Еще раз напомним, что в нашей голове хранится не сама корова, а условная информация о ней. Такая информация поступает, например, от органов зрения. Это образы, имеющие вид совокупности электромагнитных импульсов. Вот эти импульсы и воспринимает наш мозг. И в данном случае классифицирует как образ коровы.

Импульсы попадают в зоны обработки. Это окончания нейронов - дендриты (приемники) и аксоны (передатчики). Окончания аксонов называются синапсами. Именно синапсы, как считается, и играют ключевую роль в обработке и запоминании поступившей информации. Соколов Е.Н., Вайткявичюс Г.Г. Нейроинтеллект. От нейрона к нейрокомпьютеру. М., Наука, 1989, с. 8.

Конечно, только что описанная авторами ситуация очень существенно упрощена. В нашем организме имеется много разных синапсов. Часть из них электрические, часть - химические, некоторые являются смешанными. Есть синапсы периферические, а есть - центральные. Синапсы различаются между собой в зависимости от медиатора. Кроме того, синапсы разделяются на возбуждающие и тормозные. Каждый из вышеуказанных синапсов имеет свои разновидности. Общий список этих разновидностей и их особенностей займет немало места. Наверное, нет необходимости топить читателя во всех этих сложных деталях. Важна суть. Те синапсы, которые участвуют в работы коры головного мозга (а может быть, и не только коры), являются основными элементами хранения информации, то есть нашей памятью. Они же участвуют в передаче сигнала, пропуская его дальше и иногда усиливая или модулируя. Или не пропуская. Поэтому в изложении тех или иных вопросов в данной книге умышленно опущены технические детали, а синапс рассмотрен предельно упрощенно. Это элемент механизма, пропускающего дальше полученный сигнал или нет и при этом использующего определенный принцип для оценки сигнала. Именно в зависимости от этой оценки сигнал пропускается дальше или нет. Эти "да" или "нет" с точки зрения математики являются двумя битами информации для одного синапса. Вопрос о мозговом коде все еще остается открытым. Бехтерева Н.П. Магия мозга и лабиринты жизни. Спб., Нотабене, 1999, с. 71.

Итак, мы имеем совокупность изменений в нашем мозге, вызванную поступлением сигналов о корове. Эти изменения фиксируются, как считают, синапсами. Однако что происходит дальше с этими зафиксированными сигналами - это большой вопрос. Для того чтобы это как-то прояснить, проводят практические эксперименты. Например, предлагают испытуемому о чем-то думать или на что-то смотреть, и в это время с помощью технических средств, чаще всего томографа, пытаются выяснить, что происходит в головном мозге, какая его зона становится более активной.

Поскольку речь идет о человеке, а не о подопытной крысе, то эксперименты могут быть только гуманными. Поэтому исследования в виде опытов пока не идут дальше описанной процедуры. Однако нередко люди попадают в разные аварии, рождаются с недостатками. Таких людей пытаются лечить. И в ходе лечения тоже получают интересную информацию о мозге. Подобный сбор информации нельзя назвать постановкой опыта. Но тем не менее это тоже своеобразный источник знаний о нашей высшей нервной системе.

Итак, в результате опытов или иных способов получения информации удалось установить следующее. Кора головного мозга, ее высшие шесть слоев примерно однородны. Creutzfeldt, Otto D. "Generality of the Functional Structure of the Neocortex", Naturwissenschaften, vol. 64 (1977): pp. 507-517. Тем не менее полученная человеком информация нередко поступает в определенный участок мозга. Если человек совершает определенные действия, то в результате возбуждается тоже вполне определенный участок мозга. Если на какой-то участок коры головного мозга оказать воздействие, то это может привести к возникновению у человека определенных чувств. Один из описанных случае - это когда в результате таких действий человек начинал ощущать привычный ему запах, который на самом деле в операционной не присутствовал.

Экспериментаторы говорят, что они нашли, например, группу нейронов или даже один нейрон, который возбуждается в случае, если человек видит определенную известную ему персону, актера, политического деятеля. Это наталкивает на мысль, что именно в этой зоне головного мозга и хранится соответствующая информация. Но так ли это на самом деле?

Итак, что же происходит в нашей голове с полученной информацией? Запоминается ли она в определенном участке мозга в виде совокупности информационных элементов и именно в этом участке мозга и хранится всегда? Или, как полагают некоторые ученые, эта информация может обрабатываться и перемещаться, переписываться в иные участки мозга? Например, нижестоящие по иерархии, если речь идет о выработке устойчивых привычек?

К тому же мы с вами хорошо знаем, что информация, хранящаяся в нашей памяти, может трансформироваться. Мы можем что-то забыть, картина увиденного ранее события может стать не такой отчетливой, может утратить какие-то детали. Хорошо известно студенческое правило подготовки к экзамену. То, что учишь за семь дней до экзамена, сохранится в памяти процентов на десять. То, что выучил за четыре дня, сохранится на четверть. И только то, что учишь в последний день, сохранится почти полностью. В соответствии с этим правилом студенты и переносят основную тяжесть подготовки к экзамену на последний день. Или даже на утро того дня, когда сдают экзамен.

Тут авторы данной книги переходят к своим собственным предположениям. Хотя книга и является научно-популярной, это не лишает нас права и самим высказывать собственные гипотезы. Тем более, что формат работы не требует обязательного подтверждения таких догадок в виде научно обоснованных ссылок.

Итак, если информация записалась в каком-то участке мозга, она может записаться и в другом. Причем, надо полагать, может записаться двояко. Либо мы опять увидели свою многострадальную корову и еще раз зафиксировали в памяти ее образ. Либо мы просто вспомнили об этой корове. И это воспоминание еще раз было зафиксировано памятью.

Важный вопрос: если соответствующая информация была зафиксирована в памяти (в нашем случае это образ животного), будет ли она там сохраняться вечно? Те изменения, которые в результате запоминания произошли с синапсами, останутся ли они в соответствующем отделе нашего мозга навсегда? Авторы - не нейробиологи. Нам трудно рассуждать на эту тему. Однако в своих дальнейших рассуждениях мы будем исходить из того, что это именно так и есть - такая информация хранится практически вечно. Другое дело, что может усложниться или вовсе утратиться доступ к ней. Конечно, в силу разных причин клетки головного мозга погибают. Это происходит в силу возраста, болезней, зловредных пристрастий. Если гибнут клетки, то гибнут и их связи, а соответственно гибнет и хранящаяся там информация. Но это уже в определенной мере катастрофический сценарий. Если для чистоты рассуждений можно предположить, что изменения синапсов при запоминании носят необратимый характер, то было бы также справедливо предположить, что эти изменения имеют место навсегда, вплоть до момента гибели соответствующей клетки или гибели только связи без гибели самой клетки.

Действительно, иногда нам кажется, что мы какой-то факт совсем забыли. Например, мы посмотрели художественный фильм. А потом через много лет смотрим его и думаем, что никогда его не видели. Однако с развитием сюжета мы начинаем что-то такое припоминать. И наконец вспоминаем сначала суть происходящих на экране событий, а потом и достаточно мелкие детали. Выходит, информация о фильме не утратилась. Она просто была недоступна. И только за счет того, что мы задействовали при повторном просмотре много ассоциативных связей, какая-то из них зацепилась за старые воспоминания и вытащила их все на белый свет.

Наукой также доказано, что у взрослого человека не появляются новые нейроны. Казалось бы, в таком случае это ограничивает и рост возможностей мозга. Однако это, судя по всему, не так. Нервные клетки действительно не появляются. Или почти не появляются. Но зато появляются новые нервные связи. А значит, и новые синапсы, то есть носители новой информации. Новые направления связей могут означать возникновение новых ассоциаций. В таком случае можно, наверное, утверждать, что с возрастом возможности мозга почти не уменьшаются. Или уменьшаются, но намного медленнее темпов гибели нейронов.

Мало того, что мы запоминаем информацию. Мы к тому же можем ее использовать. Например, для распознавания и классификации вновь увиденного. Причем тут происходит процесс, который не удается в полной мере воспроизвести в современных вычислительных машинах. Мы с вами в долю секунды, увидев какой-то предмет, можем его классифицировать. Например, распознать в толпе лицо своего приятеля. С использованием каких механизмов это происходит? Вообще говоря, неизвестно. Хотя в научном мире на решение данной проблемы затрачиваются очень значительные средства, и заняты этим не самые последние интеллектуалы. В целом, описывая этот механизм, обычно говорят, что в памяти имеются инвариантные представления, то есть модели предмета. Сравнив их с этим предметом, мы уверенно говорим, что узнали сам предмет.

Итак, насколько можно понять, пока ученым не удалось ясно объяснить механизм работы этих самых инвариантных представлений (абстрактных понятий). Авторы данной книги далее предлагают свое понимание, как именно этот механизм работает, в первую очередь применительно к зрительным образам. Однако перед объяснением самого механизма предлагаем принять во внимание некоторые вступительные замечания, помогающие понять суть дела. Они касаются методов обработки полученной мозгом информации. Эти самые методы можно разбить на несколько следующих элементов: стабилизация изображения, изменение масштаба, изменение ракурса (ротация, поворот вокруг осей), процесс упрощения, индексация и ассоциативность, особенности механизма запоминания. При изложении своего подхода авторы будут пояснять все эти элементы одновременно. Но тут мы упоминаем их по отдельности, чтобы хоть как-то сохранить систему изложения.

Понятно, что мы, наблюдая за тем или иным объектом, можем повернуть к нему голову. Но можем этого и не делать, продолжая следить за ним только глазами. И в том, и в другом случае мы используем механические средства для стабилизации изображения. Они не идеальны. Только в том случае, если предмет не слишком быстро меняет свое положение относительно нас или, наоборот, мы сами не слишком быстро перемещаемся в пространстве, этих средств будет достаточно для стабилизации. Однако представьте, что вы едете в автомобиле по очень неровной дороге. Или мимо вас быстро пролетает птица. И в том, и в другом случае вам не удастся четко разглядеть детали предмета. Или можете для эксперимента резко покрутить головой из стороны в сторону. И в этом случае изображение перестанет быть четким. Тем не менее во всех этих случаях мы делаем попытку стабилизировать изображение с помощью компенсирующих движений головы или глаз.

Этого мало. Насколько показывают эксперименты, сигнал от органов зрения, попадающий в первый отдел головного мозга, выходит из него постоянным. Хотя в это время изображение реального предмета, наблюдаемого человеком, может изменяться по масштабу, по ракурсу. Из этого можно сделать вывод, что образ реального предмета в этом участке мозга подвергается окончательной стабилизации. Наверное, это может быть процесс, сходный с программной стабилизацией изображения в современных фотоаппаратах и видеокамерах.

Видимо, наш мозг может осуществлять и ротацию изображения, хотя, скорее всего, лишь с определенными ограничениями. Ведь, как известно, хрусталик глаза переворачивает полученное изображение. Однако мы видим окружающий мир вовсе не в перевернутом виде. Известен эксперимент, когда человеку предлагалось носить специальные очки, переворачивающие полученное изображение. Первые две недели он видел все в перевернутом виде, что, конечно, доставляло ему массу проблем. Но через две недели мозг приспосабливался и переворачивал изображение. Подопытный начинал все видеть в нормальном виде, несмотря на очки. Затем человек снимал очки. И в течение следующих двух недель опять видел окружающий мир в перевернутом мире. Эксперимент ясно показывает, что мозг относительно легко осуществляет ротацию полученного с помощью органов зрения изображения.

Возникает вопрос, является ли наша визуальная память фотографической? Как правило, мы не запоминаем все мелкие детали наблюдаемого предмета. Но несомненно, что в некоторых случаях мы можем припомнить увиденный предмет с достаточной четкостью. Давайте остановимся на том, что обычно мы с вами не очень сосредотачиваемся на мелких, несущественных деталях и видим тот или иной предмет только в целом, как совокупность крупных деталей. Иными словами, полученное изображение проходит не меньше двух этапов обработки - стабилизация и упрощение.

Как происходит упрощение? Мы обычно непроизвольно пытаемся выделить в наблюдаемом предмете какие-то детали, которые его характеризуют. В первую очередь это контур предмета. Если это лицо, то его профиль. Дальше мы выделяем те элементы, которые считаем основными, а также пространственные соотношения между этими элементами. Например, расстояние между глазами, носом, ртом, особенности их взаимного расположения.

Если мы увидели незнакомый нам предмет в первый и последний раз и не имели возможности его долго разглядывать, то мозг получит лишь немного изображений этого предмета и, вероятнее всего, не сможет их запомнить так, чтобы потом четко вспомнить и описать. Например, свидетели преступления нередко не могут вспомнить четко лицо преступника, путаются в деталях и противоречат друг другу. Это обычная ситуация. Человек видел незнакомый предмет (лицо преступника) в течение короткого периода времени. В случае если свидетелю будет предъявлен преступник, тот его, скорее всего, опознает. То есть в памяти лицо сохранилось. Но без опознания человек, пожалуй, не сможет вызвать в памяти точный образ увиденного им преступника.

Если мы увидим какого-то человека несколько раз или наблюдаем его продолжительное время, или особо сосредоточимся на том, чтобы его запомнить, то именно это и произойдет. Мы этого человека запомним. Надо полагать, что в результате "тропинка" к месту, где хранится образ этого человека, окажется в конце концов достаточно "протоптанной". Или мы в результате запомним такое количество образов этого человека, что любая попытка вспомнить его внешность будет вызывать нужную ассоциацию и извлечение из памяти соответствующей "фотографии". А может, имеет место и то и другое: расширяется, "натаптывается" путь в памяти к хранимым образам и одновременно количество запомненных образов становится достаточно значительным. Нейробиологи могут более точно описать этот процесс. Авторы данной книги описывают только предположительную картину. Детали в данном случае не так уж и важны.

Мы можем запомнить не только статичные картинки (образы). Хорошо известны слова: "Милого узнаю по походке". Можно запомнить не только характерные соотношения между глазами, ртом и носом. Можно запомнить и характерную смену изображения, представляющую собой определенную последовательность нескольких изображений. Мы запоминаем изображение в каждый отдельный момент движения человека, а потом связываем все эти движения в ассоциативный ряд. Создаем в памяти модель смены изображений при ходьбе этого человека. Какая разница, о какой модели идет речь, о модели статичного изображения или о модели связанных изображений? Суть от этого, как представляется, в данном случае не меняется. Именно поэтому в качестве примера тут использован случай с узнаванием лица приятеля. Но точно с таким же успехом можно было бы использовать и другие примеры, в частности, распознавание походки человека.

Еще один несомненный этап обработки полученного изображения - это изменение его масштаба. Для современной электронной видеотехники это достаточно простая операция. Мы изменяем фокусное расстояние объектива и в результате либо увеличиваем, либо уменьшаем в масштабе наблюдаемый предмет. Как это происходит в нашей голове, можно только догадываться. Но похоже, что такой процесс все-таки имеет место. Мы можем наблюдать лицо нашего товарища с близкого расстояния. И все равно, секунду помедлив, точно также распознаем его и с большого расстояния. Хотя согласно законам оптики размеры его изображения на нашей сетчатке будут в таком случае меньше. Но мы все-таки его распознали? Несомненно. Но как? Наверное, важную роль тут играют не конкретные размеры образа, а его пропорции. Их ведь мы тоже запоминаем. Однако мы должны были бы сначала узнать лицо человека, чтобы потом совершать манипуляции с его пропорциями. На практике явно имеет место обратная последовательность действий. Мы как-то совершаем изменения в масштабе этих пропорций и только после этого приходим к выводу, что они соответствуют пропорциям лица нашего приятеля. Скорее всего, тут мы имеем дело с универсальным и уже отработанным в нашем мозге механизмом изменения в ту или иную сторону масштаба полученного изображения. Опознание образа на разном расстоянии - это слишком часто встречающаяся в жизни ситуация.

На практике, скорее всего, если расстояние до лица не слишком велико и мы когда-то уже наблюдали своего приятеля с такой дистанции, мы просто опознаем его, сравнив с имеющимся образом в памяти. И только если расстояние велико, мы предпримем дополнительные усилия, проведем масштабирование (мысленно как бы приблизим к себе изображение) и в конце концов успешно опознаем лицо.

Если уж мы заговорили о манипуляциях над полученным изображением, то нельзя не упомянуть и нашу способность вращать в уме трехмерное изображение какого-то предмета. Однако надо полагать, эта способность присуща людям в разной степени. Чуть-чуть повернуть в уме полученное изображение могут, видимо, все. До той степени, пока основные пропорции не слишком исказятся. Большинство людей, к примеру, если они разглядывают человека только в фас, скорее всего, не опознают его в профиль. Однако есть индивидуумы, которые могут и это. В школе учителя пытаются развить у нас пространственное мышление. Мы изучаем, например, стереометрию. То есть такие способности у нас, как правило, изначально имеются. Другое дело, что разные люди обладают не одинаковыми способностями к манипулированию в уме полученным изображением.

Наверное, это важный элемент распознавания образа уже известного предмета, в нашем случае - лица приятеля. Если такой механизм действует на самом деле, это, надо полагать, значит, что мы запоминаем не весь образ целиком и один раз, а по отдельности все существенные элементы этого образа. А может быть, и то, и другое одновременно. При этом не факт, что все эти элементы хранятся в памяти в одном и том же месте нашего мозга. Впрочем, это виднее биологам. В любом случае модель пусть не всего образа, а только его одного важного элемента, но все равно хранится в одном месте. Но в каком именно виде? Как конкретно обеспечивается универсальная форма модели, позволяющая устанавливать ее соответствие со всем бесконечным множеством конкретных оригиналов, которые мы можем увидеть в реальной жизни?

Кстати, авторы данной работы пока ничего не сказали об индексации. Как известно, мы нередко используем этот метод в своей жизни, чтобы легче найти ту или иную необходимую нам информацию. Мы помечаем ту или иную важную информацию каким-то простым или относительно простым знаком или набором знаков. И как только мы имеем совпадение с этим знаком или знаками, мы тотчас же получаем доступ и к основной информации. Например, в любой библиотеке имеется каталог. В этом каталоге хранятся не сами книги, а карточки, на каждой из которых записано имя автора и название книги. Эти карточки хранятся в алфавитном каталоге, а также в тематическом каталоге. Могут быть и иные виды каталогов. Карточка - это не сама книга. Это лишь упрощенное обозначение конкретной книги. В результате, если мы хотим найти нужную нам книгу, мы обращаемся к соответствующему каталогу и ищем по теме, по алфавиту, по части названия книги, по имени, фамилии автора. Если мы нашли карточку, то по цифровому индексу легко находим саму книгу на соответствующем месте на какой-то полке библиотеки.

При использовании компьютеров индексация применяется также достаточно широко. Причем, как правило, машина делает ее самостоятельно, надо лишь разрешить ей индексировать ту или иную информацию. На индексацию тратится часть памяти, зато поиск нужных файлов или программ занимает меньше времени. Кобринский Б.А., Добронравов И.С., Пархоменко В.Ф., Федоров Е.Б. Автоматическое индексирование текстов в документальных ИПС // "Кибернетическая лингвистика", М., "Наука", 1983. - C. 84-95.

Метод очень прост и понятен. Другое дело, по какому конкретному принципу делается в том или ином случае индексация. Но в нашем случае это не так уж и важно. Это уже слишком мелкие детали. В целом же, надо думать, наш мозг вряд ли упустит такую возможность, как индексация для упрощения поиска той или иной нужной информации.

Суть индексации применительно к памяти человека может быть описана так: мозг не просто запоминает тот или иной образ. Или даже принципиальный элемент этого образа. Он еще дополнительно помечает этот запомненный элемент индексом. Скорее всего, таких индексов даже не один, а несколько, может быть, много. В зависимости от того, с чем именно должна быть помечена связь запомненного образа, устанавливаются и несколько разных индексов.

Ну, а как же еще может быть иначе? Как вообще обеспечивается ассоциативность воспоминаний? Как из нашей памяти последовательно на основе ассоциаций извлекаются те или иные образы? Либо они связаны напрямую. Что тоже нельзя исключить. Либо они проиндексированы в разных направлениях. В зависимости от общей направленности нашей мысли используются и разные индексы, связывающие искомый образ. В итоге мы, увидев знакомое лицо, можем по ассоциации вспомнить, что в прошлом году ходили с ним в ресторан, или то, что это лицо является нашим должником. Если мы начнем воспоминать про все случаи не отданных нам долгов, то в конце концов вспомним и этого приятеля. Вспоминание образа этого человека произошло в том и в другом случае по линии разных цепочек ассоциаций. Но и в одном, и в другом случае был извлечен из памяти образ определенного человека.

Кстати, тут же можно упомянуть, что идея о существовании таких индексов пришла в голову не только авторам данной книги. Однако некоторые специалисты предпочитают использовать термин "имя", проводя, надо полагать, какую-то параллель с именами файлов в машинных программах. Но нам больше нравится термин "индекс".

В результате научных экспериментов выясняется, в каком именно разделе нашего мозга хранится та или иная информация. Но при этом результаты иногда бывают не очень понятными или даже обескураживающими. Например, удалось установить, какие именно клетки коры головного мозга подопытного человека возбуждаются при виде образа бывшего президента США Билла Клинтона. Есть и другие аналогичные эксперименты. При этом, насколько можно понять, удается установить даже не группу нейронов, а отдельный нейрон, который в таком случае переходит в возбужденное состояние. Не будем дезориентировать читателя неточной информацией. Допустим, что речь идет все-таки не об одном, а о группе нейронов. В этой связи возникает законный вопрос: неужели целый образ человека хранится в таком небольшом участке мозга? Может и так. А может быть, исследователи установили часть мозга, которая содержит лишь индекс лица соответствующего человека? В таком случае понятно, почему речь идет о малом количестве нейронов (или вообще об одном нейроне). Конечно, индекс по определению должен занимать меньше места в памяти, чем сам образ. Тут речь идет уже об интерпретации результатов опыта, что особенно актуально применительно к механизмам работы головного мозга человека. Часто такие интерпретации результатов одного и того же опыта бывают чуть ли не полярно противоположными.

Впрочем, с индексами тоже возникают дополнительные вопросы. Должен ли такой индекс находиться, например, на краю той части мозга, в которой хранится сам образ? Или индекс может находиться на каком-то физическом расстоянии? Насколько известно, в отдельных случаях аксоны нервных клеток достигают значительной длины. Даже длины в метр! Это колоссальное расстояние, намного превосходящее размер самого нейрона. И даже размеры самого мозга. Но зачем-то ведь наш мозг содержит такие длинные аксоны. Они наверняка должны играть какую-то роль. И, скорее всего, важную роль, если занимают столь значительное пространство.

Хотя, наверное, для поддержания ассоциативных связей должна быть обеспечена связь в чисто физическом смысле. Сигнал в мозге передается только по нервным окончаниям. По крайней мере, так утверждают многие ученые. Если это так, то сигнал идет только по нервным окончаниям. Значит, соответствующая информация должна быть физически связана этими окончаниями. Иными словами, индекс не должен быть расположен от основного образа дальше, чем на расстоянии одного (или нескольких?) нервного окончания. Впрочем, это может быть довольно большое расстояние. Ведь аксоны, как мы уже упомянули, могут достигать в длину довольно больших размеров.

Некоторые специалисты полагают, что инвариантное представление (абстрактный образ) хранится как единое целое в какой-то определенной зоне нашего мозга. А затем оно в соответствующем случае активизируется. Причем эта активизация может произойти в результате использования разных органов чувств. Например, как в случае использования зрения, так и осязания. Каким-то образом сигнал от органов зрения или осязания переправляются в одну и ту же зону, где хранится соответствующее инвариантное представление. Может быть, дело действительно обстоит именно так. А может быть и иначе. Представим себе, что мы что-то услышали. В какой зоне будет зафиксирован сигнал? Наверное, в той, которая в большей мере взаимодействует с органами слуха. Точно также зрительный образ, скорее всего, попадет в иную зону мозга. Felleman, D. J., and D. С. Van Essen. "Distributed Hierarchical Processing in the Primate Cerebral Cortex", Cerebral Cortex, vol. 1 (January/February 1991): pp. 1-47. Наверное, логично предположить, что в этих зонах будут храниться самостоятельные инвариантные представления о каком-то явлении, но в одном случае образ будет характеризовать его с точки зрения органов слуха, а в другом случае - с точки зрения органов зрения. Мы же с вами для себя субъективно решаем, что звук и образ относятся к одному и тому же предмету (например, лицо нашего приятеля и его голос). Как только мы так решили, в голове формируется один индекс, который и связывает эти две самостоятельные модели. Не исключено, что индексы хранятся приблизительно в одной зоне, а вот те или иные образы разбросаны по разным зонам.

Наверное, тут можно позволить себе еще одну параллель с процессами, происходящими в вычислительных машинах. В них существенное значение имеет то, в какое именно место на носителе памяти записана та или иная информация. Чем сложнее путь к этой информации, тем больше времени он занимает и тем теоретически больше вероятность ошибки. Иными словами, и в нашей голове может существовать аналог корневой директории. Если мы субъективно хотим подчеркнуть для себя, что некая информация должна быть обязательно запомнена, скорее всего, мы в результате помещаем если не саму информацию, то по крайней мере ее индекс куда-то поближе ко "входу". А в самом главном случае просто помещаем этот индекс в свою "корневую директорию".

Почему в детстве мы все запоминаем намного легче, чем в зрелом возрасте? Только потому, что память пока ничем не занята? Или не занята только корневая директория? Пока она свободна, индексы заложенной в память информации легко нам доступны. И мы все очень хорошо и надолго запоминаем. А потом эта директория заполняется, свободного места почти не остается. Мы полученную информацию все также хорошо запоминаем. Только индексы к ней уже располагаются в таких местах, которые сами находятся все дальше и дальше от входа. А если не удалось найти индекс, то и сама информация останется недоступной, хотя исправно хранится в памяти. Даже если индекс найден, это требует больше времени и больше усилий, а значит, чревато большим шансом допустить ошибку. В результате мы медленней соображаем, с трудом находим ассоциации, все чаще что-то забываем.

Кстати, взрослые люди нередко держат такие индексы за пределами головы. Например, ведут записную книжку, куда в кратком виде записывают те или иные дела. По сути, это и есть индексы каких-то наших моделей, хранящихся в полном виде в центральной нервной системе. Когда мы обращаемся к таких записям, то по паре вскользь записанных слов легко вспоминаем событие или дело, которое на самом деле совершенно выпало из нашего внимания.

Наверное, тут в качестве небольшого отступления уместно высказать некоторые мысли по поводу методов воспитания детей. Правильно ли мы вообще это делаем? Может, действительно при этом надо исходить из того, что в юном возрасте информацией заполняется та часть мозга, которая является аналогом корневой директории? Если это так, то, может быть, было бы правильно поступать следующим образом. Человек в своей взрослой жизни сталкивается с необходимостью осуществлять некоторые достаточно определенные виды деятельности. Например, говорить на нескольких языках, рисовать, петь, осуществлять математические вычисления, совершать операции с пространственными формами предметов, строить многоходовые модели, намного выходящие за пределы физической личности. Было бы, видимо, целесообразно заложить в сознание ребенка азы всех этих действий, не напрягая ребенка, хотя бы в форме игры. Несмотря на то, что они сложные и им обычно учат уже в зрелом возрасте. Наверное, насколько гармоничной будет сформирована "корневая директория" в детской голове, настолько в будущем ребенку будет легче освоить те или иные сложные виды деятельности.

Не исключено, что тут авторы ломятся в открытую дверь. Дети играют в самые разные игры, придуманные взрослыми. И эти игры несомненно направлены на разностороннее развитие личности. Другое дело, что авторы в данном случае пытаются взглянуть на этот процесс скорее с точки зрения программиста, нежели классического детского педагога. Может быть, в этом есть какая-то новизна и попытка внести иную систему во взгляды на методы воспитания ребенка.

Не исключено, что наиболее эффективным был бы способ воспитания, когда мы умышленно создавали бы для ребенка сложности и проблемы. Обычно мы для детей в возрасте до пяти лет, наоборот, хотим упростить жизнь и сделать ее более приятной. А полезней было бы, наверное, не делать этого. Кстати, известно, что дети, которые в первоначальный период жизни испытывают сложности (недоброжелательное отношение приемных родителей, жестокость со стороны взрослых), более развиты, чем их сверстники.

Впрочем, если задуматься, мы создаем своему ребенку, хотя и невольно, довольно сложную проблему по крайней мере в отношении понимания языка. Ребенок хочет понять, что вокруг него происходит, стремится установить контакт со своими родителями, а те в ответ все время используют какие-то наборы непонятных звуков. Это серьезная проблема для ребенка. Его лишают если не еды, то взаимопонимания с родителями, что в своей основе связано с потерей ориентации, а значит, и угрозой для жизни. Ребенку в результате приходиться серьезно напрягаться, чтобы усвоить язык своих родителей. Язык - это в своей основе довольно сложная проблема для мозга, связанная с построением многоуровневых моделей, имеющих в своей основе самые разные абстрактные понятия. Может быть, мы просто недостаточно это понимаем, полагая, что освоить язык для человека не так уж и сложно в силу того, что он - человек, а не просто одно из животных.

Итак, вернемся к нашим баранам. То есть к инвариантным образам. В нашем случае полученный визуальный образ, существующий в виде совокупности отдельных первичных сигналов, отправляется из органов зрения в мозг. При этом с ним осуществляются некоторые манипуляции. Проведение этих манипуляций означает, что образ может принять какую-то более обобщенную, упрощенную форму. Это первый шаг к тому, чтобы данный образ в дальнейшем служил определенным эталоном при распознавании вновь увиденных предметов. Среди таких манипуляций еще раз отметим стабилизацию, упрощение (выделение основных черт), масштабирование, индексирование.

В конце концов упрощенное, усредненное изображение предмета попадает в ту часть памяти, где оно и должно храниться. Дальше-то что? Авторы данной работы полагают, что происходит следующее. В какую именно часть памяти попадает такое изображение? Видимо, в какую-то вполне определенную. Должен существовать механизм, который и решает, куда именно, в какую часть мозга отправить полученный визуальный образ. Может быть, память заполняется последовательно. Например, также, как заполняется водой стакан. Сначала информация записывается куда поближе. Потом, когда здесь место занято, она записывается уже подальше. И потом еще подальше.

Может быть, процесс идет иначе. Ведь в детстве при формировании памяти мы заполняем ее образами самых разных предметов и явлений. Они могут занять разные части нашей памяти. В любом случае сигналы от разных органов чувств (зрение, обоняние, осязание и т.д.) попадают все-таки по крайней мере не в одну часть мозга.

В одно место или в места, расположенные друг от друга на каком-то расстоянии, но зрительные образы все-таки куда-то "приземляются". Где-то они в окончательном виде записываются. А если мы видим тот же предмет вновь и вновь? Например, несколько дней подряд видим одного и того же человека? По здравому разумению, в таком случае сигнал, несущий изображение этого человека, должен "приземляться" в одно и то же место нашего мозга. Не видно причин, почему это должно происходить иначе. Мы видим приблизительно один и тот же образ человека. Он обрабатывается примерно одинаково в каждом случае, передается по определенным путям, которые зависят от органа чувств (в нашем случае - зрение) и от характера того, что мы наблюдаем. Скорее всего, такой образ должен стремиться попасть в ту же часть нашей памяти.

А там уже есть зафиксированный тот же образ, который хранится в синапсах. Место уже занято. Насколько можно понять, вряд ли новый образ будет записан поверх старого. Скорее всего, он будет записан почти там же, в достаточной близости, где есть свободное место. А может быть, кто знает, такой образ может быть записан и поверх старого.

В нашей современной вычислительной аппаратуре, а также в видеоаппаратуре и при звуковой записи, сигнал никогда, если специально это не предусмотреть, не записывается поверх того, что уже записано. Механизм четко отлажен, и он следующий: старый сигнал стирается (например, первый знак ряда символов), и только тогда на то же место записывается новая информация. В нашей современной технике запись нового сигнала без стирания старого невозможна. Более того, чаще всего новая информация записывается в свободное место, а уже занятые места не затрагиваются при записи. Это общее правило.

Но кто сказал, что в нашей голове все происходит точно также? Это совсем не обязательно. Во-первых, можно допустить, что у человека новый образ может быть записан прямо поверх старого. В результате может получаться сложение изображений. Или может быть записан не совсем поверх, а в самой непосредственной близости. И в этом случае тоже будет происходить своеобразное сложение изображений.

Давайте поясним, что именно мы имеем в виду под таким "сложением". Представьте себе лист бумаги. На нем мы карандашом рисуем профиль человека. Потом по тому же рисунку еще раз рисуем тот же профиль. Проделываем эту операцию несколько раз. В некоторых местах карандашная линия совпадает. Тут в результате возникает более яркая линия. А в некоторых местах мы рисуем в непосредственной близости от уже имеющейся линии. Тут нет совпадения. В результате линия становится не более яркой, но зато более толстой. И яркая, и толстая линии обозначают наш профиль более заметно.

Может быть, и в нашей голове происходит что-то подобное? Мы много раз видим лицо одного и того же человека. Его образ записывается примерно в одно и то же место нашего мозга. И там возникает суммарная запись. В местах совпадений она особенно заметная. Там записано больше первичных элементов информации.

У авторов этой книги есть догадка, что именно происходит дальше. Как именно происходит опознание знакомого образа. Итак, в один прекрасный момент мы еще раз видим лицо нашего человека. После первичного опознания, что это в принципе лицо человека, а не что-то другое, его образ вновь направляется по нервным каналам в то место, где он должен быть сохранен. Этот образ приходит туда. А там соответствующие места уже заняты! Все заняты. Или только часть занята. Но мозг сталкивается с ситуацией, когда записывать полностью или, скорее всего, частично уже некуда.

Надо полагать, что в таком случае в обратном направлении или в иных направлениях идет сигнал, что место занято. Вот когда появляется такой сигнал, мы и воспринимаем это как опознание какого-то образа. Предположительно, сигнал может идти в направлении, прямо противоположном тому, по которому он пришел. Это и будет уже не раз упомянутый нисходящий поток информации, который идет в обратном направлении и который столь значителен. Но, скорее всего, этот сигнал о "занятости" попадает и в иные зоны нашего мозга.

А что если эта догадка правильная? В таком случае жаль, что авторы книги - не нейробиологи, а эта книжка - не научная, а научно-популярная, потому что за догадки в таких книжках Нобелевских премий не дают. Но если мы правы, нас будет греть чувство, что мы поняли и объяснили что-то такое, что другие, кто по определению грамотнее нас, все-таки не смогли объяснить.

Действительно, как обычно люди описывают процесс опознания, в том числе опознания предмета? Они его описывают в положительном ключе. Описывают как полученный от мозга ответ "да". Обычно опознание считается положительной реакцией. А на самом деле, похоже, что это никакая не положительная, а, как раз наоборот, отрицательная реакция. Когда наш мозг на полученный образ дает ответ "нет" - это и есть реакция опознания. Наше сознание это "нет" обозначает как "да". Опознание, скорее всего, означает, что соответствующее место в нашей памяти уже занято. На попытку что-то там записать мозг дает ответ "нет".

Даже не будучи нейробиологами, авторы данной книги понимают, что обычная реакция нашего мозга - это опознание (узнавание) в том или ином виде поступающих образов. Как правило, мы видим вокруг себя отдельные предметы и в целом обстановку, которая нам достаточно знакома. Все, что мы обычно видим, мы в подавляющем числе случаев воспринимаем как знакомые нам предметы (в той или иной степени). Либо это просто предметы, которые мы раньше видели. Либо это предметы, которые похожи на то, что мы считаем для нас знакомым. Состояние, когда мы идентифицируем всю окружающую нас реальность как знакомую, является нашим обычным состоянием. Если мы все опознали, мы чувствуем себя спокойно. Мы в таком случае контролируем ситуацию, нам по большому счету не о чем беспокоиться. В этом случае мы не тратим наших душевных сил сверх меры. То есть не напрягаемся, не тратим энергию.

Другое дело, если мы наталкиваемся на незнакомую ситуацию или незнакомые предметы. Это случается нечасто. Незнакомые предметы мы видим явно реже, чем знакомые. В таком случае мы напрягаемся, пытаемся опознать или хотя бы классифицировать незнакомый предмет. Мы в этой ситуации начинаем тратить дополнительную энергию.

Когда образы, которые мы с вами видим, наталкиваются на сопротивление, когда место для их записи занято, мы, надо полагать, тратим меньше энергии. Мы просто фиксируем, что запоминать ничего не надо. Субъективно мы это состояние воспринимаем как опознание предмета, то есть относим увиденное к уже знакомому нам в той или иной степени. А вот когда мы видим незнакомый предмет, мы тратим силы на его запоминание, на классификацию. Пытаемся определить, опасен (полезен) ли он для нас или нет. В таком случае мы тратим намного больше энергии. Если мы будем достаточно долго находиться в состоянии, когда мы сталкиваемся с чем-то незнакомым, то в конце концов мы устанем. Например, когда мы читаем книгу, смотрим телевизор, управляем автомобилем. В этих случаях мы все вновь и вновь сталкиваемся с новой, незнакомой ситуацией, с новыми предметами (словами, образами, расстановкой автомобилей на дороге). Мы тратим на обработку этой информации дополнительные силы. И в конце концов мы устанем, можете не сомневаться. Так оно и получается. Мы именно тогда и устаем, когда работаем с новой незнакомой информацией. Усталость в определенной ситуации - это признак того, что мы работаем с информацией, которая по крайней мере частично нам раньше не встречалась.

А как устроен механизм узнавания, например, музыки? Мы слышим определенную мелодию, она нам нравится, мы ее запомнили. Потом мы вновь слышим эту мелодию и узнаем ее. Однако, как известно, мелодия может быть сыграна в разных октавах. И даже если мы раньше никогда не слышали определенную мелодию, сыгранную таким образом, мы несомненно ее узнаем. Как именно это происходит? Получается, что когда мы слушаем какую-то определенную музыку, мы формируем не обязательно один инвариантный образ. По крайней мере один образ, который возникает, - это самостоятельный инвариантный образ мелодии. То есть мы запоминаем определенную последовательность звуков разных нот. Но, надо полагать, отдельно запоминаем модель (образ) изменений в высоте звука при переходе от одной ноты к другой. В результате при воспроизведении музыки в иной октаве мы все равно ее узнаем, хотя каждая отдельная нота звучит иначе.

Когда мы узнаем музыку, мы воспринимаем это как единый акт опознания. Но на самом деле в этом процессе может быть задействовано несколько инвариантных образов. Узнаем один раз и целиком. Но при этом наш мозг, надо полагать, использует несколько моделей, которые возникли при прослушивании музыки. Музыка была расщеплена на несколько моделей, характеризующих ее по заметным признакам разного рода. Видимо, таким же образом происходит и опознание предметов с помощью зрения, а также иных органов чувств.

Наверное, в этом разделе книги было справедливо привести догадки и других лиц, которые пытаются объяснить, как именно, по их мнению, работает механизм инвариантных представлений. В этой связи оправданно упомянуть, например, Джеффа Хокинса, американца, работающего в Силиконовой долине и имеющего исключительно солидный опыт в области объяснения принципов работы нашего мозга с позиций программиста, а не нейробиолога. Но он, конечно, не единственный, кто работал над этой проблемой. Koch, Christof, and Joel L. Davis, eds. Large_scale Neuronal Theories of the Brain (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1994). Итак, Хокинс предполагает следующее. Блейксли Сандра, Хокинс Джефф. Об интеллекте. Издательский дом "Вильямс"; Москва_Санкт_Петербург_Киев; 2007.

1. Мозг делит все поступающие к нему от органов чувств образы на составляющие элементы. Образ любого предмета или явления может быть подразделен на что-то более мелкое, поскольку зоны мозга, обрабатывающие полученную информацию, расположены в иерархии, соответственно в такой же иерархии, от простого к сложному, они и запоминают иерархию образов.

2. Мозг запоминает последовательности сигналов, получаемых от органов чувств. Эти последовательности сталкиваются, сравниваются с последовательностями похожих образов из памяти, которые заблаговременно извлекаются из нее и по своей сути являются предсказаниями, прогнозированием. Sherman, S.M., and R.W. Guillery. "The Role of the Thalamus in the Flow of Information to the Cortex", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 357, no. 1428 (2002): pp. 1695-1708. Последовательности бывают разные. По мнению Хокинса, каждая зона мозга выделяет свои последовательности и передает их выше по иерархии. При этом она присваивает этим последовательностям "имена". В результате мозг запоминает уже последовательности последовательностей.