Декортицированное животное (все связи коры со стволом у него перерезаны) неплохо еще поддавалось дрессировке. Никакое обучение невозможно, если мозг ничего не запоминает. В декортированной коре память сохраняться не могла. Значит, в стволе? Все оказалось сложнее…
Джесси была умница. После тридцати пяти уроков она запомнила, что дверцу с квадратом лучше не открывать: за ней что-то неприятно щелкало по носу. Отворять надо дверцу с кругом — сразу получишь мясо. Как только она усвоила это, люди стали проделывать с ней непонятное. Сначала они завязали ей левый глаз. И снова стали учить различать дверцы. Только теперь на одной был крест, а на другой круг. Джесси усвоила и это. Потом повязку поменяли: наложили ее теперь на «обученный» глаз, и различать дверцы заставили глазом «необученным». Джесси решила эту задачу сразу, хотя и не понимала, для чего нужна повязка.
Дальше пошли и вовсе неприятные вещи. Джесси перерезали зрительную хиазму. Хиазма — значит перекрест. У позвоночных животных и у человека зрительные нервы не идут прямо в мозг, каждый в свою половину. Сначала пучки аксонов обоих глаз сходятся вместе и частично перекрещиваются. Поэтому в затылочную долю, скажем, левого полушария приходят волокна не только левого, но частично и правого зрительного нерва. Соответствующая картина и в правом полушарии. Джесси перерезали хиазму так, чтобы этого перемешивания волокон не было: в левое полушарие поступала теперь информация от левого глаза, в правое — только от правого.
После операции Джесси стала плохо видеть. Однако различать фигуры «необученным» глазом могла не хуже, чем раньше. Джесси была обыкновенная кошка и потому не знала, что ученые Калифорнийского технологического института решили с ее помощью выяснить, где хранится память.
Они рассуждали так.
Кошка легко запоминает фигуры. В этом заслуга зрительной коры. Не будь ее, животное отличало бы только тьму от света. Кора же помогает разобраться в тонкостях. Обучение возможно потому, что мозг запоминает и анализирует удачный и неудачный опыт. Логично предположить, что память хранится там же, где идет осмысливание увиденного в коре. Если так, то в опытах с «обучением» одного глаза после перерезки хиазмы вся зрительная информация должна поступать только в одно полушарие. (Скажем, если «обучен» левый глаз, то в левое.) Тогда «необученным» глазом животное не решит задачу.
Однако Джесси, если вы помните, хорошо справилась с ней и после перерезки хиазмы.
Значит, в ее мозгу следы от «обученного» глаза как-то передавались «необученному».
Таким «перевалочным пунктом» мог быть ствол (в него приходит информация от обоих полушарий) либо сама кора: ведь оба ее полушария соединены мощным кабелем — мозолистым телом. В нем 300 миллионов нервных волокон. Вполне возможно, часть из них служит проводниками, по которым бегут сообщения от «необученного» полушария к «складу» памяти и обратно.
Чтобы выяснить, так ли это, Джесси подвергли еще одной неприятной процедуре. Перерезали мозолистое тело. И тут кошку словно подменили. Она по-прежнему быстро и легко различала фигуры одним глазом. Но когда «обученный» глаз завязывали, вела себя так, словно столкнулась с задачей впервые. Никакого переноса навыка с одного глаза на другой не происходило.
Значит, память хранится в коре и именно в той половине мозга, куда впервые поступает информация. Одновременно в противоположном полушарии волокна мозолистого тела отпечатывают «копию» следа. Копирование происходит в момент обучения. Так что в неоперированном мозгу — всегда двойной набор идентичных следов.
Вот к таким выводам пришли ученые после этих и других сложных опытов (разумеется, помогала им не одна только Джесси).
И вскоре сами же себя опровергли.
На этот раз ради науки мучали обезьяну. У нее тоже раздвоили мозг, перерезав мозолистое тело, и стали дрессировать. Только задача здесь была посложнее. Сначала ее научили различать круг и крест. Потом, когда показывали крест, она должна была тянуть за шершавый рычаг, а увидев круг — за гладкий. Вся сложность-то вот в чем: экспериментаторы сделали так, что обезьяна могла тянуть за рычаг только той рукой, которая управлялась полушарием, не получавшим зрительной информации.
Фигуры «распознавало» одно полушарие, а рычаги — другое. Прямая связь между ними была нарушена, склад зрительных следов не сообщался со «складом» осязательным (через мозолистое тело коры). И все-таки животное справлялось с задачей: каждый раз тянуло за нужный рычаг. Роль координатора памяти выполнял, вероятно, ствол.
Итак, специального центра памяти, кажется, нет. По крайней мере его до сих пор не нашли. Полагают, что следы прошлых событий хранятся в разных отделах мозга: более простые — в стволе, более сложные — в коре. Вполне возможно, что зрительные впечатления записывают оптические центры коры, звуковые — слуховые и так далее.
По-видимому, в мозгу существуют и какие-то механизмы, которые обеспечивают временную синхронизацию зрительных, слуховых и других воспоминаний.
Сколько битов в мозгу?
Открытие феномена Пенфилда и известные науке случаи исключительной памяти[47], видимо, доказывают, что все впечатления, которые мы получаем, полностью сохраняются в нашей памяти. (Хотя сознание обычно имеет дело лишь с небольшой их частью.)
Какова же тогда информационная емкость запоминающего устройства мозга?
И поскольку сейчас нам потребуется терминология теории информации, придется совершить экскурс в самые начальные ее пределы.
В последние годы работу мозга все чаще сравнивают с работой электронно-вычислительных машин. О машинах таких вы знаете. Они играют в шашки, решают сложные шахматные и другие логические задачи. Чтобы решить задачу, нужно, как известно, уяснить себе ее условия. Поэтому, прежде чем ввести в машину эти условия, их кодируют, то есть переводят в условную, «понятную» машине форму — код. Чаще всего пользуются двоичным кодом, то есть при решении, например, логической задачи у машины два выбора: «верно — неверно», «да — нет».
Электронно-вычислительная машина в идеальном варианте состоит из колоссального числа двухпозиционных переключателей. Они соединены друг с другом в определенном порядке. И схему их соединения определяет тот тип задач, которые ей под силу. Двухпозиционный переключатель, как это и следует из названия, срабатывает только в двух направлениях. Или он, переработав определенным образом, пропускает электрический импульс к следующему переключателю (это равнозначно решению «верно», «да»), или не пропускает, если тот не «подходит» для него («неверно», «нет»). Не получивший визы на вход импульс бежит к другому переключателю и так в лабиринте схем отыскивает верный путь.
Значит, по существу, сложную логическую задачу машина разбивает на множество элементарных действий, при решении которых однозначного ответа «да» или «нет» достаточно, чтобы продолжить поиск решения в нужном направлении. Ведь и мы поступаем так же, решая сложную математическую задачу.
Полагают, что на подобном принципе основана и работа мозга. А роль двухпозиционных переключателей в нем играют нейроны. Одни сигналы, на которые настроены, они пропускают, другие «запирают» или пускают в обход, образуя новые логические цепи.
Ежесекундно мозг наш получает сверхогромную информацию о событиях, происходящих внутри и вне организма. Причем вся эта информация, какого бы рода она ни была, боль ли это в желудке или сообщение о запуске ракеты на Луну, передается в мозг в одной и той же форме: в виде электрических импульсов.
Мы уже знаем, как этот поток информации закодирован.
Помните: «сила» и продолжительность каждого импульса одинаковы, а частота, с какой они пробегают по нерву, и число их в «залпе» разные. Значит, в каждую секунду нерв передает импульс или не передает, то есть, по существу, работает по двоичному коду: «есть импульс — нет импульса». Такой код дает возможность ввести в мозг чудовищное количество самой разнородной информации.
Объем информации, которую может «переработать» какое-нибудь счетное устройство, или, как говорят кибернетики, информационную емкость его, выражают в битах. Один бит равен количеству двоичных единиц, или двухпозиционных переключений (типа «да — нет») в секунду.
47
Известен случай, когда шестидесятилетний каменщик описал (под гипнозом) все неровности кирпичей, из которых когда-то в молодости выложил стену. Описание это проверили: оно соответствовало действительности.