слова «память» и «предсказание», но он размышлял в том же направлении.
С середины 90-х такие термины, как
Чего не хватало, так это собрать эти несопоставимые куски в согласованную теоретическую основу. Я утверждаю, что этого не было сделано ранее, и это является целью данной книги.
Прежде чем мы приступим к детальному изучению того, как кортекс делает предсказания, давайте рассмотрим несколько дополнительных примеров. Чем больше вы будете думать над этой идеей, тем больше вы осознаете, что предсказания сильно распространены и являются базисом для понимания мира.
Этим утром я готовил оладьи. На одном из этапов этого процесса я потянулся не глядя к дверце шкафчика. Я интуитивно знал, не видя, что я должен почувствовать — в данном случае ручку дверцы шкафчика — и когда я должен ее почувствовать. Я поворачивал крышку молочной канистры, ожидая, что она должна повернуться и открыться. Я повернулся к плите, ожидая небольшого нажатия и поворота с определенным усилием. Я ожидал услышать звук загоревшегося пламени через несколько секунд. Каждую минуту на кухне я делал дюжины или сотни движений и каждое содержало множество предсказаний. Я знал это, потому что если какое-либо из этих движение привело бы к другому результату, я бы обратил внимание.
Каждый раз, когда вы ставите ногу при ходьбе, ваш мозг предсказывает, когда ваша нога должна прекратить движение и каким эластичным должен быть материал, на который вы наступите. Если когда-нибудь вам попадется лестничный пролет с отсутствующей ступенькой, вы знаете, как быстро обнаружите, что что-то не так. Вы опускаете ногу и в тот момент, когда она «проходит сквозь» ожидаемую ступеньку, вы знаете, что у вас проблема. Нога ничего не чувствует, но ваш мозг делает предсказание и предсказание не сбывается. Робот с компьютерным управлением конечно же упадет, не осознавая, что что-то неправильно, тогда как вы узнаете об этом, как только ваша нога продвинется хоть на долю дюйма за тот предел, на котором мозг ожидал ее остановки.
Когда вы слушаете знакомую мелодию, вы слышите следующую ноту прежде, чем она возникнет. Когда вы слушаете любимый сборник, вы слышите начало каждой следующей песни за несколько секунд до того, как она начнется. Почему так происходит? Нейроны вашего мозга, которые должны возбудиться, когда вы услышите следующую ноту, возбуждаются до того, как вы действительно ее слышите, таким образом вы «слышите» песню в своей голове. Нейроны возбуждаются в ответ на память. Эта память может быть удивительно долгой. Не удивительно услышать музыкальный сборник впервые за несколько лет и все еще автоматически слышать следующую песню после окончания предыдущей. Создается забавное ощущение небольшой неопределенности, когда вы слушаете любимый компакт-диск в случайном порядке; вы знаете, что ваше предсказание следующей песни будет ошибочным.
Когда вы слушаете говорящего человека, вы часто знаете, что он собирается сказать, прежде чем он закончит говорить — или, по крайней мере, вы думаете, что знаете! Иногда мы даже не слышим, что он действительно говорит, а вместо этого слышим то, что ожидаем услышать (это часто происходило со мной, когда я был ребенком, так что мать дважды водила меня к врачу для проверки слуха). Вы это частично ощущаете, потому что люди склонны использовать общие фразы или выражения в своем общении. Если я скажу «How now brown…» ваш мозг активирует нейроны, представляющие слово
Возвращаясь к музыке, мы также можем найти здесь вероятностные предсказания. Если вы слышите песню, которую никогда раньше не слышали, у вас все равно могут быть достаточно сильные ожидания. В западной музыке я ожидаю услышать регулярный размер, повторяющийся ритм, я ожидаю услышать музыкальные фрагменты с одинаковым количеством долей, я ожидаю, что песня закончится тоникой. Вы можете не знать, что обозначают эти термины, но — полагая, что вы слышали подобные мелодии — ваш мозг автоматически предсказывает сильные доли, повторяющиеся ритмы, окончания фрагментов и конец песни. Если новая песня нарушает эти принципы, вы тут же чувствуете, что что-то не так. Задумайтесь об этом на несколько секунд. Вы слышите песню, которую никогда раньше не слышали, ваш мозг ощущает паттерны, которые он никогда раньше не ощущал, но тем не менее вы делаете предсказание и можете сказать, что что-то не так. Основанием для этих в основном бессознательных предсказаний являются воспоминания, хранящиеся в вашем кортексе. Ваш мозг не может точно сказать, что должно произойти после, но тем не менее он предсказывает, какой нотный паттерн скорее всего должен быть, а какой — нет.
У нас у всех должен быть опыт, когда мы неожиданно замечали, что источник постоянного фонового шума, такой как отдаленный отбойный молоток или приглушенная фоновая музыка, прекращается — хотя мы не замечали этого звука, пока он звучал. Ваши звуковые области предсказывают его продолжение, момент за моментом, и пока звук не меняется, вы не обращаете внимания. Прекратившись, он нарушает ваше предсказание и привлекает внимание. Вот исторический пример. Сразу после того, как в Нью-Йорке перестали ходить наземные поезда, люди вызывали полицию среди ночи, заявляя, что их что-то разбудило. Они имели тенденцию вызывать полицию как раз в то время, в которое раньше за пределами их квартир ходили поезда.
Иногда говорят, что видеть — значит верить. Иногда мы видим то, что ожидаем увидеть, так часто, как видим то, что реально видим. Один из наиболее восхитительных примеров этого является то, что исследователи называют замещением. Возможно вы ранее замечали, что у вас в каждом глазу есть небольшая слепая область, где ваш оптический нерв покидает сетчатку через отверстие, называемое оптическим диском. У вас нет фоторецепторов в этой области, так что вы постоянно слепы в соответствующей области визуального поля. Есть две причины, по которым вы обычно не замечаете этого, одна обычная, другая — весьма занимательная. Обычная причина это то, что слепые области не перекрываются, так что каждый глаз компенсирует другой.
Но интересно, что вы все равно не замечаете слепой области, когда открыт только один глаз. Ваша визуальная система «восполняет» отсутствующую информацию. Когда вы закрываете один глаз и смотрите на роскошно вытканный турецкий ковер или на волнистые контуры древесных волокон в полировке стола, вы не видите дыр. Целые узелки в ковре, целые темные прожилки древесных волокон постоянно выпадают из поля зрения вашей сетчатки, когда ваша слепая область попадает на них, но вы видите цельные участки текстуры и цвета. Ваш визуальный кортекс дорисовывает по памяти подобные паттерны и создает непрерывный поток предсказаний, которые восполняют любую отсутствующую информацию.
Замещение возникает во всех частях визуального изображения, не только в слепой области. Например, я показываю вам картину побережья с выброшенными на берег поленьями, лежащими на камнях. Границы между камнями и поленьями четкие и очевидные. Однако, если приблизить изображение, вы увидите, что камни и поленья имеют похожую текстуру и цвет в тех местах, где соприкасаются. В увеличенном виде края поленьев вообще неотличимы от камней. Если мы смотрим на картину целиком, края поленьев четкие, но в действительности мы домысливаем края по остальной части изображения. Когда мы смотрим на мир, мы воспринимаем четкие линии и границы, разделяющие объекты, но сырые данные, поступающие в глаз, часто зашумлены и неоднозначны. Наш кортекс заполняет отсутствующие или загрязненные участки тем, что мысленно там должно быть. Мы воспринимаем изображения недвусмысленно.
Визуальное предсказание также лежит в основе того, как двигаются ваши глаза. В главе 3, я упомянул саккады. Около трех раз в секунду ваши глаза фиксируются в одной точке, затем неожиданно перепрыгивают на другую. Обычно вы не осознаете эти движения, и обычно сознательно их не контролируете. И каждый раз, когда ваши глаза фиксируются в новой точке, паттерн, поступающий из глаз в ваш мозг, полностью меняется по сравнению с предыдущей фиксацией. Таким образом три раза в секунду ваш мозг видит что-то полностью отличное. Саккады не совсем случайны. Когда вы смотрите на лицо, ваши глаза обычно фиксируются в первую очередь на одном глазу, затем на другом, перескакивая туда-сюда, изредка фиксируясь на носу, на рте, на ушах и на других чертах лица. Вы воспринимаете просто «лицо», но ваши глаза видят глаз, глаз, нос, рот, глаз и т. д. я отдаю себе отчет в том, что это для вас является неосознаваемым. Все, что вы осознаете — это непрерывное изображение мира, но сырые данные, поступающие в вашу голову, такие же отрывистые, как с видеокамеры в неумелых руках.
Теперь представьте, что вы встречаете кого-то с дополнительным носом на том месте, где должен быть глаз. Ваши глаза фиксируют сначала один глаз, затем совершают саккаду на второй глаз, но вместо того, чтоб увидеть глаз вы видите нос. Вы определенно знали бы, что что-то не так. Чтоб так произошло, у вашего мозга должны быть ожидания или предсказания того, что он должен увидеть. Когда вы предсказываете глаз, но видите нос, предсказание нарушается. Так несколько раз в секунду попутно с каждой саккадой ваш мозг делает предсказания о том, что он должен увидеть. Когда это предсказание нарушается, немедленно привлекается ваше внимание. Вот почему так трудно не смотреть на людей с физическими дефектами. Если б вы увидели кого-то с двумя носами, было бы трудно удержаться от того, чтоб не уставиться на него, так ведь? Конечно, если вы живете с этим человеком, то через некоторое время вы привыкните к двум носам и больше не будете замечать ничего необычного.
Теперь подумайте о самом себе. Какие предсказания вы делаете? Когда вы переворачиваете страницы этой книги, вы ожидаете, что страница согнется до определенной степени и перевернется предсказуемым образом, который отличается от того, как переворачивается обложка. Если вы сидите, вы предсказываете, что ощущение давления на ваш тело не будет изменяться; но если намокшее сиденье начало бы прогибаться, или подверглось другим неожиданным изменениям, вы бы перестали уделять внимание книге и попытались бы сообразить, что происходит. Если вы потратите некоторое время на наблюдения за собой, вы можете начать понимать, что ваше восприятие мира, ваше понимание мира сильно связано с предсказанием. Ваш мозг построил модель мира и постоянно сравнивает модель с реальностью. Вы знаете, где вы и что делаете благодаря обоснованности этой модели.
Предсказание не ограничено паттернами низкоуровневой сенсорной информации вроде зрения и слуха. До сих пор я ограничивался обсуждением таких примеров, потому что это простейший путь познакомить вас с системой взглядов для понимания интеллекта. Однако, согласно принципу Монткастла, что верно для низкоуровневых сенсорных областей, должно быть верным для всех кортикальных областей. Человеческий мозг интеллектуальнее, чем у других животных, потому что он может делать предсказания о более абстрактных видах паттернов и более длинных временных последовательностях паттернов. Чтобы предсказать, что скажет моя жена, когда увидит меня, я должен знать, что она говорила раньше, что сегодня пятница, что до пятничного вечера надо вынести мусор, что я не сделал этого в течение недели, и что у жены определенное выражение лица. Когда она откроет рот, у меня будут очень сильные предсказания по поводу того, что она скажет. В данном случае я точно не знаю, какие слова она скажет, но я знаю, что она напомнит мне о том, что надо вынести мусор. Важное замечание, что высокий интеллект не является каким-то видом процесса, отличающихся от процессов перцептивного мышления. Он работает на той же самой неокортикальной памяти и алгоритме предсказания.
Заметьте, что наши тесты на интеллект по существу тесты на предсказание. С детского сада до колледжа IQ-тесты основаны на формировании предсказаний. Задана последовательность чисел, какое число должно быть следующим? Задано три различных проекции сложного объекта, какая из следующих также является его проекцией? Слово A относится к слову B, как слово C относится к какому слову?
Наука сама по себе это упражнения в предсказаниях. Мы продвигаем наше знание о мире через производство гипотез и их проверку. Эта книга по существу является предсказанием о том, что такое интеллект и как работает мозг. Даже дизайн продукции в корне процесс предсказания. При разработке дизайна одежды или мобильных телефонов дизайнеры и инженеры пытаются предсказать, как поведут себя конкуренты, чего хотят потребители, сколько будет стоить новый дизайн и какой стиль будет востребован.
Интеллект измеряется способностью вспоминать и предсказывать паттерны в мире, включая язык, математику, физические свойства объектов и социальные ситуации. Ваш мозг получает паттерны из внешнего мира, сохраняет из в виде воспоминаний и делает предсказания путем комбинации того, что он видел ранее и что происходит сейчас.
В этом месте вы могли бы подумать: «Я согласен, что мой мозг занимается предсказаниями и я могу быть интеллектуальным, просто лежа в темноте. Как вы указали, мне не нужно что-либо делать, чтоб понимать или быть интеллектуальным. Но не являются ли те ситуации исключением? Вы действительно аргументируете, что интеллектуальное понимание и поведение полностью разрозненны? В конечном счете не поведение ли делает нас интеллектуальными, а не предсказание? В конце концов поведение играет конечную определяющую роль
