Московський інститут психоаналізу провів «Великий біологічний лекторій» — серію лекцій про сучасну біологію та її перспективи. У його рамках 31 травня 2023 року відбулася дискусія про виклики та проблеми когнітивної нейробіології – науки про мозок. Про те, як розвивається цей напрямок і на що чекати від нього в майбутньому, розповідали Тетяна Чернігівська, Олександр Асмолов та Ольга Сварник.
Запис дискусії викладено на каналі Московського інституту психоаналізуА ми зробили її конспект.
Які виклики нейробіологи вважають найсерйознішими
У вивченні мозку вчені опинилися у парадоксальній ситуації. Здається, що більше з’являється достовірної інформації про роботу нашого головного органу, тим менш ясною стає загальна картина.
Знань накопичено дуже багато, але вчені не впевнені, що можуть коректно відповісти на головні питання: як і чому працює наш мозок. Більше того, дослідникам здається, що питань у них поки що набагато більше, ніж відповідей.
Мозок – найскладніша система
Це найперший і найсерйозніший виклик. Вчені довели, що жодна система не може вивчати іншу, якщо друга влаштована складніше, ніж перша. Якщо друга простіша — немає проблем. Але сьогодні дослідники не знають жодної системи, яка була б складнішою за мозок. Тому вивчати його важче, ніж будь-який інший об’єкт нашого світу. Принаймні так вважають нейробіологи.
Є певне божевілля у тому, щоб мозком взагалі займатися через, здавалося б, безнадійність цієї історії. Чому ми таки це робимо? По-перше, тому що цікаво. І по-друге, і по-соте — бо цікаво й неможливо втриматися.
Мозок марно досліджувати лише за допомогою інструментів
Що таке мозок? Начебто дуже просте питання. З одного боку, у будь-якому підручнику з анатомії ми знайдемо відповідь. З іншого боку, якщо запитати про це нейробіологів — особливо тих, хто давно займається дослідженнями, вони дадуть відповідь: «Не знаю».
Мозок – це, звичайно ж, фізичний об’єкт, який має точно вимірювану вагу та обсяг. Можна сказати, що це орган, який складається з багатьох нейронів. Колись уважалося, що їх близько 100 мільярдів. Сьогодні, отримавши результати нових досліджень, нейробіологи зупинилися на скромніших цифрах: 85–86 мільярдів.
Але це число, хай і точніше, ніж вчені припускали раніше, ніяк не допомагає розібратися в тому, як працює наш головний орган. Не пояснює, як бачимо світ, як приймаємо рішення, які мотиви спонукають нас робити той чи інший вибір.
Можливо, ці нейрони об’єдналися у гігантську мережу. У систему, яка набагато більша, ніж проста сума її складових. Але ні підрахунок нейронів, ні інші результати, які вчені отримують за допомогою різних суперсучасних приладів, не допомагають розібратися, як влаштовано наше мислення.
Тим більше, інструментальні дослідження не покажуть, як відбувається процес творчості. Ніхто поки що не придумав, як дізнатися, звідки в умі вчених з’являються геніальні ідеї, як до художників чи музикантів надходить натхнення. І взагалі, що таке натхнення, як воно вимірюється? Спектрометрами та сканерами цього ніяк не визначити.
Що більше ми знаємо, то менше нам зрозуміло. Припустимо, у мене найкращий у світі томограф, якого ще немає, але який я уявила. Він мені видасть багато тонн цифр. І що з ними робити? Далі починається інтерпретація, і тут небезпека.
Цифри є, їх дуже багато. З’являються нові дослідження, які теж потрібно вивчити та вбудувати у єдину модель. Але проблема в тому, що поки що немає теорії мозку, яка б об’єднала всі отримані результати. Її ще належить створити. І це одне з головних завдань сучасних нейробіологів.
У мозку набагато більше можливостей, ніж ми можемо уявити
Одне з простих питань: як маленькі діти вчаться говорити? Матеріалу для досліджень — скільки завгодно, бо діти є скрізь. Кожен із здорових дітей рано чи пізно починає розмовляти. Але як мозок справляється з цим завданням – вченим до кінця не відомо.
Так, малюк чує, як спілкуються дорослі. Але вербальної інформації він отримує не дуже багато. За розрахунками деяких дослідників, дитині знадобилося б близько 120 років, щоб навчитися говорити так само, як і оточуючі. Більше того, багато дорослих навколо нього говорять із помилками. Вони можуть дуже правильно будувати речення, не дуже чітко вимовляють слова.
Здавалося б, надто багато похибок. Але дитина за короткий час все одно освоює мовні правила. У результаті він легко розуміє оточуючих і може повідомити їм усе, що захоче.
Його мозок примудряється з цього хаотичного і навіть зіпсованого інпуту вивести не щось, а закони мови.
Можливо, у нашому мозку є якісь мовні модулі, вбудовані від народження, — саме вони допомагають засвоїти граматику. А може, немає жодних уроджених структур — просто мозок вміє обробляти інформацію набагато швидше, ніж здається дослідникам.
Але на питання, як люди вчаться говорити, поки що немає остаточної відповіді. Відомо лише, що нейронні мережі використовують зовсім інший принцип навчання, ніж людина.
Які знання з інших галузей науки допомагають нейробіологам
Щоб вирішувати завдання, яких сьогодні накопичилося чимало, потрібні інструменти та інформація з інших галузей людського знання. Ось основні напрямки, в яких важливо розуміти нейробіологів:
- Процеси внутрішньоутробного розвитку. Потрібно вивчити, як формується мозок немовляти, яку інформацію він здатний отримувати та обробляти. Наприклад, щоб зрозуміти, як формується мова, добре б знати, чи здатний малюк чути маму та оточуючих людей і як він сприймає їхні голоси.
- Дитяча психологія. Важливо знати, як дитина взаємодіє зі світом і як засвоює нові знання.
- Інші напрями психології. Саме психологи допоможуть зрозуміти, чому, наприклад, людина не може взятися до роботи раніше, ніж побачить наближення дедлайну. І чому в такому стані він продуктивний, генерує чудові ідеї та працює швидко. А якщо спокійний і нікуди не поспішає – результат виходить помітно гіршим. І це лише одна з багатьох загадок.
- Лінгвістика. Знання законів мови дозволить зрозуміти, як формується грамотне мовлення.
- Навчання нейромереж. AI – зовсім інший вид інтелекту, не схожий на наш. Але варто знати, які методи накопичення та обробки інформації існують та ефективно працюють.
- Математика. При дослідженні мозку необхідні точні розрахунки та засновані на них висновки.
- Гуманітарні науки та мистецтво. Тут використовується не алгоритмічний тип пізнання, як у технічних розділах знання, а зовсім інший. У гуманітарних сферах свої правила, які не перекладаються мовою формул. Література – зовсім інший тип взаємодії зі світом, ніж математика. А музика, живопис, танець взагалі створюють особливу, невербальну мову. У ньому немає слів, але ми розуміємо один одного на рівні образів та емоцій.
- Історія. У ній багато цікавого, але варто звернути особливу увагу на життя та творчість геніїв. Можливо, вчені зможуть зрозуміти, як саме народжувалися їхні революційні ідеї, який ланцюг думок та асоціацій допомагав творцям створювати шедеври. Не допоможе повторити процес творчості, але прояснить механізми роботи людського мозку.
- Філософія. Це одна з найважливіших наук, без яких нейробіологам не обійтись. Не можна вивчати мозок, не розуміючи, хто така людина, що робить на планеті, навіщо взагалі живе.
На яке питання може відповісти мозок? Ось ми його відкриваємо і хочемо подивитись усередину. Ми не бачимо дієприслівників або задуму Ван Гога. Нейрон не знає, що він усередині нас. І найтонші зв’язки між різними рівнями розгляду здаються мені якимось дивом, чаклунством.
Не кожен нейробіолог може бути фахівцем у всіх цих напрямках. Але розбиратися в них, щоб розуміти, як аналізувати та застосовувати отримані профільними вченими результати, досліднику мозку необхідно. А ще робота нейробіологів нагадує традиційне детективне розслідування. Тому вченим є чому повчитися у головних героїв жанру — наприклад, міс Марпл або Еркюля Пуаро.
Яких успіхів вже досягли нейробіологи
Ось лише одне з багатьох відкриттів. Виявляється, наш мозок не поділено на частини, кожна з яких відповідає за свою життєву сферу і не втручається в роботу інших, як вважалося раніше.
В інформаційному просторі була дуже популярною ідея про дві різні півкулі. Ліве за цією теорією відповідало за логіку, а праве – за інтуїцію, натхнення, емоції. Але виявилося, що все не так просто, і мозок єдине ціле.
Один із доказів цієї гіпотези: бази даних у мозку перетинаються між собою. Наприклад, образ кавової чашки може одночасно перебувати в розділах “порцеляна”, “краса”, “напої”, “те, що б’ється”, “все на букву Ч”. Це дуже спрощений приклад, але мозок працює саме за таким принципом.
Зараз ніхто не говоритиме про місця в мозку, які займаються одне — ложкою, інше — вилкою, а третє — чашкою кави. Ідея локаліціонізму змінилася, якщо дуже грубо говорити, ідеєю коннекціонізму.
Але тут є протиріччя. З одного боку, мозок працює як єдиний пристрій. І якщо, наприклад, помістити людину в томограф і давати їй мовні завдання, то активною буде не одна зона, а набагато більше. Але, з іншого боку, якщо пошкодити при травмі чи операції лише одну зону мозку, людина перестає говорити. Тому теорія коннекціонізму теж далека від завершення.
Чого нейробіологи хочуть досягти в майбутньому
Вчені, які досліджують мозок, трішки поети. Наприклад, вони вважають, що кожен нейрон мозку є частиною єдиного цілого, але він не знає про це. Можливо, і кожна людина, як і нейрон, теж лише деталь чогось набагато більшого, ніж ми можемо собі уявити.
Сказати, що ми – це наш мозок, це все одно що сказати, цитую: будь-яка картина – це всього лише фарба.
Можливо, нейробіологи допоможуть людству розібратися, навіщо ми потрібні Всесвіту і яку роль у ньому граємо. Адже робота мозку не обмежується забезпеченням виживання, пошуком їжі та створенням комфортних умов для себе та інших. Мозок здатний вирішувати завдання набагато серйозніше, ніж побутові.
Але в природі нічого не виникає просто так: якщо є здатність, значить, неодмінно знайдеться, де її застосувати. Більше того, обов’язково виникне необхідність скористатися унікальним умінням.
Багато років тому я сама собі сказала: Всесвіту стало нудно. Їй хочеться в дзеркало подивитись, їй хочеться з кимось поговорити. Всесвіту навіщось потрібні істоти, які здатні її зрозуміти.
