* * * * *

С вашего позволения, я продемонстрирую разницу между вычислением решения и использованием памяти для решения задачи. Пусть нашей задачей будет поймать мяч. Кто-то бросает мяч, и он летит прямо на вас. У вас есть меньше секунды, чтобы схватить его еще в воздухе. Задача не ахти какая сложная, но лишь до тех пор, пока вы не захотите запрограммировать на ее выполнение робота. Когда инженеры и разработчики программного обеспечения берутся за такое задание, они сначала пытаются вычислить траекторию полета мяча и определить его пространственное расположение в момент контакта с рукой. Вычисления требуют использования ряда уравнений, которые можно почерпнуть из курса физики высшей школы. После этого все сгибы руки робота нужно отрегулировать так, чтобы конечность могла занимать определенную позицию. Здание требует составления и решения математических уравнений другого типа, на сей раз более сложных, чем предыдущие. И наконец, всю операцию нужно повторить несколько раз, поскольку по мере приближения мяча робот получает более точную информацию о его положении в пространстве и траектории полета. Если робот начнет движение только после определения точной цели полета мяча, он не успеет его поймать. Робот должен начать движение с целью поймать мяч гораздо раньше, не обладая полной информацией, а потом постоянно корректировать свои действия по мере приближения мяча. И хотя для выполнения этой задачи можно запрограммировать компьютер, для успешного решения ему понадобится миллион шагов. Правило «ста шагов» подскажет нам, что мозг решает эту задачу иначе. Он обращается к памяти.

Как вы поймаете мяч, используя при этом память? В вашем мозге сохраняется память о моторных командах (точно так же, как и многих других типов поведения), необходимых для поимки мяча. Когда бросают мяч, происходят три события. Во-первых, вид мяча автоматически активизирует соответствующие воспоминания. Во-вторых, в памяти оживает временная последовательность моторных команд. В-третьих, вызванное воспоминание соотносится с обстоятельствами конкретной ситуации, т. е. приспосабливается к фактической траектории мяча и положению вашего тела. Воспоминание о том, как нужно ловить мяч, не было запрограммировано в вашем мозге. Вы обучились этому в процессе жизни, соответственно информация не вычисляется, а сохраняется в нейронах коры вашего головного мозга. «Минуточку! – возразите вы, – Каждый бросок отличается от другого. Как было только что сказано, вызванное воспоминание приспосабливается к положению мяча при каждом броске. Разве это не требует решения уравнений – того, чего мы пытались избежать?» На первый взгляд, это действительно так, но природа решила проблему переменных обстоятельств иным, гораздо более совершенным способом.

В этой главе мы увидим, что кора головного мозга создает инвариантные представления, которые компенсируют изменчивость окружающего мира. Представьте, например, что вы садитесь на водную кровать. При этом непроизвольно перемещаются все расположенные на ней объекты – скажем, подушки и другие люди. Кровать не высчитывает, насколько высоко или низко нужно поднять тот или иной край; функция приспосабливания осуществляется автоматически за счет физических свойств воды и поверхности матраца. В следующей главе мы увидим, что структура шестислойной коры головного мозга обладает приблизительно таким же свойством по отношению к поступающему в нее из внешнего мира потоку информации.

Итак, принципы действия неокортекса и компьютера различны. Вместо вычисления решений и программирования поведения кора головного мозга использует память.

У компьютеров тоже есть память в форме жестких накопителей и чипов памяти. Но четыре особенности памяти неокортекса коренным образом отличают ее от памяти компьютера:

• неокортекс запоминает последовательности элементов, а не отдельные элементы окружающего мира;

• неокортекс вспоминает последовательности автоассоциативно;

• неокортекс запоминает последовательности в инвариантной форме;

• неокортекс сохраняет последовательности иерархически.

Первые три принципа мы рассмотрим в данной главе. Концепция иерархичности коры головного мозга была представлена в главе 3, а в главе 6 мы более подробно остановимся на ее прикладном значении.

В следующий раз, рассказывая собеседнику о каком-нибудь происшествии, попробуйте абстрагироваться от происходящего и проанализировать последовательность вашего повествования. Вы не можете рассказать все, что случилось, одновременно, даже если ваша речь будет очень быстрой, а собеседник – внимательным. Вы выдаете порции информации последовательно, одну за другой. Это происходит не только потому, что разговорная речь сама по себе является серийной. Любой рассказ – будь то письменный, устный или рисованный в картинках – всегда носит серийный характер. Это объясняется тем, что память о событиях сохраняется в вашем мозге в серийной форме и может быть извлечена оттуда тоже в серийной форме. Вы не можете вспомнить все, случившееся с вами, одномоментно. Собственно, невозможно думать о чем-то сложном вне рамок серии событий или мыслей.

Некоторые люди в разговорах подолгу не могут перейти к сути. Они топчутся на месте, нагромождая в своем рассказе скучные подробности и многочисленные отступления от темы. Если вам доводилось общаться с такими собеседниками, то вы наверняка вспомните, насколько раздражает подобная манера повествования. Вам так и хочется крикнуть: «Да скажите же наконец о главном!» Но человек продолжает в деталях описывать хронологию произошедших с ним событий. По-другому у него просто не выходит.

Приведу другой пример. Закройте глаза и представьте свой дом. Вообразите, что вы подходите ко входной двери. Постарайтесь рассмотреть ее во всех подробностях. Откройте ее. Войдите внутрь. Посмотрите налево. Что вы видите? Посмотрите направо. Затем пройдите в ванную комнату. Что вы видите на стене справа от вас? Слева? Что лежит в верхнем правом ящике туалетного столика? Какие еще вещи вы храните в ванной? Вы знаете ответы на эти и тысячи подобных вопросов, вы можете вспомнить их со всеми подробностями. Вся эта информация хранится в коре вашего головного мозга. Можно сказать, что ответы на перечисленные вопросы – часть воспоминания о вашем доме. Но вы не способны думать обо всем сразу. В вашей памяти эта информация действительно связана, но не существует способа, который бы позволил вам увидеть в своем воображении все одновременно. Чтобы вызвать из памяти полное и устойчивое воспоминание о своем доме, вам придется пройти через серию последовательных фрагментов в таком же порядке, как вы их переживали в действительности.

И таковы все воспоминания. Воспоминание об одном эпизоде (приближение к двери) активизирует следующий (войти в дверь), который, в свою очередь, повлечет за собой следующий (подняться или спуститься по лестнице) и так далее. Все это – последовательности, которые вы проходили раньше. Конечно, приложив определенные усилия, можно сменить порядок описания своего дома – скажем, перепрыгнуть от описания входной двери к описанию второго этажа. Но, как только мне вздумается рассказать собеседнику, как выглядит моя комната или любой элемент интерьера, я возвращусь к последовательному способу описания. По-настоящему беспорядочных мыслей вообще не существует. Воспоминания всплывают в памяти путем ассоциирования.

Вы знаете алфавит. Но попробуйте-ка произнести его в обратном порядке и убедитесь, насколько это трудновыполнимая задача. Кроме того, вы на собственном опыте поймете, каково учить алфавит маленькому ребенку. В вашей памяти алфавит представлен как последовательность сигналов. Как и другие воспоминания, данное не является чем-то «законсервированным» в вашем мозге и не поддается моментальному извлечению или извлечению в произвольном порядке. Точно так же обстоит дело и с днями недели, месяцами в году, вашим номером телефона и множеством другой информации. Запоминание песни – еще один отличный пример временной последовательности. Припомните какой-нибудь известный вам мотив. Скажем, моя любимая песня – Somewhere over the Rainbow, а вы выберите другую мелодию по своему вкусу. Вы не сможете вспомнить песню всю сразу, только в последовательности. Вы начнете с начала или с припева, но будете придерживаться определенной последовательности. Вам не удастся припомнить слова в обратном порядке или охватить своим вниманием песню целиком. В реальности прослушивание песни занимало у вас определенный промежуток времени, и вы сможете вспомнить ее только в том порядке, в каком заучили.

То же самое справедливо и для низшего уровня сенсорных запоминаний. Возьмем, к примеру, тактильную память о разных типах поверхностей. В вашем мозге хранятся вспоминания об ощущениях, вызванных касанием к гравию, поглаживанием вельветовой ткани, нажиманием клавиш пианино. Эти запоминания основаны на последовательностях точно так же, как алфавит или песня. Различие в том, что более короткие последовательные ряды тактильных ощущений будут разбиваться на секундные промежутки вместо минутных. Если бы во время вашего сна я поместил бы вашу руку в ведро с гравием, то, проснувшись, вы бы легко определили, к чему прикасается ваша рука, пошевелив пальцами. Ваше воспоминание о тактильном ощущении при касании к гравию основано на последовательности сигналов о вибрации и давлении, воспринимаемых нейронами вашей кожи. Эти последовательности сигналов очень отличаются от тех, которые возникли бы у вас, будь ваша рука зарыта в песок или сухие листья. Скрип и перекатывание гальки, сопровождающее даже самые незначительные движения вашей руки, продуцируют контрольные последовательности сигналов, которые приводят в действие соответствующие вспоминание в соматосенсорной части неокортекса.