями) и технологиями (игрушки, книги, компьютер, планшет, видеоигры), что совершенно не удивительно, что вычислительная система, заложенная в них генетикой, постоянно усложняется и все добавляет новые модули.

Человеческий мозг породил культуру; однако и культура меняет мозг, в свою очередь. И сегодня уже никто не верит в то, что человеческий интеллект – это что-то неизменное и статичное. Наоборот, если человек вдруг поверит, что интеллект является даром судьбы, он рискует стать жертвой опасных стереотипов, невольно подпасть под влияние мифов о превосходстве расы, социального класса или пола [см. стр. 208]. И наоборот, многочисленные психологические эксперименты показывают, что, если человек верит в безграничность возможностей мозга, он и на самом деле может подняться до невиданных высот.

Психолог Кэрол Дьюик, почетный профессор Стэнфордского университета, провела эксперимент, чтобы доказать это предположение. Многие дети уверены, что ум и талант невозможно улучшить (так называемое стереотипное мышление). Однако если их убедить в том, что они на самом деле обладают «мышлением, ориентированным на творчество», результаты их учебы становятся поразительными.

Профессор Дьюик полагает: люди со стереотипным мышлением считают, что талант невозможно изменить – «либо он есть, либо его нет», и более или менее бессознательно воспринимают дополнительные усилия бесполезными и даже излишне утомительными. С помощью различных психологических стимулов, например замены системы оценок с «удовлетворительно/неудовлетворительно» на «доделал/еще нет», можно процесс обучения сделать более динамичным. Исследователь показала, что уйти от стереотипного мышления к творческому вполне возможно [см. стр. 179]. Мозг становится умнее, если верит, что способен стать умнее. И это правило действует не только в детстве, но и в любом возрасте.

Но где все-таки находятся границы нашего интеллекта? Сможет ли человеческий род увеличить свои возможности без помощи природной эволюции? Или же развитие умственных способностей жителей нашей планеты, прошедшее путь от зачатков нервной системы до абстрактного мышления, достигло своих пределов? Эволюция уже произвела многочисленные образцы различных видов интеллекта, у собак и мышей, у дельфинов и людей, и, похоже, именно людям предстоит продолжить ее работу. Если предположить, что технологический прогресс продолжится в таком же темпе еще достаточно длительное время, вполне вероятно создание машины с «человеческим уровнем интеллекта». Футурологи считают, что это произойдет примерно в 2050 году или даже ранее.

В любом случае даже если это случится на десяток лет позднее, эволюция интеллекта явно не собирается останавливаться на Homo sapiens sapiens; она продолжится в другой, электронной форме и в других вместилищах. Человечество как бы передает свое интеллектуальное наследство алгоритмам [см. стр. 261].

И еще. Современный уровень науки вполне допускает будущую конвергенцию биологического и цифрового интеллекта. Это будет нечто гораздо более сложное, чем сегодняшняя «добавленная реальность», но из этой же области – например, нейронный чип с интерфейсом, действующим внутри мозга [см. стр. 253]. Через некоторое время, учитывая, с какой скоростью сегодня развивается генетика, биологи смогут назвать гены, которые отличают человека от шимпанзе (среди 1,2 % разных). Прогресс генной инженерии (например, технологии CRISPRcas9, позволяющей копировать информацию хромосом) сделает возможными попытки исправить или усилить гены [см. стр. 257]. Эволюция интеллекта далека от завершения!

5. Установка системы

Природа создает мозг с предустановленными программами. Нет никакой необходимости в дополнительных деталях или настройках, чтобы он начал работать. Тем не менее ему требуется некий подготовительный период в первые годы жизни и дополнительный уход. Для правильной работы мозгу нужны регулярные поставки энергии в достаточном количестве (известной под названием «еда»), совершенно необходимы периодическая перезагрузка и восстановление (сон) и правильное функционирование всех периферических систем (физические упражнения). К тому же никаких гарантийных талонов на этот механизм нам никто не вручает [см. стр. 266].

По вопросам управляемого функционирования см. раздел «Панель управления», стр. 170.

По вопросам непроизвольного или полупроизвольного функционирования см. раздел «Работоспособность», стр. 114.

5.1. Начало жизни

Это одновременно и необыкновенное, и рядовое событие. Оно чудесно и таинственно. Почти совершенство, и при этом – нечто повседневное. Зарождение мозга – процесс, длящийся девять месяцев и предшествующий появлению на свет самого сложного и удивительного механизма в мире. Через три недели после таинства зарождения материнства, когда сама мама еще и не знает, что произошло, некоторые стволовые клетки уже начинают делиться и дифференцироваться. Это клетки эктодермы, внешнего слоя зародышевых клеток, образующих крошечный зародышевый лепесток, и они готовятся к специализации: из них образуются клетки эпидермиса, прообраза кожи, клетки зубной эмали и нейроны. На следующем этапе нейроэктодерма снова делится, чтобы построить так называемую нервную трубку, в которой начнется производство нейронов.

И вот монтажный конвейер запущен: новенькие нейроны начинают постепенно смещаться в сторону пункта назначения – они таинственным образом знают, куда им двигаться. И им предстоит долгий путь – ведь их размер 0,4 микрона мал даже в сравнении с эмбрионом длиной несколько сантиметров. Прибыв к месту работы, нейроны начинают типичную для себя деятельность: наращивают аксоны и дендриты, образуют первые зачатки синапсов. В течение последующих двух недель нейроны рождаются с невероятной скоростью 250 тысяч новых клеток в минуту, новые связи между ними образуются сотнями миллионов в минуту. Их миграция, которая должна преодолевать непрерывно растущие расстояния, принимает характер библейского исхода.

Тем не менее, несмотря на все усложняющуюся ситуацию, нейроны отлично знают, куда им двигаться и где остановиться: все указания записаны в удивительной инструкции по строительству человека, именуемой ДНК. Эта инструкция записана в каждой клетке организма. К концу девятого месяца деление и специализация клеток создадут крошечного человечка, настоящего, с крошечной печенью, маленьким сердчишком и микроскопическими легкими. И только мозг к моменту рождения обладает всеми необходимыми 8090 миллиардами нервных клеток, которые будут служить ему до конца жизни. В течение последующих 18–20 лет нейроны вырастут в размерах, их аксоны удлинятся и покроются миелином [см. стр. 32], потолстеют глиальные клетки [см. стр. 46]. Но их количество не изменится больше никогда; наоборот, с течением времени нейронов станет меньше [см. стр. 230]. Развитие нейронов делится, таким образом, всего на две стадии. На первом этапе оно не зависит от сенсорной активности: это период сборки, управляемый и условиями в мамином теле (мамино питание, сон, физическая активность, эмоции), и, самое главное, заложенными в ДНК инструкциями. На первом этапе трудится природа. А вот на втором этапе, не менее важном, развитие мозга зависит от активности сенсорных механизмов прямо с момента рождения, от взаимодействия с миром, тактильного, аудиовизуального, чувственного, – создающего, изменяющего и уничтожающего синапсы. Эти сенсорные механизмы и отличают человека от других живых существ. На втором этапе в процесс формирования мозга вступает культура.

5.2. Первые шаги

В тот момент, когда мозг отрывается от пуповины и начинает самостоятельную жизнь, в нем происходит сенсорная буря. Огромное количество фотонов света падает на нервные клетки сетчатки глаз, и сигналы отправляются в первичную зрительную кору в затылочной доле [см. стр. 78]. Материнский голос производит звуковые волны, которые, достигая внутреннего уха, превращаются в электрохимические сигналы, несущиеся в слуховую кору в височной доле [см. стр. 75]. Для того чтобы усвоить сенсорную информацию, нейроны начинают плодить синапсы [см. стр. 33]. Дендриты [см. стр. 30] вступают в контакт с терминалями аксонов других нервных клеток, в синаптической щели происходит взаимодействие аксонов [см. стр. 32] с другими дендритами. Так реализуется пластичность мозга [см. стр. 87].

Пластичность позволяет человеку учиться даже в зрелом возрасте, поэтому было бы логично предположить, что по прошествии лет, по мере увеличения объема знаний, количество синаптических связей достигнет максимальной величины. Но это не так!

Мозг обладает способностью к нейрогенезу, то есть к образованию новых нейронов, только во время внутриутробного развития, до первых месяцев жизни; однако в первые три года жизни образует максимальное количество синапсов. Согласно некоторым исследованиям, у малыша трех лет от роду в мозге действует около миллиона миллиардов контактов: каждый нейрон вступает в контакт с другим не менее 15 тысяч раз. У взрослого сохраняется примерно половина этих соединений. Очень любопытный выбор эволюции: вместо того чтобы накапливать связи, она предпочла создать их избыток, чтобы потом спокойно пожертвовать лишними.

Этот процесс называется синаптический прунинг. Он похож на действия садовника, обрезающего весной или осенью деревья и кусты. У мозга есть свой способ удалить лишние, не используемые связи и в то же время усилить те, что активно работают. Эта капитальная реорганизация растягивается на несколько лет, по крайней мере до конца подросткового возраста, она расправляется так же и с нейронами, которые не получают и не посылают информации, – поддерживать их жизнь более не имеет смысла.

Пластичность мозга позволяет перестроить систему нейронов и синапсов и в случае повреждения или потери одного из органов чувств. Тому есть масса примеров, когда при потере зрения его задачи берут на себя слух и осязание. И взрослому человеку структурные модификации в мозге, в меньших, конечно, масштабах, чем в детстве, позволяют прекрасно учиться новому. Но в детстве, сразу после рождения, воздействие внешней среды на формирование мозга играет решающую роль.

Сегодня превосходство мозга Homo sapiens над мозгом других видов выражается и в размерах (он не самый большой по абсолютным размерам, но самый большой по отношению к размерам тела), и в объеме коры, увеличенной за счет сильно выступающих лобных долей, выполняющих столь сложные задачи, как абстрактное мышление, речь, эмпатия и мораль.

На нашей планете нет других видов, у которых были бы столь длительные детство и отрочество, необходимые для развития интеллекта, сознания, самосознания [см. стр. 147]. Размеры мозга, развитие его коры и долгое детство связаны между собой неразрывно. Культура с эволюционной точки зрения возникла не просто так, а по необходимости: она позволяет развивать мозг наиболее эффективным образом, делает кору головного мозга способной решать чрезвычайно сложные задачи, для чего требуется достаточно длительный процесс обучения.

В результате качество и эффективность человеческого мозга во многом определяются обстановкой и взаимодействием с ближайшим окружением сразу после рождения его обладателя. Конечно, мозг конкретного человека следует генетическому коду, заложенному в его хромосомах, однако человеческим детенышам нужно намного больше внимания и заботы, чем любым другим малышам.

Уже долгие тысячи лет мужчины и женщины воспитывают детей. Но только в последние десятилетия наука смогла проникнуть в детали этого процесса, который позволяет выживать человечеству в постоянно меняющихся обстоятельствах. Биологи сделали еще одно важнейшее открытие в сфере развития мозга, связанное с периодами в развитии, именуемыми «критическими» [см. стр. 179].

Синапсы церебральных структур, ответственных за зрение и слух, закладываются в основном в первые два месяца после рождения. Синаптическая сеть для когнитивных функций, более сложных в управлении, формируется примерно в первые два года жизни. Таков стандартный порядок развития нейронных цепей; разные части мозга формируются с разной скоростью. При образовании синаптической сети зрения первыми образуются участки, распознающие цвет, форму и движение, и закладывают основы для формирования более сложных функций, таких как распознавание лиц и их выражений. Сегодняшняя наука утверждает, что в эти критические периоды открываются небывалые возможности для развития, однако и риск в эти периоды очень велик – тому есть примеры в истории.

Фридрих II, император Священной Римской империи, бегло говорил на шести языках. Он был увлечен наукой и знанием и верил, что когда-то существовал первородный язык, которому Бог научил Адама и Еву. Чтобы услышать этот праязык, он решил провести чудовищный эксперимент: он изолировал группу новорожденных и запретил кормилицам и няням разговаривать с ними. Результат был совершенно предсказуемым с сегодняшней точки зрения: несчастные детишки не заговорили вообще.

Развитие столь сложного церебрального аппарата, как человеческий мозг, должно сопровождаться нежной заботой и пристальным вниманием. Несмотря на то что проект нашего существа записан в наших генах и выполняется с математической точностью, для полноценного взросления нам нужна доброжелательная атмосфера и возможность получения собственного опыта. Человеческому детенышу необходимо соответствующее питание, полезные вещества без токсинов (как в период внутриутробного развития, так и в период грудного вскармливания) и здоровая внешняя среда без лишних стрессов. Сенсорная информация, довольно однообразная в утробе матери, сразу после рождения приобретает взрывной характер – улыбка, ласковый голос, приятный вкус и аромат молока, тепло объятий и проявления любви делают развитие в начальный критический период естественным и нормальным. Следующий критический период наступает, естественно, тогда, когда малыш отправляется в школу.

Исторический период и уровень культуры всегда влияли на методы обучения нового поколения. В начале XIX века, спустя столетия после жестокого эксперимента Фридриха II, никто не обращал особого внимания на умственное развитие детей – они росли сами по себе. Социальная и экономическая среда сама разделяла тех, кто имел возможность стимулировать развитие способностей – учился читать, имел возможность видеть произведения искусства, ходить в театр, и тех, кто таких возможностей не имел. Сегодня, наоборот, существуют специалисты, утверждающие, что критические периоды развития мозга заканчиваются до трех лет, и настаивают на сверхраннем обучении.

Тем не менее пока остается фактом то, что подавляющее количество систем обучения в школе не берут на вооружение вообще никакие достижения наук о нервной деятельности. По мнению ученых, к примеру, изучение второго языка следовало бы начинать в детском садике, никак не позднее.

5.3. Энергетические потребности

Человеческий мозг весит примерно 1,2 килограмма и составляет около 2 % веса тела, однако на его питание тратится 20–24 % энергии, вырабатываемой базальным метаболизмом, то есть обменом веществ в состоянии покоя. Конечно, цифры варьируются в зависимости от размеров тела, возраста, пола и общего состояния здоровья, однако следует отметить, что мозг – самая голодная часть нашего тела.

Тем не менее если принять базальный метаболизм за 1300 килокалорий, то в течение дня мы потребляем около 56 калорий в час, то есть 63 ватт/час. Мозг потребляет 20 %, то есть примерно 12,6 ватт/час, что соответствует потреблению энергии даже ниже, чем у старой лампы накаливания. При этом Watson, суперкомпьютер IBM, победивший в 2003 году в американской интеллектуальной телевикторине Jeopardy! (в России – «Своя игра»), потреблял 80 тысяч ватт в час [см. стр. 261]. Таким образом, мозг существенно более эффективен в энергетическом смысле.

Метаболизм клеток, отвечающих за память и интеллект, требует питательных веществ, периодов долгого отдыха и коротких – двигательной активности. Каждый пользователь церебральной машины должен помнить об этом, если не хочет утратить интеллект.