5 фактов о строении мозга человека, принципах его работы и уникальных функциях.
Речь пойдет о том, что такое мозг в технологическом смысле. Дело в том, что в последнее время наблюдается его мистификация. Говорят, что мозг производит нечто такое, что недоступно исследованию, нечто нематериальное, или, наоборот, на мозг влияет нечто непознаваемое, и таким образом он начинает работать
. В то же время те, кто работает с мозгом по роду своей профессии, исследователи, которые применяют те или иные инструментальные методы, всё-таки уверены, что мозг - это сугубо материальное образование и работает он на таких принципах, которые не противоречат физической природе.
1. уникальность мозга.
Мозг - это самая сложная, совершенная и невероятная материя во вселенной. Невероятная потому, что это уникальный шанс не только для земли и для всего времени ее существования, но и для всех глубин вселенной. Судите сами: в мозге почти сто миллиардов нервных клеток. В печени и кишечном тракте клеток ещё больше, но это другие клетки, это "Клетки - Солдаты", выполняющие одну и ту же функцию. А клетки мозга - это своего рода коллекторные центры, которые через контакты (синапсы) непрерывно обмениваются сообщениями, кодированными в последовательностях нервных импульсов. Каждая нервная клетка может иметь до десяти тысяч контактов - получается всего миллион миллиардов нервных связей. Несмотря на всю свою сложность, эта гигантская сеть устроена так, что в доли секунды может найти и обеспечить обмен сообщениями между любой парой клеток.
2. вариативность состояний мозга.
Миллион миллиардов операциональных элементов - много это или мало? В самых совершенных процессорах - два - три миллиарда операциональных единиц, ячеек памяти, как говорят специалисты. В мозге - миллион миллиардов операциональных элементов. Причём в вычислительных машинах эти элементы имеют два состояния: 0 и 1. а контакт между нервными клетками может иметь до 15-20 состояний, то есть позиций для переключения. Переключили какой-то один контакт из миллиона миллиардов из позиции 4 в позицию 7 - и вот вам новое состояние мозга. Таким образом, если посчитать комбинаторику возможных состояний мозга, то окажется, что число этих состояний превышает количество атомов во всей вселенной. То есть мозг человека, весом всего лишь в килограмм триста граммов, например, как у Эйнштейна, мы сопоставим по своей вариативности со всей вселенной. Конечно, далеко не все комбинации состояний нервных контактов функциональны, то есть они не используются в мозге для кодирования информации. Но как бы ни мала была доля функциональных контактов, это все равно будут астрономические числа.
3. зачем нужен мозг.
Для всех, казалось бы, очевиден ответ на этот вопрос, но конкретно зачем он нужен? Во всех учебниках написано: нервная система (или мозг, или нервные ганглии) нужна для того, чтобы "Уравновешивать Потребности Живого Существа с Возможностями Окружающей Среды", иначе говоря, для приспособления животного к среде обитания. То есть мозг нужен животным в первую очередь для организации их поведения ради выживания: найти пищу, убежать от врагов, найти пару для продления рода и т. д. к этому стандартному для животных набору функций мозга добавляется уникальная функция, характерная только для мозга человека: построение виртуальных моделей физического мира; по сути дела, мозг научился конструировать свой внутренний мир. Наличие модели физического мира дало человеку колоссальные преимущества: стало возможным проигрывать виртуальные варианты будущего при построении планов поведения.
4. замкнутый круг познания.
Полномасштабная динамическая модель мира, построенная на основе собственного опыта индивидуума, - вот достойная задача для обладающего астрономической сложностью мозга человека. Создание моделей настоящего, диагностика вариантов будущего и, наконец, генерация идей об устройстве внешнего и внутреннего мира человека, о механизмах самого мозга! Метафорически можно сказать, что идеи становятся не менее важным энергетическим источником для мозга, чем глюкоза, и все более - потребностью организма, планами его поведения, ориентирами в будущем. Источником самих идей является познавательная деятельность человека, когнитивная функция его мозга выступает на первый план.
5. возможен ли информационный контакт между мозгом и компьютером.
Невообразимая сложность схемотехники мозга, астрономическое количество контактов между нервными клетками и отсутствие ключей для расшифровки межнейронных кодов, казалось бы, делают абсолютно невозможным информационное подключение к мозгу. Тем не менее в последние годы ученые начали нащупывать технологии, позволяющие "Подслушать" команды мозга и передать их напрямую к внешним исполнительным устройствам, минуя нервы и мышцы. Эта технология, названная интерфейсом мозг - компьютер (имк), основана скорее на свойстве мозга подстраиваться к предложенным ему условиям, чем на теоретических прозрениях нейрофизиологов. Последние только создали прямой канал для передачи электрической активности мозга исполнительным устройствам, а мозг, получив в свое ведение этот рычаг управления, научился им пользоваться. Конечно, и для ученых было много работы: нужно было пристроиться к регистрации электрической активности мозга, создать соответствующие электродные и усилительные системы, выделить из этой активности те компоненты, которые мозг мог подхватить для управления. Все было сделано, постинсультные пациенты с вживленными в их мозг электродами научились управлять роботизированной рукой настолько, что могли взять для себя со стола шоколадку или контейнер с напитком. С еще большей легкостью этим пациентам удается набирать тексты на экране компьютера без каких-либо мышечных действий. Можно и не вживлять электроды, просто закрепить их на коже головы. Каждый желающий в таком случае может попробовать силой своего намерения управлять игрушечной машинкой, компьютерной игрой или гипертекстовым справочником.
Автор: Александр Каплан, доктор биологических наук, психофизиолог, профессор кафедры физиологии человека и животных, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ им. М. в. Ломоносова.