Ученых и медиков, в том числе и Джексона, вдохновил Дарвин. В ходе естественного отбора мозг вел себя, как сенсорно-моторный механизм, и у каждого вида развился свой набор способностей. У человека за координацию действия отвечают высшие, самые сложные слои, но базовые способности вписаны как в высшие, так и в нижние слои. Так, кошка и крыса с удаленной корой мозга по-прежнему демонстрируют различные типы мотивированного поведения – передвижение, вылизывание шкурки, еду и питье. Однако некоторые более сложные поведенческие реакции в отсутствие коры невозможны. Как пишут Прескотт и его коллеги по Шеффилдскому университету,
[Джексон] разделил нервную систему на нижнюю, среднюю и высшую центральные и предположил, что в этой последовательности выражен прогресс от «максимальной организованности» (максимальной жесткости) к «минимальной организованности» (максимальной изменчивости), от «максимальной автоматичности» к «минимальной автоматичности» и от самой «чистой рефлекторности» к наименее «чистой рефлекторности». Эта тенденция предполагает повышение компетенции в том смысле, в каком мы сейчас представляем себе разделение в поведении – высший отдел центральной нервной системы связан с теми же видами сенсорно-моторных координаций, что и низшие, но в большей степени опосредованно[17].
Джексон сразу разглядел последствия своей концепции слоев и ввел в неврологию термин диссоциация – предположил, что те или иные расстройства поведения должны вызываться специфическими поражениями мозга. Если вывести из строя высшие слои, реагировать на раздражители будут только нижние. А они реагируют в пределах своих ограниченных возможностей, что и было описано для кошки, лишенной коры головного мозга.
Эволюционирующие многоуровневые системы
Само собой разумеется, эта первопроходческая работа подняла вопрос о том, шло ли развитие мозга в процессе эволюции по многослойной схеме. Добавлялись ли отделы мозга медленно, но верно, и подтверждают ли это исследования в области сравнительной анатомии? Да, так оно и есть, и здесь Прескотт блистает. Он разворачивает перед нами длинную, затейливую и увлекательную историю: у всех позвоночных их нынешняя нервная система начала развиваться более 400 миллионов лет назад с базовой схемы – со спинного мозга, нижней части ствола головного мозга, среднего мозга и переднего. Шли тысячелетия, и в переднем мозге формировались модули и слои, что привело не просто к более сложным формам старых структур, а к появлению новых. Например, по мере того как конечности все более ловко выполняли разные действия с предметами, для управления новыми периферийными манипуляторами – иначе говоря, пальцами – нейронная площадь для этих модульных слоев должна была увеличиваться. У позвоночных с развитыми пальцами эти новые нервные пути прослеживаются отчетливо, а если пальцев нет – отсутствуют вовсе. И – в точности так, как предсказывал Джексон, – повреждения переднего мозга приводят к расстройствам функций одной группы модулей, ответственной за тонкую моторику руки, однако другие модули, управляющие более базовыми движениями всей руки, не страдают.
Любой популяции животных выгодно обладать способностью к эволюции, поскольку на этом свойстве зиждется адаптация к новым трудностям. Это определяется как способность организма к фенотипической изменчивости, генерированию наследуемых характерных признаков[18]. Характерный признак, сохранившийся под воздействием естественного отбора, передастся следующему поколению. Всем известный пример – клюв земляных вьюрков с Галапагосских островов, который может быть как совсем маленьким, так и очень большим[19]. И все же один из вопросов, поставленных дарвиновской теорией естественного отбора наследуемых изменений, таков: каковы предпосылки изменчивости и как возникали новые признаки? Самый ходовой ответ – что во всем виноваты главным образом случайные мутации генов – объясняет далеко не все. Биологи ломают головы над этим вопросом уже много лет.
В том числе и биологи из Гарварда Марк Киршнер и его коллега из Беркли Джон Герхарт[20]. Их интересовало, есть ли у современных животных клеточные и эволюционные механизмы с такой характеристикой, как способность к развитию. Иными словами, способны ли они генерировать наследуемую фенотипическую изменчивость? И подвергается ли давлению естественного отбора сама способность к эволюции? То есть, если биологическая система производит больше наследуемой фенотипической изменчивости, повышаются ли ее шансы выиграть эволюционную гонку вооружений?
В животном мире наблюдается невероятное разнообразие форм тела, структур тканей, развития и физиологии организма. И в то же время цепочки, регулирующие экспрессию генов, равно как и многие основополагающие процессы – например биохимические и передача клеточных сигналов, – у всех одинаковы. Кое-какие основные процессы роднят нас, живых существ, с растениями, грибами и миксомицетами – так, деление клеток управляется одними и теми же ферментами. Другие – метаболизм и репликация – у нас протекают так же, как у всех живых организмов вплоть до бактерий. Почему? Потому что у нас много общих геномных последовательностей. В отличие от некоторых своих коллег, Киршнер и Герхарт не считают, что эти основные процессы сдерживают эволюцию. На самом деле они уверены в обратном. По мнению этих ученых, обилие общих основных процессов, их стабильность в течение вот уже 530 миллионов лет и прекрасные результаты объясняются тем, что такие процессы не только не сдерживали, а, напротив, обеспечивали приспособляемость, позволяя передавать потомству удачные генетические вариации. Обеспеченная этими процессами приспособляемость сводилась к фенотипической вариативности в неустойчивых по отношению к внешним переменам процессах. Таким образом, основные процессы стали тем ограничением, которое гарантировало эволюционную изменчивость в непредсказуемой окружающей среде.
И вы совершенно правы, если видите здесь протокол для многослойной архитектуры – «ограничения, которые снимают ограничения». Дойла и Олдерсона огорчает, что биологи большей частью недооценивают роль многослойной архитектуры в формировании изменчивости. Возможно, многослойная архитектура, столь распространенная в биологических системах, и развилась потому, что ее способность генерировать новые признаки в условиях наложенных ограничений давала устойчивость в конкурентной борьбе и была отобрана по принципу «слой или смерть!».
Освобождающие узы
Одно дело распознать многослойную архитектуру, и совсем другое – понять, как взаимодействуют разные слои. Поступающая на один слой самая разнообразная информация должна быть обработана и конвертирована в доступную для восприятия следующим слоем форму. Основные ограничения в многослойной системе накладываются на образование связей между слоями[21]. Подходящая иллюстрация для этой особенности многослойной архитектуры – песочные часы или галстук-бабочка, где протоколу соответствует ограничивающий узел, а сигналы поступают и выходят, как крылья банта. В нашем прежнем примере с проектированием самолетных кресел протокол – это уровень кресла, параметры которого служат узлом. Входящей информацией можно считать все виды стройматериалов, форму, расцветку и так далее. Исходящей – любые модели из разных материалов разных цветов, лишь бы размеры и функции кресел удовлетворяли протоколу. Система в целом подчиняется ограничениям, но вместе с тем, по выражению авторов, это система без границ[22]. Набор входящих сигналов может быть преобразован в разные типы исходящих, поскольку теперь задача слоя может выполняться разными способами. Когда об этом думаешь, кажется, что творятся чудеса. Глядя на робота с правильной многослойной архитектурой, почти веришь в то, что опутанная проводами система с заданным набором реакций и впрямь способна мыслить, чувствовать и сомневаться, словно живое существо. Эту гибкость системе дает ее архитектура[23].
