Решением этой технической проблемы является кора, которая представляет понятия таким образом, что сходства отделены от различий. Как вы сейчас увидите, такое разделение обеспечивает колоссальную оптимизацию.
Каждый раз, когда вы смотрите какой-нибудь видеоролик на YouTube, вы являетесь свидетелем такой эффективной передачи информации. Видеоролик — это последовательность неподвижных изображений, или кадров, которые показываются в быстрой последовательности. Однако кадры между собой сильно сходны, поэтому, когда сервер YouTube отправляет через интернет поток видеоинформации на ваш компьютер или телефон, ему не требуется посылать каждый пиксель из каждого кадра. Более эффективный путь — сообщать только то, что изменилось по сравнению с предыдущим кадром, поскольку неизменные части кадра уже были переданы. YouTube отделяет сходства в видеоролике от различий, чтобы ускорить передачу, а программное обеспечение на вашем компьютере или телефоне собирает эти кусочки в связное видеоизображение.
Человеческий мозг делает примерно это же, когда обрабатывает прогностические ошибки. Сенсорная информация от зрения крайне избыточна, как видео, и то же самое справедливо для звуков, запахов и остальных чувств. Мозг представляет эту информацию как схемы для возбуждения нейронов, и для него выгодно (и эффективно) представить ее минимально возможным числом нейронов.
Например, зрительная система представляет прямую линию как схему возбуждения нейронов в первичной зрительной коре. Предположим, что вторая группа нейронов возбуждается, чтобы представить вторую линию под углом 90 градусов к первой линии. Третья группа нейронов могла бы эффективно суммировать это статистическое отношение между двумя линиями как простое понятие «угол». Детский мозг может повстречаться с сотней разных пар пересекающихся отрезков различной длины, толщины и цвета, но принципиально все они будут случаями «угла», и каждый можно эффективно представить некоторой небольшой группой нейронов. Такие суммарные представления устраняют избыточность. Таким образом мозг отделяет статистические сходства от сенсорных различий.
Аналогичным образом случаи понятия «угол» сами являются частью других понятий. Например, если ребенок получает зрительный входной сигнал о лице своей матери со многих различных точек: когда кормят, когда сидят лицом к лицу, утром и вечером. Его понятие «угол» будет частью понятия «глаз», которое суммирует непрерывно изменяющиеся линии и контуры глаз матери, видимые под различными углами и при различном освещении. Для представления различных случаев понятия «глаз» возбуждаются различные группы нейронов, что позволяет ребенку распознавать эти глаза как глаза матери каждый раз, вне зависимости от сенсорных различий
[267].
По мере того как мы идем от конкретных понятий к более общим (в нашем примере — от линии к углу и далее к глазу), мозг создает сходства, которые являются все более эффективными сводками информации. Например, «угол» — это эффективная сводка относительно линий, однако всего лишь сенсорная деталь относительно глаз. Та же самая логика работает для понятий «нос», «ухо» и так далее. В совокупности эти понятия являются частью понятия «лицо», случаи которого — еще более эффективные сводки сенсорных сигналов черт лица. В конечном итоге мозг ребенка формирует сводные представления для достаточного количества визуальных понятий, в которых он может видеть один объект, несмотря на невероятное разнообразие в сенсорных деталях более низкого уровня. Подумайте об этом: каждый из ваших глаз в мгновение передает в мозг миллионы крохотных кусочков информации, а вы просто видите «книгу».
Этот принцип — нахождение сходств на службе эффективности — описывает не только зрительную систему; он также работает в рамках всех сенсорных систем (для звуков, запахов, интероцептивных ощущений и т. д.), а также для сочетаний различных чувств. Рассмотрим чисто ментальное понятие, например «мать». Когда младенец утром берет грудь, в его различных сенсорных системах возбуждаются группы нейронов в статистически связанных шаблонах — чтобы представить зрительный образ матери, звук ее голоса, ее запах, тактильные ощущения от держания, увеличение энергии от кормления, ощущения полного животика, плюс удовольствие от еды и прижимания. Все эти представления взаимосвязаны, а их сводка представляется в схеме возбуждения небольшой группы нейронов как рудиментарное мультисенсорное понятие «матери». Во время кормления в тот же день, но попозже, аналогичным образом могут создаваться другие сводки для понятия «мать», когда будут использоваться аналогичные, но не в точности те же группы нейронов. И когда младенец лупит по качающейся игрушке над кроваткой, смотрит, как она раскачивается, и испытывает соответствующие тактильные и интероцептивные ощущения, связанные с уменьшением количества энергии из-за своих движений, то его мозг суммирует эти статистически связанные события как рудиментарный мультисенсорный случай понятия «я сам»
[268].
Таким образом мозг ребенка соединяет сильно разбросанные схемы возбуждения для отдельных чувств в одну мультисенсорную сводку. Этот процесс уменьшает избыточность и представляет информацию для будущего использования в минималистической эффективной форме. Это похоже на сублимированную пищу, которая занимает меньше места, но перед едой ее нужно восстановить до исходного вида. Эта эффективность практична для мозга, формирующего рудиментарные понятия, такие как «мать» и «я сам», в результате научения.
По мере того как ребенок становится старше, его мозг с помощью понятий начинает предсказывать более эффективно, но, разумеется, он по-прежнему делает ошибки. Например, когда Софии было три года, мы были в торговом центре, и она заметила перед нами мужчину с дредами. В то время она знала трех людей с дредами: ее любимого дядю Кевина, среднего роста и темнокожего; одного знакомого, который также темнокож, но довольно высок и широкоплеч; и одну нашу соседку, которая невысока и имеет светлую кожу. В этот момент мозг Софии яростно запускал многочисленные конкурирующие прогнозы, которые потенциально могли стать ее опытом. Пусть для определенности сюда условно входило 100 прогнозов дяди Кевина из прошлого опыта Софии, с разных мест, разного времени и с разных углов, имелось 14 прогнозов для ее знакомого и 60 прогнозов для соседки. Каждый прогноз был собран из кусочков схем в ее мозге, которые были перемешаны. Эти 174 прогноза сопровождались также многими другими предсказаниями людей, лиц и вещей из прошлого опыта Софии — всем, что было статистически связано со сценой перед ней.
