Где находятся мысли?

Нейрофизиологи попытались вживить в мышей человеческий разум. В результате у многих возникли вопросы: вот что у людей в голове? И чем вообще они думают?! 

Иллюстрация: Corbis/Fotosa.ru
Иллюстрация: Corbis/Fotosa.ru
+T -
Поделиться:

(Часть первая)

Поводом для этой заметки — вернее, серии из двух заметок — стала удивительная работа нейрофизиологов из Университета Рочестера. Исследователи взяли кое-что из человеческого мозга и пересадили в мозг мыши. В результате мышь стала умнее. Само по себе уже неплохо. Но еще прикольнее то, что из человеческого мозга взяли совсем не то, чем, как традиционно полагали ученые, человек думает.

Впрочем, лучше рассказать историю с самого начала.

Когда всеблагие небеса благословят вас минутой досуга, посвятите ее размышлениям вот какого парадоксального свойства: с чего люди вообще решили, что их мысли находятся у них в голове? Разумеется, у всех, кто смотрит глазами и слушает ушами, складывается ощущение, что именно там — в тесном пространстве между оттопыренных ушей и позади вытаращенных глаз — происходит что-то важное. Так было бы, наверное, даже если бы информация от органов чувств сперва посылалась для обработки в копчик.

Конечно, ученые древности довольно рано задались вопросом, так ли это, и приводили множество аргументов, что пристанище разума находится именно в голове — а гнездилище чувств, кстати, в сердце, ну и как им после этого верить? Тем более что главное из доказательств в той или иной степени сводилось вот к чему: если шарахнуть человека по башке дубиной (или электрическим импульсом по префронтальной извилине), человек потеряет сознание (или, соответственно, не сможет пальцем потрогать собственный нос с первого попадания). Этого мало, позорно мало для статуса твердо установленной научной истины: ведь ровно таких же результатов можно достичь, если правильно подобрать силу и продолжительность битья мотоциклетной цепью по почкам.

Мы за последнее время привыкли, что вещи на самом деле вовсе не таковы, какими кажутся (ну хоть квантовую механику взять для примера). На этом фоне приятным сюрпризом оказался факт, что мысли — как, впрочем, и чувства — действительно находятся в мозгу.

Более того: к началу ХХ века стало более или менее ясно, что в этом деле важную роль «серое вещество», или, по выражению Эркюля Пуаро, «маленькие серые клеточки» — нейроны коры головного мозга. Именно их надо стимулировать электричеством, чтоб подопытный персонаж начал чувствовать, а иногда и вытворять, всякие смешные штуки. Примерно тогда же испанский ученый Рамон-и-Кахаль выдвинул «нейронную доктрину» (за что и получил Нобелевскую премию): согласно этой доктрине, вся обработка информации в мозгу и нервной системе происходит путем прохождения электрических сигналов между нейронами. Все эксперименты это подтверждали.

В это было несложно поверить: сети нейронов очень похожи то ли на электрические цепи (как раз к тому времени изобретенные), то ли даже на совокупность силиконовых чипов в компьютере (их изобрели чуть позже). И заметьте: из всего (о чем люди имеют хоть какое-то представление, как оно работает) именно компьютер ближе всего к тому, что мы называем «мышлением». Ну, например, он может посчитать, сколько будет 24+981 — кто еще в подлунном мире отличается подобной сообразительностью?

Откуда поверхностному и недалекому человеку сразу становится ясно: мозг — это такой компьютер, причем нейроны — такие транзисторы, а все остальное в голове — крепеж и вентиляторы. Вот просто становится это ему ясно, и хрен его переубедишь.

Некоторые пытались. Одна из самых прекрасных попыток принадлежит физику и математику Роджеру Пенроузу. В своих научно-популярных книгах, опубликованных на рубеже тысячелетий, он предложил очаровательное — на грани игры в наперсток — доказательство того, что определенные виды разумной деятельности в принципе никак не могут «быть алгоритмизированы» — то есть сколько не гоняй электричество от одного чипа к другому, ничего похожего на «мысль» или «понимание» не возникнет. С тех пор доказательство раз тридцать опровергли — так много раз потребовалось, потому что опровергались и сами опровержения. В общем, любопытная история.

Пенроуз полагал, что раз «понимание» не может основываться на вычислимом физическом процессе (а движение импульсов по нейронам, разумеется, легко моделируется компьютером), надо искать какой-то другой физический процесс, неалгоритмизируемый и невычислимый. Он предложил, что таким процессом может быть редукция волновой функции. Помните, мы тут как-то рассуждали о том, как свобода воли могла бы быть изысканно связана с квантовой механикой? Так вот, в квантовой механике таится не только свобода воли, а вообще то, что мы называем «сознательной личностью» — по мнению Пенроуза.

Далее, окончательно выйдя за пределы своей научной компетенции, знаменитый физик предположил, что эта самая «невычислимая» физическая активность — то есть особый вариант макроскопической квантовой суперпозиции с последующей редукцией — могла бы происходить в тубулиновых микротрубочках цитоскелета. И вот это уже ровно никакими данными не было подтверждено. Фантазер он, этот Пенроуз, хоть и крупный ученый.

Однако его гениально-завиральные идеи, равно как и накопление открытий нейрофизиологии, явно подталкивали человечество к пониманию простого факта: до сих пор мы и понятия не имеем, каким местом думаем.

(Продолжение)

Комментировать Всего 18 комментариев

              У меня давно уже витает где-то в копчике ( рудименте хвоста) идея сделать трансгенную крысу с гипертрофированным мозгом. 

И посмотреть  станет ли такая крыса умнее обычной.

Причем там явно придется им еще в детстве череп разрезать  и вставлять пластиковый расширитель пространства черепной коробки,    иначе там  просто некуда дополнительный мозг всунуть...

Идея добавлять кусочек человеческого мозга к крысе  тоже ничего.....  но как-то странно право.  Ему же надо будет туда как-то подключиться....   а это длительный процесс, крысы столько не живут.

Или ждите подробностей до завтра, или идите по ссылке. Третий вариант - последний номер сайнтифик америкен, там успели уже выпустить большую статью по сути эксперимента. Ссылка завтра.

Эту реплику поддерживают: Владимир Кайгородов, Таня Ратклифф

Я тоже, признаться, ждала ответа на вопрос чего им подсадили в конце статьи.  Интригуете!  

Ну там же ссылка есть, ну. Астроциты им пересадили. Глиальные клетки. Это ж не детектив все-таки, это ж занудный научпоп! :-)

То-то я заметила, в самом начале истории у дворецкого не хватало трех глиальных клеток.

Эту реплику поддерживают: Сергей Мурашов

Алексей, могу посоветовать почитать вот эту книгу британского нейрофизиолога Раймонда Таллиса под названием Aping Mankind:

http://www.amazon.com/Aping-Mankind-Neuromania-Darwinitis-Misrepresentation/dp/1844652734/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1363823002&sr=1-1&keywords=aping+mankind

Алексей, так не честно! Предпоследний абзац был категорически ниже моего интеллектуального пояса!

Ага. Ну если чуть подробнее: по Пенроузу, сознание должно включать в себя невычислимый компонент. В известной физике невычислимых процессов нет. Но они могут возникать при "редукции квантовых суперпозиций" - то есть когда кот Шредингера, живой и мертвый одновременно, вдруг оказывается или живым, или мертвым. Пенроуз предположил, что нечто похожее на шредингеровского кота может происходить в молекуле белка тубулина, из которого состоит клеточный скелет (в том числе и нейронов). Там есть электрон, находящийся в суперпозиции двух состояний, и от выбора между этими состояниями запвисит конформация белка - ну то есть все как с котом, микрообъект определяет состояние большого объекта. То есть внутри микротрубочки - в изоляции от внешней среды - может возникать некий шредингеровский кот, которому, собственно, мы обязаны (по Пенроузу) актом "понимания" реальности, самосознания и свободы воли. Но это полная неправда, судя по всему, так что не расстраивайтесь, если не понимаете.

Спасибо! Конечно же не буду притворяться, что поняла. Но индульгенция под конец облегчает мучения :-)

Эту реплику поддерживают: Ирина Столярова, Алия Гайса

Ох, забыл предупредить, что три абзаца про Пенроуза надо пропускать.

Эту реплику поддерживают: Ирина Столярова

Да я итак почти все пропустила, Алексей:)))

Картинка-неплохая!

Если убрать этого человечка, то получился бы чистый супрематизм!!!

"вычисление происходит не только с помощью молекулярного компьютера, работающего с ДНК, РНК и белком, но и посредством вычисляющей среды, образуемой цитоскелетом" - Либерман Е.А.

Алексей, слышали ли Вы о работах Либермана Ефима Арсентьевича? К сожалению его сайт перестал быть доступен, но вот некоторый список работ:

Минина С.В., Либерман Е.А. Входные и выходные каналы квантового биокомпьютера // Биофизика. 1990. Т. 35. С. 132–134.

Liberman E.A., Minina S.V., Shklovski-Kordi N.E. Quantum molecular computer model of the neuron and a pathway to the union of the sciences // Biosystems. 1989. V.22. P.135–154.

Либерман Е.А. Предельный молекулярный квантовый регулятор // Биофизика. 1983. Т. XXVIII. P. 183–186.

Мне говорили (писали в письме), что при жизни Либермана Пенроуз ссылался на его работы, с которыми был знаком ("В своей книге 1987 года, он упоминает работы Либермана")

Вот отрывки из работ Либермана (я могу некоторые их них Вам прислать): 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ПРИНЦИПА ОПТИМАЛЬНОСТИ

Е.А. Либерман, С.В. Минина, Д.А. Мошков, И.М. Санталова, Н.Е. Шкловский-Корди Институт проблем передачи информации РАН

"Abstract: Принцип оптимальности - второй принцип хаиматики, новой науки, объединяющей биологию, физику и математику. Для того чтобы доказать, что при переходе во вращающуюся вместе с телом животного систему координат происходит изменение структуры цитоскелета нейронов, решающих эту задачу, рыбок вращали одновременно вокруг двух перпендикулярных друг другу осей. Эта легко разрешимая с точки зрения физики задача оказалась для них неразрешимой: рыбы теряли способность плавать, а в цитоскелете наблюдались драматические изменения. Эти изменения исчезали после продолжительного отдыха. Одновременно восстанавливалась способность рыб нормально плавать. Ключевые слова: Молекулярный квантовый регулятор, цитоскелет - управляющая среда"

БИОФИЗИКОМАТЕМАТИКА И ВОЗМОЖНОСТЬ ПРОВЕРКИ ЕЕ ПРИНЦИПОВ С ПОМОЩЬЮ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 

Е. А. Либерман, С. В. Минина, Н. Е. Шкловский-Корди

 Институт проблем передачи информации РАН

"Изучение микроскопических объектов привело к пониманию наличия влияния измерения на их состояние. Возникла квантовая механика, которая обнаружила удивительные свойства физического мира. Когда физика начала разбираться в устройстве живой клетки, а математика освоила применение компьютеров, стало понятно, что вычисление, требует обязательных затрат свободной энергии и времени. Влияние вычисления на решаемые задачи существенно в живой клетке." 

Сайт глючит и я не могу исправить (дописать) последнюю цитату:

"Изучение нервных клеток, решающих задачи организма в целом, позволило экспериментально показать, что вычисление происходит не только с помощью молекулярного компьютера, работающего с ДНК, РНК и белком, но и посредством вычисляющей среды, образуемой цитоскелетом. Возникает наука, которая по-новому описывает феномен жизни. Она объединяет биологию, физику и математику и обнаруживает противоречие между физикой и математикой. Обсуждаются результаты и возможности экспериментальной проверки принципов биофизикоматематики."

Нет, не читал... М-да.

Выглядит как околесица... Впрочем, и Пенроуз нередко на первый взгляд выглядит как околесица. 

Я недавно читал книжку жулика о квантовой механике. Жулика обычно могу отличать от ученого. А безумца - не всегда.

Модель (представление) нейрона, как вероятностой вычислительной машины мне не кажется околесицей. Модель очень красива: на вход поступили сигналы, в результате начали вырабатываться белки (скажем А и Б), концентрация белков растет по мере роста силы сигнала, какая-то пары A и Б сливается в белок С, концентрация С растет, достигает порога и "датчик наличия белка С" нейрон начинает выдавать сигнал "вычисление А+Б=С произошло".  Отсюда мне, как всякому поверхностному и недалекому человеку, сразу становится ясно: мозг — это не компьютер, а вычислительная сеть из 86-ти миллиардов компьютеров. 

Но я хотел обратить внимание на другое: про вычисляющую среду, образуемою цитоскелетом, про "трубочки" и "гиперзвук" писал и говорил Либерман еще задолго до Пенроуза и когда я прочел сообщение http://lenta.ru/articles/2012/03/23/tubes/, то тут же написал сыновьям Либермана и спросил их, что они про это знают.