Эволюция адаптивности: от клеток к сознанию

отсеивая шум и контрастируя распознаватели. Грудной ребенок может внимательно посмотреть на вас и это означает, что формируется обобщённый образ таких людей (молодого взрослого, старого, мужчины, женщины). Он не понимает ничего пока, потому что эти образы еще не связаны с их значимостью, что произойдет при непосредственных контактах, но взгляд кажется осмысленным. Нужно хорошо представлять периодизацию последовательного развития, чтобы не попадать под иллюзию осмысленности такого взгляда.
Другим важнейшим приобретением является механизм определения конкурентной значимости отклонений жизненных параметров от нормы. Если нечем дышать, то даже голодная особь не пытает заняться едой. Воздух важнее воды, которая важнее еды – и так далее, позволяет активировать те реакции, которые наиболее актуальны в данных условиях, а не тратить время на остальное. Со всеми проблемами гомеостаза связаны значимости и есть механизм, вбирающий самое важное. Если стимул связан с едой, а дышать нечем, то он не будет игнорироваться.
Если стимул связан с самой насущной потребностью, но он привычен и бесполезен, он будет игнорироваться.
Если стимул актуален по значимости, но уже есть хорошо выверенная реакция, решающая проблему, то нет необходимости удерживать такой стимул, раз итак прекрасно и надежно все сработало.
Отсюда возникает критерий того, нужно ли удерживать тот или иной стимул: он должен обладать наивысшим произведением значимости на новизну. Привычно работающее (нулевая новизна – игнорируется, как и нулевая значимость, компоненты перемножения должны быть ненулевыми.
 Организм не может удерживать все стимулы одновременно — ресурсы внимания и памяти ограничены. Поэтому эволюция создала ранжированную систему актуальности стимулов для удержания - ориентировочный рефлекс.
Этот рефлекс использует образы неокортекса, активные в контексте базового стиля поведения и замыкает структурами гиппокампа выход этого образа через базовые распознаватели текущей значимости на его вход (контур А. Иваницкого). Это – начало осмысления удерживаемого образа.
Работы О.С. Виноградовой и других показывают, что гиппокамп содержит «нейроны новизны», которые реагируют на любой новый значимый стимул длительными тоническими реакциями. При повторении стимула эти реакции угасают, но восстанавливаются при любом изменении сигнала.
Гиппокамп не просто хранит память. Он сравнивает текущий удерживаемый образ с тем, что уже есть в памяти. Если образ новый и значимый, он замыкает контур — возвращает возбуждение обратно в неокортекс, усиливая его и связывая с контекстом. Если образ старый, контур размыкается, и ориентировочный рефлекс угасает. Гиппокамп — это вентиль, который решает, будет ли образ удерживаться достаточно долго, чтобы закрепиться, или будет отпущен как шум.
Одновременно с удержанием образа гиппокамп подключает его к лобным долям для процесса осознания. Этим поддерживается фокусировка единственного канала осознанного внимания.
Семантическая основа субъективности
Очень важно, что с момента реализации такой возможности начинает формироваться наиболее древняя семантическая память. Древняя, потому что еще использует древние структуры мозга и то, как именно это реализуется в природе – пока открытый вопрос, хотя с программной реализацией этой фичи нет никаких проблем. В этом не участвуют новые механизмы запоминания за один раз. Сейчас можно уверенно предположить, что используется тот же способ что и в рефлексах мозжечка, которые начинают специализироваться примерно на том же периоде развития, т.е. происходит изменение весов уже имеющихся связей. Тема семантической памяти слишком сложна, чтобы здесь ее раскрывать, это сделано в fornit.ru/67560 и главный вывод в том, что семантическая память оказывается основой субъективных переживаний (А. Иваницкай утверждал, что основой субъективных переживаний является информационные последствия удержания стимула). Активируясь вместе с удержанием стимулом, она придает значимость этим стимулам для различных ситуаций: для каждой ситуации уже наследственно предопределены такие связи с гомеостатической системой значимости и с каждый опыт их уточняет методом усреднения (fornit.ru/102588). Получается значение того, что значит тот или и ной стимул в данной ситуации, что эквивалентно пониманию ситуации (fornit.ru/66643).
Теория информационного синтеза (разработанная советским и российским нейрофизиологом А.Иваницким в 1976 году) — это фундаментальная психофизиологическая концепция, которая объясняет, как физиологические процессы в мозге превращаются в наши субъективные психические переживания (ощущения и мысли). Информация здесь представляет собой совершенно иное, чем физическая или кибернетическая информация – вообще никакой связи (fornit.ru/68830). Но работы Дж. Тонони и Б.Баарса вырисовали контуры некоей глобальной картины информированности о значимости каждого стимула, текущего состояния организма и результатов попыток найти приемлемое решение.
Эта картина становится координирующим контекстом для процесса осмысления, когда каждый шаг дает новую информацию, меняя общую картину и, тем самым, определяя направление следующего шага.
Зачем понадобилась психика
Как уже говорилось, в случае привычных условий с уверенно и удачно работающими реакциями больше не нужны никакие дополнительные адаптивные ухищрения – все итак хорошо, что и демонстрируют насекомые. Но у самых сложных из них понадобились условные рефлексы и они закрывают потребности в большинстве случаев. Условные рефлексы не срабатывают от той новизны, на которую срабатывает ориентировочный рефлекс. Другой стимул для рефлекса – это не новость для организма, он этот стимул уже знал, но не в качестве нового пускового для данной реакции. А вот когда попадается стимул, для которого просто еще нет никакой реакции или который ранее не был в привычных условиях, а в других обычно присутствует в опасных ситуациях. Примеры:
Молодой хищник впервые встречает дикобраза. Он никогда не видел такого животного. Иголки здорово настораживают. Ни один врожденный рефлекс не говорит, нападать или убегать. Условный рефлекс тоже невозможен, потому что отсутствует предыдущий опыт. Возникает ориентировочный рефлекс: животное прекращает текущую деятельность, внимательно наблюдает, приближается с осторожностью, меняет точку обзора. Только после оценки ситуации принимается решение.
Заяц прекрасно знает запах лисы и отдельно знает запах дыма. Но однажды он ощущает запах лисы там, где недавно прошел лесной пожар. Такое сочетание никогда раньше не встречалось. Ни один условный рефлекс не может заранее определить правильное поведение. Требуется анализ новой ситуации.
Хищник ежедневно переходит реку в одном и том же месте. Однажды привычная переправа разрушена паводком. Все стимулы знакомы — вода, берег, запах местности, — но их взаимное расположение изменилось. Автоматическая реакция оказывается бесполезной, и животному приходится искать новое решение.
Самец встречает соперника. Обычно тот демонстрирует угрозу или сразу вступает в драку. Но на этот раз соперник неожиданно начинает обходить его сбоку или притворяется раненым. Такое поведение не соответствует привычным сценариям и требует оценки.
Обезьяна обнаруживает незнакомый плод. Ни один врожденный или условный рефлекс не сообщает, съедобен ли он. Она долго рассматривает плод, нюхает, ощупывает, пробует совсем небольшой кусочек, следит за последствиями. Такое исследовательское поведение невозможно объяснить простой цепочкой условных рефлексов.
Эти ситуации появляются постоянно. Часто их игнорирование и привычная реакция проходит вполне удачно, а так приходится действовать, когда нет времени на осмысление. Но часто результат оказывается неожиданным и все старые способы не позволяют закрепить новый опыт.
Психика начала развиваться как система поиска решений, альтернативных привычным в условиях значимой новизны, когда привычные реакции могут привести к непривычным последствиям. Это система учета неопределенности. И постепенно эволюция наработала огромную взаимосвязь множества взаимодействующих механизмов, все более эффективно решающих проблему неопределенности и дающей огромное преимущество в конкурентной борьбе.
Результатом работы психики являются новые рефлексы для ставших привычными условий, которые формируются за один раз в силу возможностей удержания стимула.
Компоненты осознания
Рядом с гиппокампом появились энаграммные нейроны (fornit.ru/70648) для сохранения эпизодов субъективного опыта в их исторической последовательности – эпизодическая память последствий пробных действий. Появился нейрогенез для пополнения новых кадров памяти эпизодов и у взрослого человека он дает возможность сохранять несколько сотен воспоминаний у ребенка и несколько десятков у взрослого (fornit.ru/71301).
Появилась и постоянно развивается структура ячеек глобальной картины информированности (fornit.ru/68540).
Появился наследуемый механизм диспетчера шагов процесса осмысления (fornit.ru/69385), который по текущему состоянию инфокартины выбирает каким будет следующий шаг, и это не какое-то отдельное существо, а тупой наследственный механизм.
Начали усложняться эти механизмы, что привело к нескольким уровням сложности шагов осмысления: если не удается найти решение на предыдущем, процесс переходит на следующий уровень, последним из которых является структура гештальта (fornit.ru/69108) – основы творческого решения проблем, инсайтов и нового вида опыта – ментальных автоматизмов (рефлексов решения отдельных видов задач).
Все это работает в новых искусственных живых существах.
Если для оптимизации клеток эволюции потребовалось около 700 миллионов лет, то с момента их появления до образования психики в ее наивысшем человеческом воплощении прошло примерно столько же времени, т.е. самым времязатратным эволюционным достижением было возникновение клетки.
Чем ниже уровень организации, тем дороже обходится его возникновение эволюции и тем более консервативным он становится. Верхние уровни изменчивы и разнообразны, нижние — чрезвычайно устойчивы, поскольку служат фундаментом для всего остального.

По материалам монографии fornit.ru/68715. Лаборатория схемотехники адаптивных систем.