Манфред Шпитцер - Антимозг: цифровые технологии и мозг
«Быстро» вместо «точно»
Неважно, чему человек учится — ходить или говорить, правильно вести себя или правильно питаться: для головного мозга «учиться» часто означает сначала оценить неизвестную величину на основании отдельных опытных знаний (ранее произведенных «замеров»). Головной мозг маленького ребенка, который только-только учится ходить, должен впервые оценить, сколько импульсов он должен послать к мускулам спины, попки и ног, чтобы верхняя часть корпуса наклонялась вперед. Если мозг пошлет слишком мало импульсов, ребенок упадет вперед, если слишком много, то он упадет назад. Для робота можно было бы запрограммировать правильное число. Но младенца не программируют; он программирует себя сам! Он пытается встать, подтягивается, держась за диван или ножку стула, и стоит — неуверенно, неустойчиво. Если он сильнее наклоняется вперед, его головной мозг посылает импульсы к мускулам спины, попки и ног, чтобы противодействовать наклону вперед. При этом мозг измеряет время, в течение которого ребенок стоит. Если оно больше, чем в прошлый раз, то количество посланных импульсов явно ближе к правильному значению, чем в предыдущий раз, и оно будет сохранено. Если оно меньше, то результаты изменения, предпринятого в последний раз, будут отброшены, и при следующем наклоне вперед будет послано иное количество импульсов.
Рассмотрим другой пример: правильное питание. Вы молоды, родились в плодородной местности, но не имеете понятия, что можно употреблять в пищу, а что нет. Где-то вы наталкиваетесь на красные ягоды, содержащие сахар и немного яда, о чем вы не знаете. О каждом продукте питания важно знать, сколько его можно съесть, чтобы, с одной стороны, насытиться, а с другой — не отравиться. Так, в первый раз вы съедаете пять ягод и очень скоро снова ощущаете голод. В следующий раз вы съедаете сорок ягод, получаете отравление, и вам по-настоящему плохо. В третий раз вы действуете осторожнее и съедаете семь ягод, однако вскоре снова голодны, однако общее самочувствие хорошее. В четвертый раз вы, возможно, съедите тридцать ягод и будете чувствовать себя сытым, но не вполне здоровым. И так продолжается до тех пор, пока вы не научитесь съедать пятнадцать ягод, чтобы (уже) насытиться и (еще) не отравиться.
Как бы ни отличались друг от друга процессы «учиться ходить» и «учиться питаться», в принципе для головного мозга речь идет об одной и той же задаче: он должен оценить общие значения (сколько импульсов к какому мускулу послать при каком наклоне вперед? Сколько ягод какого размера, цвета и с каким вкусом съесть?) на основании единичных результатов опыта. При таком процессе обучения головной мозг должен выполнять два противоположных условия: он должен приближаться к истинному значению, с одной стороны, быстро, потому что иначе он умрет прежде, чем выучится. И он должен приближаться к истинному значению маленькими шагами, так как, делая большие скачки, он будет лишь прыгать вокруг истины, но не сможет достичь ее. Здесь явно существует проблема: учиться надо большими шагами (иначе умрешь до того, как научишься) и маленькими шагами (иначе истины никогда не достичь). Эта проблема возникает при обучении любого вида и у любого обучающегося, будь то плоский червь, крыса, обезьяна или человек! И существует лишь одно решение этой задачи, которое я хотел бы пояснить с помощью рисунка.
Представьте себе, что вы стоите на поле для гольфа и хотите загнать маленький мяч в лунку, сделав как можно меньше ударов. При этом с вами происходит то же, что и с только что описанным головным мозгом, который хочет чему-то — абсолютно неважно, чему именно — научиться: вы хотите очень быстро доставить мяч поближе к лунке, потому что только так у вас есть шанс загнать его в лунку за минимальное число ударов. Для этого вы сначала делаете сильные удары, мяч летит далеко и быстро приближается к цели. Однако когда вы уже находитесь рядом с лункой, сильные удары, далеко посылающие мяч, нерациональны, потому что вы хотите попасть точно в лунку. Теперь нужны несильные, мягкие удары, посылающие мяч недалеко, зато точно. Итак, при игре в гольф для достижения цели следует с каждым ударом уменьшать расстояние, на которое посылают мяч, потому что только таким путем можно быстро оказаться вблизи лунки и затем точно попасть в нее.
Итак, при обучении лучше начинать с больших шагов, а затем более мелкими шагами достигать точности. Поэтому дети учатся быстро, а люди более старшего возраста — намного медленнее. Под «более старшим возрастом» здесь имеются в виду не семидесятилетние, а все, кому больше семнадцати, как показывают соответствующие исследования, посвященные изучению скорости изменения синапсов с увеличением возраста.
Научение и игра в гольф отличаются друг от друга: при научении неясно, где расположена цель. Чтобы приравнять гольф к обучению, следовало бы играть с завязанными глазами: мяч посылать в неизвестном направлении и получают ответное сообщение, находится ли мяч после этого удара ближе к лунке или дальше от нее («теплее», «холоднее»). При такой манере играть в гольф нерационально было бы посылать мяч все время осторожно, на расстояние одного-двух метров. Если же представить себе, что головной мозг ребенка должен посылать не один мяч в одну лунку на одном поле для гольфа, а одновременно играть на тысяче полей (учиться всему подряд и одновременно), тогда станет ясно, что головной мозг не может действовать и так, и эдак, то есть делать первый удар осторожно, затем более сильный удар, потом опять осторожный и так далее. Для одновременного выполнения множества задач обучения можно следовать только очень простой стратегии: мозг учится сначала очень многому с каждым индивидуальным опытным переживанием, и таким способом быстро приближается к истине, а затем выполняет все меньшие шаги. Быстрота юности и медленность (и точность) зрелого возраста — не случайность и уж тем более не следствие возрастного заболевания, а проявление оптимизации процессов научения на протяжении всей жизни. Применительно к людям это означает, что люди более старшего возраста лучше знают мир, чем молодые люди — до тех пор, пока мир сохраняет стабильность, то есть не меняется. Говорят о старом мастере с его исключительным опытом. И говорят о том, что дети могут быстро приспосабливаться к самым разнообразным условиям.
7.1. При игре в гольф целесообразно сначала приближаться к цели пусть не очень точными, но сильными ударами, а затем все более слабыми, но более точными движениями мяча (рисунок вверху), чем выбирать всегда одинаковые удары (рисунок внизу).
С этой точки зрения проблему людей старшего возраста в сегодняшнем мире можно описать четко: многие вещи изменяются очень быстро, во многих сферах более нет предпосылок для стабильной окружающей среды. По этой причине люди могут попасть в ситуацию, когда в течение жизни их ценности теряют значение, а приобретенные ими способности становятся ненужными. Шестидесятилетний скрипичный мастер делает инструменты лучше, чем сорокалетний, но если он должен переключиться на изготовление синтезаторов, то он проиграет.
Значит ли это, что взрослые вовсе не могут больше учиться? Нет! Они учатся иначе, чем маленькие дети, а именно, путем присоединения нового к уже изученным раньше вещам. Как уже было изложено в первых главах, ребенок выучивает новые сведения, формируя следы памяти и тем самым внутреннюю структуру механизма память; взрослый же учится, обращаясь к существующим структурам и связывая их. Обучение у детей — не то же самое, что обучение у взрослых. Дети развивают новые структуры; взрослые используют имеющиеся структуры и тем самым изменяют их.
Что именно растет, когда растет головной мозг?
Головной мозг новорожденного представляет собой примерно одну четвертую часть (350 г) от веса и размера головного мозга взрослого человека (1300–1400 г); хотя и нервные клетки, и их соединительные волокна уже сформированы, и их количество после рождения увеличивается лишь незначительно. Головной мозг становится таким большим в процессе развития главным образом благодаря жиру. При этом речь идет об особенной разновидности жира, миелине, которым так называемые Шванновские клетки облекают нервные волокна. Эта миелиновая оболочка нервных волокон способствует тому, что импульсы не проходят медленно (макс. 3 м/с) вдоль нервного волокна, а быстро прыгают вдоль них (макс. 115 м/с). Это важно потому, что головной мозг имеет модульное строение; он перерабатывает информацию прежде всего благодаря тому, что десятки раз посылает ее туда-сюда между разными модулями, находящимися на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга.
Итак, оболочка нервных волокон обеспечивает более быстрые нервные импульсы. Время, необходимое для прохождения импульсов от одного модуля к другому (расстояние порядка 10 см), составляет при скорости 3 м/с примерно 30 мс. Такой промежуток времени кажется коротким, однако для переработки информации, которая в конечном итоге заключается в том, чтобы импульсы многократно перетекали между различными модулями в обоих направлениях, он очень велик. Быстрый обмен между модулями предполагает быстрое проведение импульсов, отсюда получается, что модуль, соединительные волокна которого еще медленные, может внести лишь небольшой вклад в переработку информации или даже вовсе никакого. Медленное соединение нервных волокон в головном мозге можно сравнить с мертвой телефонной линией — физически она присутствует, но на практике бесполезна.
