Введение

Проблема отношения материи и внутреннего феноменального мира человека - так называемая "психофизическая проблема" - это одна из немногих проблем, которую современная наука не только не решила, но, по сути, похоже даже не знает как к ней подступиться.

Как это не удивительно, но приходится признать, что прогресс в исследовании нейрофизиологических механизмов высших психических функций не только не приблизил нас к пониманию природы субъективного и его отношения к материи мозга, но, напротив, скорее сделал перспективы решения психофизической проблемы еще более туманными, неопределенными. Основная масса анатомических, нейрофизиологических, нейропсихологических данных явно указывает на неразрывную связь нашего "внутреннего мира" (сознания) с мозгом. Так известно, что сознание невозможно без нормально функционирующего мозга, а поражение коры и подкорковых структур мозга приводит к специфической парциальной дисфункции сознания. Известно, что никакие ощущения не возникают, пока нервная импульсация от органов чувств не достигнет соответствующих нейронных структур (анализаторов) , кроме того, известно, что воздействуя на мозг слабым электрическим током или другими агентами можно получить, минуя органы чувств, практически любые сенсорные эффекты или же воздействовать на эмоциональную сферу, волю, мышление и память. ( 1,2,3,4,5,6,7 )

Однако имеются и другие факты, которые с трудом укладываются в простую формулу "сознание - есть функция мозга". В частности, имеются противоречия между обоснованными нейрофизиологией представлениями о том, как, на каких принципах функционирует мозг и оценками его реальной продуктивности, которые дают психологические исследования. Те сведения о мозге, которые нам дает нейрофизиология и нейроанатомия, по большей части укладываются в схему, согласно которой мозг есть некая разновидность "сетевого нейрокомпьютера", т.е. представляет собой нечто подобное сети взаимосвязанных элементарных вычислительных устройств, параллельно обрабатывающих большие массивы сенсорной информации. (8,10,11,119 )

Нервная клетка (нейрон) рассматривается с этой точки зрения как основной рабочий элемент "нейрокомпьютера", а его функция сводится к простой суммации входных сигналов (нервных импульсов, поступающих от других нейронов) с различными "весовыми коэффициентами". Если сумма превышает определенный порог, то нейрон генерирует "потенциал действия" - стандартный импульс, который может быть адресован десяткам тысяч других нейронов. Функция долгосрочной памяти в этой модели обеспечивается устойчивыми изменениями проводимости межнейронных контактов - синапсов (так называемая "коннекторная" теория долгосрочной памяти. (12)). Еще в 40-х годах было показано ( У.С. Маккаллок, У.Питс), что сеть, построенная из элементов, аналогичных по своим функциональным свойствам нейронам, способна, при условии наличия достаточно большого числа нейроподобных элементов, выполнять функцию универсальной вычислительной машины, т.е. в соответствии с тезисом Черча (13), вычислять все, что вычислимо в интуитивном смысле.

Если исключить для человеческого интеллекта возможность решения алгоритмически неразрешимых задач, то полученный Маккаллоком и Питсом результат, по крайней мере формально, допускает возможность реализации человеческого сознания (точнее говоря, тех функций, которые ассоциируются с сознанием) с помощью "сетевого нейрокомпьютера" такого типа, каким представляется мозг человека по результатам нейробиологических исследований.

Если оценивать человеческий мозг с позиций "компьютерной метафоры", т.е. как универсальное вычислительное устройство, то различие между мозгом и обычным компьютером с принципиальной точки зрения может касаться только двух параметров - быстродействия и объема памяти (поскольку в остальном универсальные вычислительные машины эквивалентны - все они способны вычислить любые алгоритмически вычислимые функции, если, конечно, обладают достаточным объемом памяти и достаточным быстродействием). Следовательно, если человек превосходит компьютер в тех или иных отношениях (что пока несомненно), то только за счет более высокой скорости обработки информации и большего объема доступной памяти. ( Как отмечает С.Я. Беркович -"... естественный интеллект сильнее, чем искусственный, просто потому, что он использует гораздо более мощные компьютерные ресурсы" (14 с.104) ). Но именно с точки зрения предполагаемого превосходства в объеме памяти и быстродействии нейрофизиологическая модель мозга, как "сетевого нейрокомпьютера", представляется неудовлетворительной.

Прежде всего, заметим, что нейрон - это по компьютерным меркам чрезвычайно медлительный, ненадежный, обладающий огромной латентностью и рефрактерностью функциональный элемент. (Достаточно сказать, что время переключения на одном нейроне составляет величину порядка одной сотой секунды, максимальная частота импульсации не превышает нескольких сотен герц и т.д.). По всем этим параметрам нейрон не выдерживает никакой конкуренции с транзистором или микросхемой. Кроме того, скорость передачи нервных импульсов внутри мозга примерно в три миллиона раз меньше, чем скорость передачи электромагнитных сигналов между элементами компьютера.

Каким образом агрегат, состоящий из столь несовершенных элементов, может не просто конкурировать с электронным компьютером, но и существенно его превосходить при решении определенного рода задач (распознавание образов, перевод с одного языка на другой и т.п.)? Обычный ответ - за счет использования принципа параллельной обработки информации. Однако, интенсивные исследования в этой области за последние десятилетия показали, что распараллеливание в общем случае дает лишь сравнительно небольшой выигрыш в скорости вычислений (не более, чем на два-три порядка (15,105)). Причем этот факт мало зависит от архитектуры вычислительных систем. Кроме того, далеко не все задачи допускают распараллеливание вычислений. Далее, вычислительную мощность мозга в целом можно приблизительно оценить числом событий, которые могут происходить в нем за одну секунду (здесь имеются в виду лишь информационно значимые события, например генерация потенциала действия нейроном). Общее число таких значимых событий оценивается величиной порядка сотен миллиардов, что вполне сравнимо с числом операций в секунду в большой параллельной компьютерной системе (14). То есть и с этой точки зрения мозг ничем не превосходит компьютер. Остается предположить, что мозг, наряду с известными нам из физиологии электрохимическими процессами, использует для обработки информации и какие-то иные физические принципы, которые и позволяют ему достичь большей по сравнению с компьютером "вычислительной эффективности".

Другая проблема связана с объемом информации, который хранится в нашей долгосрочной памяти. Более 40 лет назад У. Пенфилд обнаружил любопытный феномен: при воздействии электрического тока на отдельные точки средневисочной извилины левого полушария во время нейрохирургических операций у некоторых больных возникает как бы раздвоение сознания. Продолжая осознавать себя на опрерационном столе больной, одновременно, заново переживал определенный промежуток своей прошлой жизни. Причем, в отличие от обычных воспоминаний, возникающие картины прошлого практически не отличались от первичного сенсорного восприятия, т.е. больной как бы переносился в прошлое и заново, со всеми подробностями переживал его. Фиксировались даже такие детали, на которые обычно не обращают внимания. Как отмечал сам Пенфилд, эти "вспышки пережитого" напоминали демонстрацию киноленты, на которой запечатлено все, что человек некогда воспринимал. Причем события в этом "фильме" всегда происходили в той же последовательности, что и в жизни, без всяких остановок или перескоков в другие временные периоды (139 ).

Эти удивительные наблюдения, говорят, по-видимому, о том, что мозг человека запечатлевает в неизменной форме всю зрительную, слуховую и другую сенсорную информацию, которая поступает в него в течение жизни. Если мозг полностью сохраняет впечатления, полученные в течение всей жизни, то он должен обладать колоссальной информационной емкостью. (По оценкам Д. фон Неймана, она должна быть равна приблизительно 28 є10¹⁹ бит. В таком случае на один нейрон приходится порядка 30 миллиардов бит). Очевидно, что такую информационную емкость "коннекторный" механизм, основанный на изменении синаптической проводимости, обеспечить не сможет.

Кроме того, "вспышки пережитого", а также некоторые другие феномены ( ретроградная амнезия, хронологическая регрессия (16)), указывают на строгую временную упорядоченность зафиксированной в мозге информации, что также весьма трудно согласовать с "коннекторной" гипотезой. По-видимому, наряду с "коннекторным" механизмом, существует другой, гораздо более емкий механизм запоминания, основанный на каких-то иных физических принципах.

До сих пор мы рассматривали психофизическую проблему с чисто "бихейвиористической" точки зрения, т.е. рассматривали мозг как "устройство", управляющее сложным поведением человека, а сознание - как некое функциональное качество этого устройства. С этой точки зрения, решить психофизическую проблему - это значит выяснить каким образом мозг человека способен инициировать то разумное поведение, которое мы реально наблюдаем, как вообще, на каких принципах должно быть основано "устройство", способное осуществлять подобное поведение.

Однако, особую остроту психофизической проблеме придает нечто иное - именно то обстоят