мозг не «вычисляет» ответ на задачу; он достает ответ из памяти. По существу ответ был сохранен в памяти заранее. Всего несколько шагов требуется, чтоб достать что-то из памяти. Медленные нейроны не только достаточно быстры, чтоб сделать это, но они сами составляют эту память. Весь кортекс — это система памяти. Это совсем не компьютер.

Позвольте показать на примере различие между вычислением ответа на задачу и использование памяти для решения той же самой задачи. Рассмотрим задачу ловли мяча. Кто-то бросает мяч вам, вы видите, как он движется к вам, и менее чем за секунду вы хватаете его. Это кажется несложным — до тех пор, пока вы не попытаетесь запрограммировать манипулятор робота, чтоб сделать то же самое. Как убедились на своем опыте множество аспирантов, это кажется практически невозможным. Когда инженер или компьютерщик энергично берется за эту задачу, он в первую очередь пытается вычислить полет мяча, чтоб определить, где он будет, когда достигнет манипулятора. Это вычисление требует решения набора уравнений того типа, что изучались вами на физике в институте. Затем, все шарниры манипулятора должны дружно передвинуть манипулятор в необходимое положение. Это требует решение другого набора математических уравнений, более сложного, чем первые. Наконец, эта операция в целом должна быть повторена множество раз, чтобы по мере приближения мяча робот получил наилучшую информацию о положении и траектории мяча. Если робот будет ждать вычисления точного положения прибытия мяча, прежде чем начнет движение, он не успеет поймать его. Он должен начать движение, как только получит малейшую информацию о положении мяча, и постоянно корректировать свое положение по мере приближения мяча. Компьютеру требуются миллионы операций, чтоб решить множество математических уравнений для поимки мяча. И хотя компьютер мог бы быть запрограммирован для решения этой задачи, «правило ста шагов» говорит нам, что мозг решает ее другим способом. Он использует память.

Каким образом вы ловите мяч, используя память? Ваш мозг хранит информацию о мышечных командах, необходимых для поимки мяча (вместе с другими заученными движениями). Когда мяч брошен, происходят три веши. Во-первых, соответствующие воспоминания автоматически вызываются образом мяча. Во-вторых, фактически вспоминается временная последовательность мышечных команд. И в-третьих, полученная информация корректируется по мере ее вспоминания для того, чтоб приспособить к определенному моменту, такому как фактическая траектория мяча и положение вашего тела. Память о том, как поймать мяч, не запрограммирована в вашем мозгу; она запоминается за годы постоянной практики, и сохраняется без вычислений в ваших нейронах.

Вы могли бы подумать, «подождите, каждая попытка поймать мяч слегка отличается. Вы только что сказали, что каждое воспоминание постоянно корректируется, чтоб приспособить к различным вариациям мяча в каждом конкретном броске… Разве это не требует решения тех же самых уравнений, которых мы попытались избежать?». Так может показаться, но природа решила задачу вариации другим, очень простым путем. Как мы увидим позже в этой главе, кортекс создает то, что называется инвариантный образ, который автоматически оперирует с вариациями в мире. В качестве полезной аналогии можно вообразить, что происходит, когда вы садитесь на водяную кровать: подушки и другие люди на кровати внезапно смещаются в новое положение. Кровать не рассчитывает, как высоко должен быть поднят каждый объект; физические свойства воды и пластиковой оболочки матраца автоматически заботятся о корректировке. Как мы увидим в следующей главе, архитектура шестислойного кортекса, мягко говоря, делает нечто подобное с информацией, проходящей через него.

Таким образом, неокортекс не похож на компьютер, параллельный или какой либо другой. Вместо вычисления ответов на задачи для их решения и формирования поведения неокортекс использует сохраненную информацию. У компьютеров также есть память в виде жесткого диска или чипов памяти; однако у неокортикальной памяти есть четыре атрибута, фундаментально отличающиеся от компьютерной памяти:

• Неокортекс хранит последовательности паттернов.

• Неокортекс вспоминает паттерны автоассоциативно.

• Неокортекс хранит паттерны в инвариантной форме.

• Неокортекс хранит паттерны иерархически.

Мы обсудим первые три различия в этой главе. Я введу концепцию иерархии неокортекса в главе 3. В главе 6 я опишу ее значимость и как она работает.

Когда в следующий раз вы будете рассказывать историю, остановитесь и подумайте, почему в один момент времени вы можете рассказывать только об одном аспекте истории. Вы не можете рассказать одновременно все, что происходило, не важно, как быстро вы говорите или я слушаю. Вам необходимо закончить одну часть истории прежде, чем вы сможете приступить к следующей. Это не только потому что разговорный язык последовательный; и письменный, и устный, и визуальный рассказ истории происходят последовательным образом. Все это потому, что рассказ хранится в вашей голове в последовательной форме и может быть вспомнен только в той же самой последовательности. Вы не можете вспомнить всю историю одновременно. Фактически в большинстве случаев невозможно думать о какой-либо сложной вещи не как о последовательности событий или мыслей.

Вы можете отметить также, что рассказывая историю некоторые люде не могут сразу же дойти до сути. Кажется, что они распространяются о совершенно несвязанных деталях. Это может раздражать. Вы можете крикнуть «Ближе к делу!». Но они описывают историю так, как будто она происходила с ними, во времени, и не могут рассказать ее по-другому.

Другой пример: я хотел бы, чтоб вы представили свой дом прямо сейчас. Закройте глаза и представьте его. В вашем воображении пройдите к входной двери. Вспомните, как она выглядит. Откройте входную дверь. Зайдите внутрь. Теперь посмотрите налево. Что вы видите? Посмотрите направо. Что там? Пройдите в ванную. Что справа? Что слева? Что в верхнем правом ящике? Какие вещи у вас в душе? Вы знаете все эти вещи плюс тысячи других и можете вспомнить их достаточно детально. Эти воспоминания хранятся в вашем кортексе. Вы могли бы сказать, что все эти вещи часть воспоминания о вашем доме. Но вы не сможете думать о них о всех одновременно. Очевидно, что это связанные воспоминания, но нет способа вспомнить все эти детали одновременно. У вас исчерпываюшие воспоминания о вашем доме; но чтоб вспомнить их, вы должны пройти через последовательность сегментов, в основном тем же самым путем, каким они известны вам из личного опыта.

Все воспоминания похожи на это. Вы должны пройти через временную последовательность так, как вы сделали бы в действительности. Один паттерн (подход к двери) затрагивает другой паттерн (прохождение через дверь), он затрагивает следующий (спуститься в холл или подняться по ступенькам), и так далее. Каждый — это последовательность, которую вы проходили раньше. Конечно, сознательным усилием я могу изменить порядок того, как я описываю вам мой дом. Я могу перепрыгнуть от цокольного ко второму этажу, если захочу сфокусироваться на вещах непоследовательно. Однако же, как только я начну описывать какую-нибудь выбранную комнату или вещь, я снова вернусь к последовательности. Действительно произвольного мышления не существует. Воспоминания почти всегда следуют путем ассоциаций.

Вы знаете алфавит. Попробуйте произнести его задом наперед. Вы не сможете, потому что вы обычно не слышали его в обратной последовательности. Если вы хотите узнать, что чувствуют дети, изучающие алфавит, попробуйте произнести его в обратной последовательности. Это тоже самое, с чем сталкиваются они. Это действительно трудно. Ваше знание алфавита — это последовательность паттернов. Оно не может быть запомнено или вспомнено непосредственно или в произвольном порядке. То же самое с днями недели, месяцами года, вашим телефонным номером и бесчисленным множеством других вещей.

Ваша знание песни — великолепный пример временной последовательности в памяти. Вспомните какую-нибудь мелодию. Я люблю приводить пример с «Somewhere over the Rainbow», но подойдет любая мелодия. Вы не сможете представить сразу всю песню целиком, только в последовательности. Вы можете начать с начала или, возможно, с припева, но затем вы будете воспроизводить нота за нотой. Вы не сможете вспомнить песню задом наперед, точно также, как и вспомнить всю мгновенно. Сначала вы услышали песню так, как она звучит во времени, и вы можете ее вспомнить только точно так же, как ее заучили.

Это применимо также и к сенсорной памяти низкого уровня. Вспомним ваши тактильные ощущения текстуры. Ваш кортекс хранит память о том, на что похоже ощущение, когда вы держите пригоршню гравия, проводите пальцами по бархату, нажимаете на клавиши фортепиано. Эта память точно так же основана на последовательностях, как алфавит или песни; только последовательности более короткие, охватывающие всего лишь доли секунд, а не несколько секунд или минут. Если я зарою вашу руку в ведре гравия, пока вы спите, когда вы проснетесь, вы не поймете, с чем соприкасается ваша рука, пока не пошевелите пальцами. Ваша память тактильной текстуры гравия основана на последовательностях паттернов ощущения нейронами вашей кожи давления и вибрации. Эти последовательности отличаются от тех, которые вы получили бы, если б ваша рука была погружена в песке или в пенопластовые шарики или в сухие листья. Когда вы сгибаете вашу руку, царапанье и перекатывание камешков должно создавать сигнальные последовательности паттернов гравия и вызывать соответствующие воспоминания в вашем соматосенсорном кортексе.

Когда вы в следующий раз будете выходить из душа, уделите внимание тому, как вы вытираетесь полотенцем. Я обнаружил, что каждый раз вытираюсь практически в одной и той же последовательности растираний, похлопываний и положений тела. С помощью забавных экспериментов я обнаружил, что моя жена также следует неизменным паттернам, когда выходит из душа. Возможно, с вами происходит то же самое. Если вы следуете последовательности, попробуйте изменить ее. Вы можете заставить себя сделать это, но вам необходимо оставаться сосредоточенным. Если вы отвлечетесь, вы снова вернетесь к заученным паттернам.

Вся память хранится в синаптических соединениях между нейронами. Фактически мы храним в кортексе очень большое количество вещей, но то, что в один момент времени мы можем вспомнить только крошечную долю этих сохраненных воспоминаний, вызвано тем, что только ограниченное количество синапсов и нейронов в вашей голове играют активную роль в вспоминании в один момент времени. Когда вы начинаете вспоминать, что есть у вас дома, одно множество нейронов становится активным, что ведет затем к активизации другого множества нейронов, и т. д. У неокортекса взрослого человека невероятно большая емкость памяти. Но несмотря на то, что мы помним так много вещей, мы можем вспомнить в один момент времени только небольшую часть, и можем сделать это только в последовательности ассоциаций.

Вот интересное упражнение. Попробуйте вспомнить детали вашего прошлого, где вы жили, какие места посещали, людей, которых вы знали. Я обнаружил, что я всегда могу вспомнить о вещах, о которых не думал в течение множества лет. Есть тысячи деталей воспоминаний, сохраненных в синапсах вашего мозга, которые редко используются. В любой момент времени мы вспоминаем только крошечную долю того, что мы знаем. Большая часть информации ожидает соответствующих стимулов, чтоб быть востребованной.

Компьютерная память не хранит последовательности паттернов. Это может быть сделано с помощью различных программных средств, но компьютерная память не делает этого автоматически. В отличие от этого, кортекс автоматически хранит последовательности. Это является неотъемлемым аспектом системы неокортикальной памяти.

Теперь давайте рассмотрим второе ключевое свойство нашей памяти, ее автоассоциативную природу. Как мы увидели в главе 2, этот термин просто обозначает, что паттерны ассоциируются с самими собой. Автоассоциативные системы памяти — это то, что может вспомнить паттерн полностью, когда заданы только частичные или искаженные данные. Это работает и для пространственных и для временных паттернов. Если вы видите, что из-за занавеса торчат ботинки вашего ребенка, вы автоматически воображаете его целиком. Вы восполняете пространственный паттерн по его частичной версии. Или вообразите, что вы видите человека, ждущего автобус, но можете наблюдать только его часть, потому что он частично загорожен кустом. Ваш мозг не сбивается с толку. Ваши глаза видят только часть тела, но ваш мозг дополняет оставшееся, создавая восприятие человека целиком настолько явно, что вы можете не заметить, что вы это только подразумеваете.

Вы также восполняете и временные паттерны. Если вы вспоминаете небольшую деталь того, что произошло очень давно, полная последовательность событий может заполнить ваш разум. Известная серия новелл Марселя Пруста, RemembranceofThingsPast, начинается с воспоминания о том, как пахнет печенье — и отталкиваясь от этого, он выдает больше тысячи страниц. При общении мы часто не слышим некоторых слов, если мы находимся в шумном помещении. Никах проблем. Наш мозг заменяет пропущенное тем, что он ожидает услышать. Точно установлено, что мы действительно слышим не все слова из тех, которые воспринимаем. Некоторые люди вслух завершают предложения других, но мысленно каждый из нас делает это постоянно. И не только конец предложения, но и середину и даже начало. В большинстве случаев мы не осознаем, что постоянно завершаем паттерны, но это повсеместное и фундаментальное свойство того, как память хранится в кортексе. В любой момент часть может активизировать целое. В этом суть автоассоциативной памяти.

Ваш неокортекс это сложная биологическая автоассоциативная память. В любой момент прогулки каждый функциональный регион по существу неустанно ожидает, что поступят знакомые паттерны или фрагменты паттернов. Вы можете сильно задуматься о чем-либо, но как только появится ваша подруга, ваши мысли переключатся на нее. Это переключение не является чем-то, что вы выбираете сознательно. Появление вашей подруги всего лишь заставляет ваш мозг начать вспоминать паттерны, ассоциирующиеся с ней. Это неизбежно. После того, как вас прервут, вы часто спрашиваете, «О чем я только что думал?». Общение с друзьями за ужином следует путями ассоциаций. Разговор может начаться с еды перед вами, но салат вызовет ассоциированное воспоминание о салате на вашей свадьбе, что приведет к воспоминанию о еще чьей-нибудь свадьбе, что приведет к воспоминанию о том, где они провели