Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли

Несмотря на развертывание мощного аналитического арсенала, и то, что есть точное объяснение того, как работает чип (это основная истина[380], говоря техническим языком), исследование не смогло обнаружить иерархию обработки информации, которая происходит внутри чипа. Как выразились Джонас и Кердинг, примененные ими методы не приводят к «осмысленному пониманию». Вывод, сделанный исследователями, был мрачен: «В конечном счете проблема не в том, что нейробиологи не могут понять микропроцессор, проблема в том, что они не поймут его, учитывая подходы, которые используются в настоящее время» [24].

Этот отрезвляющий результат говорит нам, что, несмотря на привлекательность компьютерной метафоры и тот факт, что мозг действительно обрабатывает информацию и каким-то образом представляет внешний мир, нам все еще предстоит совершить значительные теоретические прорывы. Даже если бы мозг был устроен по логическим принципам, а это не так, нынешние концептуальные и аналитические инструменты были бы совершенно неадекватны задаче объяснить их. Но моделирование не бессмысленно – моделируя (или симулируя), мы можем проверить имеющиеся гипотезы и, связывая модель с хорошо зарекомендовавшими себя системами, которыми можно точно манипулировать, мы можем получить представление о том, как функционирует реальный мозг [25]. Это чрезвычайно мощный инструмент, но нужно проявить некоторую скромность, когда речь заходит о требованиях, предъявляемых к подобным исследованиям, и реализм в отношении трудностей проведения параллелей между мозгом и искусственными системами.

Даже такая, казалось бы, простая задача, как вычисление емкости памяти человеческого мозга, терпит поражение.

Группа Терри Сейновски провела тщательное анатомическое исследование количества и размера дендритных шипиков, а также числа нейромедиаторных пузырьков в синапсе и подсчитала, что в среднем каждый синапс может хранить не менее 4,7 бит информации [26]. Получается, человеческий мозг может хранить по крайней мере петабайт (1 миллион гигабайт) информации. Как бы эффектно ни звучала такая цифра и как бы она привлекательно ни выглядела для тех, кому нравится идея, что математика и инженерия в состоянии рассказать нам, как работает мозг, исходным пунктом такого расчета служит искажение. Нейроны не являются цифровыми (основывающимися на битах информации), в то время как мозг – даже не-совсем-мозг круглого червя – не обладает жестко структурированной системой связей. Мозг постоянно меняет количество и силу синапсов и, кроме того, работает не только с помощью них. Нейромодуляторы и нейрогормоны также отвечают за функционирование мозга, но поскольку способ их работы и временные рамки, в пределах которых они действуют, не соответствуют компьютерной метафоре, они не фигурируют в таких исследованиях.

Невозможно вычислить емкость памяти человеческого мозга.

Вычисление емкости памяти мозга сопряжено с концептуальными и практическими трудностями. Мозг – это естественный, эволюционировавший феномен, а не цифровые устройства. Его нельзя достоверно изучить с помощью грубых – или даже изощренных – представлений об информации. Более того, сами структуры мозга и компьютера совершенно различны. В 2006 году Ларри Эббот внес свой вклад в книгу, написанную двадцатью тремя ведущими нейробиологами, которая посвящена нерешенным проблемам (большинство вопросов до сих пор не получили удовлетворительных ответов) [27]. В своем эссе «Где находятся переключатели на этой штуке?» Эбботт исследовал потенциальные биофизические основы самого элементарного компонента электронного устройства – переключателя. Хотя тормозные синапсы могут изменять поток активности, делая нисходящий нейрон невосприимчивым, такие взаимодействия относительно редки в мозге.

Каждая клетка не похожа на двоичный переключатель, который можно включить или выключить, образуя электрическую схему. Вместо этого основной способ, которым нервная система изменяет свою работу, заключается в изменении паттерна активности в сетях нейронов, состоящих из большого числа единиц. Именно они направляют, меняют и тормозят активность.

«Мозг – это естественный, эволюционировавший феномен, а не цифровые устройства».