Гибкость означает способность меняться вместе с окружающим миром. Жесткая генетическая запрограммированность всех аспектов поведения оказывается сильной помехой в приспособлении к меняющимся условиям или освоении новой среды. Например, тараканы отлично чувствуют себя на Фиджи, но не выживают на Аляске, тогда как люди — и крысы — неплохо устраиваются и на Аляске, и на Фиджи, несмотря на огромную разницу в климатических условиях. Таким образом, мощную платформу познания эволюция всячески поддерживает. Однако тут есть загвоздка, не позволяющая наращивать способность учиться настолько, чтобы она обеспечивала высочайшую степень гибкости. Загвоздка состоит в незрелости нервной системы при рождении.
Почему же «великое обучение» и незрелость новорожденного организма так связаны? Ответ на этот вопрос нужно искать в нейробиологических основах обучения. В процессе обучения структурные изменения должны произойти в мозге для того, чтобы закодировать то, что изучается. Если конкретнее, то отдельные нейроны в соответствующей сети должны немного изменить свою структуру, тем самым модифицируя и общую архитектуру сети. В этом структурном изменении и воплощается, по сути, усвоение знания. Нейрон может изменяться, добавляя новые контакты к другим нейронам, то есть создавая один или два новых синапса (илл. 1.1.). Кроме того, нейрон может расширить свои входные или выходные ветви. И наоборот, иногда бездействующие ветви «подрезаются», чтобы освободить место для новых побегов на высокоактивных нейронах
[24].
Чтобы максимизировать изменения нейронных сетей под влиянием накапливаемого опыта, сама сеть должна при рождении особи иметь минимальный размер, хотя и достаточный, чтобы организм мог существовать вне утробы. Почему? Потому что нейронам нужен простор для разрастания и разветвления, иначе они не смогут кодировать усваиваемую информацию. Если нейроны у новорожденного уже полностью сформированы, у него есть заранее заложенная генами функция в сети. Соответственно ветвиться и расширяться, не жертвуя генетически запрограммированными инстинктивными реакциями, нейроны не могут. Если образование новых синапсов и новых нейронных связей затруднено, негде накапливаться и причинно-следственным знаниям о том, как успешнее существовать в окружающем мире. Поэтому при рождении любой мозг, рассчитанный на развитие гибкого ума, должен быть незрелым. Детеныши млекопитающих — «великие ученики» и соответственно рождаются несамостоятельными.
Илл. 1.1. Юмористическое изображение основных элементов нейрона. Вверху: входящие сигналы поступают главным образом на дендриты и тело клетки, где сигналы интегрируются. Исходящие сигналы передаются по аксону к синапсу. Внизу: синапс — это передаточный пункт между нейронами. Из аксонов выделяются нейромедиаторы, которые преодолевают пространство между нейронами (синаптическую щель) и связываются со специализированными рецепторами принимающей стороны. От действия медиатора зависит вероятность возбуждения принимающего нейрона. У нейрона коры мозга может насчитываться от 1000 до 10 000 синапсов.
Изображение предоставлено Margreet Deheer
Да, разумеется, существуют зрелорождающиеся млекопитающие, например козлята и детеныши бизонов, которые, как правило, встают на ноги и начинают ходить почти сразу после появления на свет. Те, кому это не удается, долго не проживут. Однако такая самостоятельность, судя по всему, появилась уже на гораздо более позднем этапе эволюции млекопитающих, преимущественно у копытных травоядных стадных видов. Кроме того, мозгу таких выводковых детенышей не присущ бурный рост, характерный для птенцовых.
Тем не менее даже зрелорождающимся млекопитающим в младенчестве требуется высококалорийное питание. Козлята сосут материнское молоко два-три месяца, телята бизона — от шести до восьми месяцев. Так что их «выводковость» сводится, по большому счету, к способности ходить и сосать вымя стоя. Не стоит также забывать, что, несмотря на могучий и грозный облик бизонов, в интеллектуальном отношении им далеко до каких-нибудь волков или енотов. День-деньской они только и делают, что жуют траву на тучных пастбищах, а для защиты от хищников им хватает статистически благоприятной для них принадлежности к большому стаду. Ради отстающего от стада бизона медведь или горный лев вполне могут совершить вылазку в открытую прерию, но тем копытным, что находятся в безопасности, ближе к центру, до собрата почти нет дела. Разве что какая-нибудь из бизоньих матерей, оказавшихся поблизости, ринется на хищника и попытается ударить копытами, но смекалистому медведю хватит ума от нее отделаться.
Рожденные с корой головного мозга
Чтобы глубже разобраться, почему ум и социальность млекопитающих соединились столь уникальным образом, зададим себе такой вопрос: как изменились нейронные связи в ходе эволюции мозга млекопитающих и как они обеспечили ту мощь и гибкость интеллекта, которую мы наблюдаем у обезьян, волков и человека? Иными словами, как в конечном итоге это обусловило развитие тех сложных способностей, которые подразумевают решение комплексных задач, самоконтроль, воображение и совесть?
Кора. Вот ответ на наш вопрос. Кора головного мозга (или кортекс) — структура, которая есть лишь у млекопитающих
[25]. Кора имеется у всех млекопитающих видов и отсутствует у всех их предков
[26]. Если вам представится возможность заглянуть ко мне в череп, вы увидите долины и взгорья моей коры, под которой скрываются тесно с ней связанные более древние с точки зрения эволюции отделы
[27].
Кора обладает совершенно особенной конфигурацией: шесть аккуратно укомплектованных слоев нейронной сети, с определенным для каждого слоя, именно для него предназначенным типом нейронов, образующих прототипические связи с другими нейронами (илл. 1.2.). Архитектура коры, по сути, одинакова у всех млекопитающих, будь то летучая мышь, бабуин или человек. И в каждом отдельно взятом мозге мы обнаружим одну и ту же впечатляющую организационную структуру во всех областях коры, независимо от того, за что та или иная область отвечает — за обработку зрительных или слуховых сигналов или управление мышцами пальцев при вдевании нитки в иголку. Кора стала структурным новшеством, положившим начало «великому обучению», которое, в свою очередь, дало возможность млекопитающим с их высокими энергетическими потребностями покорить мир.
