Компьютер выполняет инструкции одну за другой, последовательно, в ритме своих внутренних часов, отбивающих такт миллиарды раз в секунду. Время активации связи между нейронами – порядка тысячной доли секунды. Таким образом, базовые операции нашего мозга происходят в миллион раз медленнее, чем на компьютере. Но наш мозг работает не последовательно: он параллельно выполняет миллиарды и миллиарды таких операций.
Кремниевые дорожки компьютера неподвижны, они выгравированы в инертном материале. Наш мозг – живая ткань, которая постоянно перестраивается.
Система восприятия
Гораздо информативнее будет, если представить себе мозг не как систему расчетов, а как систему восприятия. Наш мозг – орган, которым мы воспринимаем мир. Он позволяет нам чувствовать разные вещи, например что перед нами слон.
Каждый нейрон нашего мозга сам по себе является маленькой системой восприятия. Анатомически он состоит из трех частей:
● древовидная структура, разветвляющаяся на тысячи маленьких чувствительных элементов – дендритов. Это «передняя» часть нейрона: через дендриты нейрон собирает информацию;
● центральная часть, именуемая перикарион: это «тело» нейрона, содержащее ядро клетки;
● своего рода ствол, аксон, который ветвится, а разветвления оканчиваются концевыми ветвями. Это «задняя» часть нейрона: отсюда информация «выходит» после обработки, чтобы передаться другим нейронам.
Нейроны соединены между собой по четкой схеме подключения: концевые ветви аксона одного нейрона служат «розетками», к которым могут «подключиться» дендриты других нейронов, чтобы получить информацию из этого нейрона. Такие соединения называются синапсами.
Информация, содержащаяся в нейроне, – это его состояние. Одно из двух: он или в покое, или возбужден, то есть через него идет электрический импульс, который распространяется до концевых ветвей и высвобождает молекулы, которые называются нейротрансмиттерами.
Именно эти нейротрансмиттеры, обнаруженные дендритами нейронов позади синапсов, сообщают им о возбужденном состоянии переднего нейрона.
Чтобы определить, оставаться в покое или породить импульс, нейрон проводит своего рода опрос своих дендритов. Если достаточное количество дендритов обнаруживают импульс от передних нейронов, нейрон решает тоже создать импульс, который он по синапсам передает нейронам сзади.
Таким образом, нейрон воспринимает мир только через состояние возбуждения нейронов впереди него. Если возбуждено достаточное количество передних нейронов, он решает отреагировать и тоже возбудиться. В противном случае он остается в покое.
Вот и всё.
Системное свойство
Когда мне впервые объяснили работу нейронов, меня это не заинтересовало. Мне показалось, что это ни к чему не ведет. Если наши нейроны такие примитивные, почему тогда мы умные?
Механизмы нашего интеллекта невозможно понять, если пытаться локализовать его в каком-то конкретном месте мозга. Интеллект – это то, что называют системным свойством: по отдельности наши нейроны примитивны и ограниченны, но в результате объединения вместе они начинают вести себя весьма хитроумно; такое поведение нельзя приписать тому или иному нейрону – именно эти масштабные включения мы зовем интеллектом.
Это примерно как с пробками: пока вы рассматриваете машины по отдельности, вы не можете понять, что такое пробки, однако же они существуют и состоят исключительно из машин.
Поведение отдельных нейронов и глобальную работу мозга разделяет огромная пропасть. Долгое время она казалась такой огромной, что все отчаялись когда-нибудь что-нибудь про нее понять.
Теперь это не так. Загадка зрения в значительной степени разрешена.
Неврология, в свою очередь, позволила уточнить, как нейроны соединены между собой. Также стало возможно в реальном времени проследить за активностью отдельных нейронов или конкретных зон мозга у человека и животных. Но у этого подхода тоже есть свои пределы: хотя пространственное и временное разрешение методов визуализации мозга совершило гигантский рывок, мы все еще очень далеки от возможности одновременно проследить за всеми нейронами, участвующими, например, в определении слона, – и еще дальше от возможности проследить за ними на всем протяжении процесса обучения в масштабе нашей жизни.