Философия запаха. О чем нос рассказывает мозгу

Подумайте о том, что наш мозг постоянно находится в состоянии разногласий с самим собой. Его «желания» и «нужды», по-видимому, не совпадают. Как идущая по следу собака, он все время находится в поиске информации. Отыскивая в окружающей среде нужные или новые фрагменты информации, мозг постоянно подстраивается под изменчивое состояние тела и психики (мир кажется другим, когда мы голодны или угрюмы). В то же время мозг ищет стабильности. Он хочет знать, что происходит, точнее, какой порядок вещей определяет весь этот информационный хаос внешнего мира, с которым он постоянно сталкивается. Мозг справляется со множеством данных, делая предсказания на основе известных ему законов. В этом процессе нисходящие сигналы (основанные на предыдущем опыте) являются важнейшим условием для заучивания и запоминания специфических сенсорных признаков и их распределения по перцептивным категориям[338].

Джон МакГанн уверен, что мозг работает именно так. «Мозг делает разумные выводы о том, что происходит. Он только быстро поглядывает на входные сигналы, чтобы проверить, все ли так. Я думаю, нет смысла искать независимый, точный и исключительно восходящий сигнал. Скорее, модель такова: “Есть догадка. Она соответствует ситуации? Если нет, нужно подкорректировать”».

Представление о мозге как о предсказательном устройстве, не ново. Герман фон Гельмгольц в XIX веке выдвигал похожую идею. Эрик фон Хольст и Хорст Миттельштадт одновременно с Роджером Сперри описывали предсказательную функцию «эфферентной копии» (или сопутствующих разрядов) в зрительной системе в 1950 году[339].

Эту идею можно проиллюстрировать простым экспериментом. Выставьте перед собой указательный палец и посмотрите на него. Затем начните двигать палец влево и вправо, влево и вправо, еще и еще. Следите за пальцем глазами. На определенной скорости становится трудно следить за пальцем, зрительное изображение движущегося пальца расплывается. Теперь не двигайте пальцем, но начните качать головой влево и вправо, влево и вправо. Следите глазами за пальцем. В этом случае зрительное изображение пальца не расплывается, а остается сравнительно четким.

Дело в том, что мозг создает внутреннюю копию ожидаемого двигательного поведения, что необходимо зрительной системе. В этом процессе задействованы два предсказательных механизма. Во-первых, когда глаза следят за движущимся пальцем, сетчатка следует за движениями внешнего предмета (экзафферентный сигнал[340]). В какой-то момент движения сетчатки становятся недостаточно быстрыми, чтобы уследить за движениями пальца, и в результате зрительный образ пальца расплывается. Напротив, когда вы качаете головой, глядя на палец, мозг предсказывает соответствующее движение глаз для наблюдения за неподвижным пальцем (реафферентный сигнал). В результате в процессе восприятия движение сетчатки соответствует по скорости движениям головы. Эта функция памяти сопрягает двигательную систему с сенсорными закономерностями – заученный прием, указывающий правильное положение глаз (а не определение того, где они находятся). Терри Экри замечает: «Помните, что это мозг эволюционировал в теле, а не наоборот».

Упреждающие модели позволяют мозгу посылать глазам двигательные сигналы и компенсировать движения по отношению к неподвижному окружению. Это компромисс между точностью и скоростью. Создавая упрощенную модель (она не должна быть точной, просто «достаточно хорошей»), мозг сокращает количество сигналов, с которыми ему приходится иметь дело. Индуцированные мозгом сигналы отличаются от сигналов из внешнего мира. Мозг снижает собственную «когнитивную нагрузку», снижая помехи стимулов и стабилизируя обработку входящей информации от собственных сигналов (этим механизмом пользуются не только люди: так действуют мухи, рыбы, тараканы и сверчки).

Эта идея была подхвачена в недавних исследованиях в области когнитивной нейробиологии и философии. Ученые анализировали механизмы предвидения, главным образом в системе зрения, но также в системе слуха. Однако в большинстве моделей предсказательный мозг рассматривается в рамках компьютерного подхода, без достаточной связи с экспериментальными данными о клеточных механизмах.

Обоняние может восполнить этот пробел[341].

Открытая хаотическая система