«Вселенной зачем-то нужны существа, которые способны её понять»: нейробиологи — о том, какие тайны скрывает наш мозг

Московский институт психоанализа провёл «Большой биологический лекторий» — серию лекций о современной биологии и её перспективах. В его рамках 31 мая 2023 года состоялась дискуссия о вызовах и проблемах когнитивной нейробиологии — науки о мозге. О том, как развивается это направление и чего ждать от него в будущем, рассказывали Татьяна Черниговская, Александр Асмолов и Ольга Сварник.

Запись дискуссии выложена на канале Московского института психоанализа, а мы сделали её конспект.

Татьяна Черниговская

Профессор и заведующая лаборатории когнитивных исследований СПбГУ.

Александр Асмолов

Доктор психологических наук, профессор, академик РАО.

Ольга Сварник

Декан факультета наук о жизни и заведующая кафедрой Московского института психоанализа.

Какие вызовы нейробиологи считают самыми серьёзными

В изучении мозга учёные оказались в парадоксальной ситуации. Кажется, что чем больше появляется достоверной информации о работе нашего главного органа, тем менее ясной становится общая картина.

Знаний накоплено очень много, но учёные не уверены, что могут корректно ответить на главные вопросы: как и почему работает наш мозг. Более того, исследователям кажется, что вопросов у них пока гораздо больше, чем ответов.

Мозг — самая сложная система

Это самый первый и серьёзный вызов. Учёные доказали, что ни одна система не может изучать другую, если вторая устроена более сложно, чем первая. Если вторая проще — нет проблем. Но сегодня исследователи не знают ни одной системы, которая была бы сложнее мозга. Поэтому изучать его труднее, чем любой другой объект нашего мира. По крайней мере, так считают нейробиологи.

Есть некоторое безумие в том, чтобы мозгом вообще заниматься из-за, казалось бы, безнадёжности этой истории. Почему мы всё-таки это делаем? Во-первых — потому что интересно. И во-вторых, и в-сотых — потому что интересно и невозможно удержаться.

Татьяна Черниговская

Мозг бесполезно исследовать только с помощью инструментов

Что такое мозг? Вроде бы очень простой вопрос. С одной стороны, в любом учебнике по анатомии мы найдём ответ. С другой, если спросить об этом нейробиологов — особенно тех, кто давно занимается исследованиями, они ответят: «Не знаю».

Мозг — это, конечно же, физический объект, который имеет точно измеряемый вес и объём. Можно сказать, что это орган, который состоит из множества нейронов. Когда-то считалось, что их около 100 миллиардов. Сегодня, получив результаты новых исследований, нейробиологи остановились на более скромных цифрах: 85–86 миллиардов.

Но это число, пусть и более точное, чем учёные предполагали раньше, никак не помогает разобраться в том, как работает наш главный орган. Не объясняет, как мы видим мир, как принимаем решения, какие мотивы побуждают нас делать тот или иной выбор.

Может быть, эти нейроны объединились в гигантскую сеть. В систему, которая гораздо больше, чем простая сумма её составляющих. Но ни подсчёт нейронов, ни другие результаты, которые учёные получают с помощью самых разных суперсовременных приборов, не помогают разобраться, как устроено наше мышление.

Тем более инструментальные исследования не покажут, как происходит процесс творчества. Никто пока не придумал, как узнать, откуда в уме учёных появляются гениальные идеи, как к художникам или музыкантам приходит вдохновение. И вообще — что такое вдохновение, как оно измеряется? Спектрометрами и сканерами этого никак не определить.

Чем больше мы знаем, тем меньше нам понятно. Предположим, у меня лучший на свете томограф, которого ещё нет, но который я вообразила. Он мне выдаст много тонн цифр. И что с ними делать? Дальше начинается интерпретация, и вот тут опасность.

Татьяна Черниговская

Цифры есть, их очень много. Появляются новые исследования, которые тоже нужно изучить и встроить в единую модель. Но проблема в том, что пока нет теории мозга, которая объединила бы все полученные результаты. Её ещё предстоит создать. И это одна из главных задач современных нейробиологов.

У мозга гораздо больше возможностей, чем мы можем представить

Один из вроде бы простых вопросов: как маленькие дети учатся говорить? Материала для исследований — сколько угодно, потому что малыши есть везде. Каждый из здоровых детей рано или поздно начинает разговаривать. Но как мозг справляется с этой задачей — учёным до конца не известно.

Да, малыш слышит, как общаются взрослые. Но вербальной информации он получает не очень много. По расчётам некоторых исследователей, ребёнку понадобилось бы около 120 лет, чтобы научиться говорить так же, как и окружающие. Более того, многие взрослые вокруг него говорят с ошибками. Они могут не очень правильно строить предложения, не совсем чётко произносят слова.

Казалось бы, слишком много погрешностей. Но ребёнок за короткое время всё равно осваивает речевые правила. В итоге он легко понимает окружающих и сам может сообщить им всё, что захочет.

Его мозг умудряется из этого хаотического и в том числе испорченного инпута вывести не что-нибудь, а законы языка.

Татьяна Черниговская

Возможно, в нашем мозгу есть какие-то языковые модули, встроенные с рождения, — именно они помогают усвоить грамматику. А может, нет никаких врождённых структур — просто мозг умеет обрабатывает информацию гораздо быстрее, чем кажется исследователям.

Но на вопрос, как люди учатся говорить, пока нет окончательного ответа. Известно лишь, что нейронные сети используют совсем другой принцип обучения, чем человек.

Какие знания из других областей науки помогают нейробиологам

Чтобы решать задачи, которых сегодня накопилось немало, нужны инструменты и информация из других сфер человеческого знания. Вот основные направления, в которых важно разбираться нейробиологам:

• Процессы внутриутробного развития человека. Нужно изучить, как формируется мозг младенца, какую информацию он способен получать и обрабатывать. Например, чтобы понять, как формируется речь, хорошо бы знать, способен ли малыш слышать маму и окружающих людей и как он воспринимает их голоса.
• Детская психология. Важно знать, как ребёнок взаимодействует с миром и как усваивает новые знания.
• Другие направления психологии. Именно психологи помогут понять, почему, например, человек не может приняться за работу раньше, чем увидит приближение дедлайна. И почему в таком состоянии он продуктивен, генерирует отличные идеи и работает быстро. А если спокоен и никуда не спешит — результат получается заметно хуже. И это лишь одна из множества загадок.
• Лингвистика. Знание законов языка позволит понять, как формируется грамотная речь.
• Обучение нейросетей. AI — совсем другой вид интеллекта, не похожий на наш. Но стоит знать, какие методы накопления и обработки информации существуют и эффективно работают.
• Математика. При исследовании мозга необходимы точные расчёты и основанные на них выводы.
• Гуманитарные науки и искусство. Здесь используется не алгоритмический тип познания, как в технических разделах знания, а совсем другой. В гуманитарных сферах свои правила, которые не переводятся на язык формул. Литература — совершенно иной тип взаимодействия с миром, чем математика. А музыка, живопись, танец вообще создают особый, невербальный язык. В нём нет слов, но мы понимаем друг друга на уровне образов и эмоций.
• История. В ней много интересного, но стоит обратить особое внимание на жизнь и творчество гениев. Может быть, учёные смогут понять, как именно рождались их революционные идеи, какая цепь мыслей и ассоциаций помогала творцам создавать шедевры. Это не поможет повторить процесс творчества, но прояснит механизмы работы человеческого мозга.
• Философия. Это одна из важнейших наук, без которых нейробиологам не обойтись. Нельзя изучать мозг, не понимая, кто такой человек, что он делает на планете, зачем вообще живёт.

На какой вопрос может ответить мозг? Вот мы его открываем и хотим посмотреть внутрь. Мы не видим деепричастий или задумки Ван Гога. Нейрон не знает, что он находится внутри нас. И тончайшие связи между разными уровнями рассмотрения кажутся мне каким-то чудом, волшебством.

Ольга Сварник

Не каждый нейробиолог может быть специалистом во всех этих направлениях. Но разбираться в них, чтобы понимать, как анализировать и применять полученные профильными учёными результаты, исследователю мозга необходимо. А ещё работа нейробиологов напоминает классическое детективное расследование. Поэтому учёным есть чему поучиться у главных героев жанра — например, у мисс Марпл или Эркюля Пуаро.

Каких успехов уже добились нейробиологи

Вот лишь одно из множества открытий. Оказывается, наш мозг не разделён на части, каждая из которых отвечает за свою жизненную сферу и не вмешивается в работу других, как считалось раньше.

В информационном пространстве была очень популярной идея о двух разных полушариях. Левое по этой теории отвечало за логику, а правое — за интуицию, вдохновение, эмоции. Но оказалось, что всё не так просто, и мозг — единое целое.

Одно из доказательств этой гипотезы: базы данных в мозгу пересекаются между собой. Например, образ кофейной чашки может одновременно находиться в разделах «фарфор», «красота», «напитки», «то, что бьётся», «всё на букву Ч». Это очень упрощённый пример, но мозг работает именно по такому принципу.

Сейчас никто не будет говорить о местах в мозгу, которые занимаются одно — ложкой, другое — вилкой, a третье — кофейной чашкой. Идея локалиционизма сменилась, если очень грубо говорить, идеей коннекционизма.

Татьяна Черниговская

Но и тут есть противоречия. С одной стороны, мозг работает как единое устройство. И если, например, поместить человека в томограф и давать ему речевые задания, то активной будет не одна зона, а гораздо больше. Но, с другой стороны, если повредить при травме или операции всего лишь одну зону мозга, человек перестаёт говорить. Поэтому теория коннекционизма тоже далека от завершения.

Чего нейробиологи хотят добиться в будущем

Учёные, исследующие мозг, немного поэты. Например, они считают, что каждый нейрон мозга — часть единого целого, но он не знает об этом. Может быть, и каждый человек, как и нейрон, тоже всего лишь деталь чего-то намного большего, чем мы можем себе представить.

Сказать, что мы — это наш мозг, это всё равно что сказать, цитирую: любая картина — это всего-навсего краска.

Александр Асмолов

Может быть, нейробиологи помогут человечеству разобраться, зачем мы нужны Вселенной и какую роль в ней играем. Ведь работа мозга не ограничивается обеспечением выживания, поиском пищи и созданием комфортных условий для себя и остальных. Мозг способен решать задачи гораздо серьёзнее, чем бытовые.

Но в природе ничего не возникает просто так: если есть способность, значит, непременно найдётся, где её применить. Более того — обязательно возникнет необходимость воспользоваться уникальным умением.

Много лет назад я сама себе сказала: Вселенной стало скучно. Ей хочется в зеркало поглядеться, ей хочется с кем-то побеседовать. Вселенной зачем-то нужны существа, которые способны её понять.

Татьяна Черниговская