Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока

Почему я придумал этот странный термин – «нейронный рециклинг»? Потому что соответствующее французское слово recyclage сочетает в себе две идеи, идеально характеризующие происходящее в нашем мозге: вторичное использование некоего материала с уникальными свойствами и переориентацию на новую специальность.

● Рециклировать материал – значит дать ему вторую жизнь путем повторного включения в новый производственный цикл. Такое повторное использование, однако, ограниченно: из переработанной бумаги автомобиль не получится! Любой материал обладает внутренними качествами, которые делают его более или менее пригодным для других целей. Точно так же каждый участок коры – в силу своих молекулярных свойств, локальной организации и дальних связей – обладает уникальными характеристиками с самого рождения. Содержание научения должно соответствовать этим материальным ограничениям.

● Во французском языке слово recyclage также означает освоение новой специальности или повышение квалификации, позволяющие человеку приспособиться к неожиданным изменениям в карьере. Именно это происходит с нашей корой, когда мы учимся читать или считать. Образование наделяет нашу кору новыми функциями, выходящими за рамки типичных способностей мозга приматов.

С помощью гипотезы нейронного рециклинга я хотел провести четкую грань между быстрым усвоением нового культурного навыка и многими другими ситуациями, когда биология в ходе медленного эволюционного процесса создает что-то новое из чего-то старого. На самом деле, в дарвиновском процессе эволюции путем естественного отбора повторное использование старых материалов – обычное явление. Генетическая рекомбинация может усовершенствовать древние органы и превратить их в элегантные, инновационные машины. Птичьи перья? Старые терморегуляторы, переделанные в аэродинамические щитки. Лапы рептилий и млекопитающих? Допотопные плавники. Эволюция ведет себя как ремесленник-самоучка, утверждает лауреат Нобелевской премии французский биолог Франсуа Жакоб (1920–2013): в ее мастерской легкие трансформируются в органы для плавания, челюсть рептилии становится внутренним ухом, а оскал голодных хищников превращается в загадочную улыбку Моны Лизы.

Мозг не исключение. Система, отвечающая за речь, например, могла появиться в процессе гоминизации за счет дублирования и перепрофилирования уже существовавших корковых связей¹⁵⁹. Но такие медленные генетические модификации не подпадают под мое определение нейронного рециклинга. Более подходящий термин – «экзаптация», неологизм, придуманный гарвардским эволюционистом Стивеном Джеем Гулдом (1941–2002) и йельским палеонтологом Элизабет Врба по аналогии со словом «адаптация». Старый механизм экзаптируется, когда получает иное применение в ходе дарвиновской эволюции. Поскольку в основе лежит распространение генов в популяции, на уровне вида экзаптация действует в течение десятков тысяч лет. Нейронный рециклинг, напротив, происходит в пределах отдельного мозга и в гораздо более короткие сроки, от нескольких дней до нескольких лет. Рециклинг нейронной сети означает переориентацию ее функций без генетической модификации, просто посредством научения и обучения.

Формулируя гипотезу нейронного рециклинга, я прежде всего стремился объяснить невероятный талант нашего вида выходить за пределы уготованной ему экологической ниши. И правда, люди обладают уникальным даром приобретать новые навыки, будь то чтение, письмо, счет, математика, пение, одевание, верховая езда или вождение автомобиля. Повышенная нейропластичность в сочетании с новыми алгоритмами символического научения наделила нас потрясающей способностью к адаптации. Однако человечество быстро придумало способ развить свои навыки еще больше – оно основало школу.

Подчеркивать уникальность человеческого вида не значит утверждать, что нейронный рециклинг не доступен другим животным. Благодаря новейшим технологиям ученые смогли подвергнуть гипотезу рециклинга серьезному испытанию: в течение нескольких недель они обучали обезьян новому навыку, одновременно отслеживая активность одних и тех же сотен нейронов. Эти исследования позволили уточнить простой, но важный вопрос: может ли научение привести к кардинальному изменению нейронного кода в заданной сети или оно, как предсказывает гипотеза рециклинга, только перепрофилирует ее?