Як мозок передбачає майбутнє. Продовження.

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Органи чуття живої істоти – не вікна для довільного прийому інформації, а найтонші прилади безперервного спостереження, дослідження та відбору істотних рис світу. Поступленні сигнали падають не на чисту дошку наших сприйнять, а на готову програму зустрічі та реагування.

У простягнуті руки людини кладуть дві кулі різного розміру. Кулі з одного матеріалу, але важать вони – і велика і маленька – однаково (всередині меншої шматок свинцю). У людини, яка взяла кулі, запитують: яка важче? Вона відповідає: маленька.

Це так звана ілюзія Шарпантьє, давно відома психологам, але лише недавно з достовірністю і правдоподібністю пояснена.

Очі повідомили: кулі з одного матеріалу, отже, більша за розмірами повинна бути важче (найбільш імовірний прогноз). І до м’язів обох рук пішли неоднакові розпорядження: рука, яка взяла велику кулю, підготувалася до більшого навантаження, але отримала таке ж, як рука, готова до меншого зусилля. І руці, що тримає велику кулю, тепер легше її тримати: вона напружена сильніше іншої. І людина відповідає: велика куля легше. І не вірить що вони однакові за вагою.

Численні різновиди виникнення подібних ілюзій також пояснюються безперервно працюючим механізмом передбачення. Моделі очікуваного майбутнього конструюються, не усвідомлюючись живою істотою; це діяльність мозку, для якої йому не потрібно залучати всі свої системи.

… Собака, яка переслідує зайця, часом відривається від сліду і біжить напереріз косоокому, згорнувшись кудись убік: мозок її промоделював криву бігу зайця і вибрав найкоротший напрямок гонитви. Ворона наздоганяє годівницю з їжею, що сховалася в короткому іграшковому тунелі. Мить повагавшись, ворона підлітає прямо до виходу з тунелю: вловивши закономірність руху годівниці, мозок її безпомилково вгадує місце, звідки їжа може з’явитися знову.

Ми говоримо зараз про дослідження професора Л. В. Крушинського. Пристрасний і давній мисливець, професор Крушинський вперше задумався про серію подібних дослідів, коли побачив якось, як його пес, забігши в середину куща, злякала тетерева і здогадався не ломитись крізь зарості, а повернутися і обігнути кущ.

Крушинський поставив перші досліди прямо в лісі. Він ховав за спину згорнуту плащ-палатку і невелику палицю, яку собака охоче приносила, куди б цю палицю не кинули. Одночасно він кидав на землю і плащ-палатку – собака не звертала на неї уваги. Але ось, загорнувши палицю в плащ-палатку, Леонід Вікторович, як звичайно, кинув цей згорток на траву, залишивши одну руку за спиною. Вильнувши хвостом, собака вичікувально дивилася на господаря, не рухаючись з місця. Крушинський відвів з-за спини порожню руку. Собака негайно кинулася до плащ-палатки і почала її потрошити.

Піймання вірогідного зв’язку предметів! Дорога, по якій можна бігти за птахом, почнеться, якщо обігнути кущ. Палка, зникла з-за спини, могла впасти в плащ-палатку. Це прогнозування – вже початки мислення, чи не так?

У лабораторії дослідника з’явилися птахи, риби, черепахи, кролики та мавпи. Між двома невисокими вертикальними стінками з шматків текстоліту – щілина.

Черепаха звично просовує в неї свою зміїну голову і бачить два гачки. На одному з них висить шматок м’яса. Черепаха витягує шию, але обидва гачка – і порожній, і з м’ясом – починають роз’їжджатися в різні боки. Щілина не пропускає черепашаче тіло. Минувши завісу з шматочка клейонки, гачок з м’ясом ховається від очей черепахи. Вгадати по звуку ролика, куди він їде, не можна, бо і ролик з порожнім гачком деренчить так само.

Черепаха витягує голову з щілини, якийсь час оглядає обидві неприступні стіни і … старанно дріботить вздовж тієї, за якою «їхало» м’ясо. Відрізок шляху від щілини до завіси виявився достатнім, щоб скласти модель-прогноз руху гачка.

Пристрої ускладнювалися, в дослідах брали участь сотні птахів, десятки риб і собак. Отримані дані переконливо свідчили: ступінь здатності прогнозувати, будувати моделі, що відбуваються і вірно намічати ймовірне майбутнє – це одна з найважливіших ознак висоти розвитку істоти.

Щоб вціліти в невпинній і нещадній боротьбі за існування, жива істота має якось охороняти себе від небезпечних впливів безперервно мінливого середовища.

Еволюція живого виробила тут і такі найпростіші пасивні способи самозахисту, як паразитичне існування всередині (близько) іншого організму або огорожування себе бронею, шкаралупою. Але основний спосіб вберегти себе від несподіванок, що затверджуються контролем природного добору, – це боротьба. Втеча, напад – це теж боротьба, різновиди доцільного реагування на світ.

Проте часу реагування покладено природну межу. Він визначений інерцією, швидкістю проходження нервових імпульсів, тривалістю аналізу ситуації, рухливістю рухового апарату.

Як же зменшити цей час, перейти покладений природою кордон? А дуже просто – відгукнутися ще до того, як скоєна дія, на яку реагуєш. І природний відбір мільйони років тому закріпив штампом «життєздатності» ті види істот, які навчилися на основі минулого досвіду складати собі ймовірну картину найближчого майбутнього – через мить, секунду або годину. Життя схвалило ігрові механізми.

Ледве народившись, жива істота має складну життєву програму, передану їй у спадок. Це не тільки програма її майбутнього тілесного розвитку, тут і навички, які будуть потрібні їй в перші ж дні битви за життя. Інстинкт миттєво відгукувати гострою цікавістю і настороженою увагою на розбіжність наступаючої ситуації з її прогнозом, безперервно створюваним в процесі аналізу зведень, що надходять від органів чуттів, – далеко не останній серед запрограмованих навичок. Передбачення майбутнього змикається з плануванням майбутніх дій.

Так освоюється і осягається світ. Він вимагає активності – нерухомі і недіяльні безжально відсікаються косою природного відбору. Ця активність проти ворожих впливів середовища і є життя із здійсненням основного принципу його збереження – бойовою самоорганізацією. Готовність зустріти зміни долі – це обов’язкове передбачення можливих сюрпризів. Сама ступінь життєздатності безсумнівно виростає зі збільшенням розумності живої істоти.

Можна знайти відповідність між рівнем розуму і здатністю до передбачення, хоча довгий час невідомо було, як і чим виміряти розумову здатність. Сьогодні експерименти, уточнюючі, перевіряючи цю ідею, ростуть як вшир – за кількістю і різновидів живих піддослідних, так і вглиб – з ускладненням завдань. В них же закладені програма і напрямок робіт для дослідників, що шукають принципи механізмів мозку, щоб відтворити його роботу на діючих моделях.

Автор: І. Губерман.