Информация. Подборка из книг. Мозг, психика, здоровье. Фейгенберг И.М..

Сохранить себя, сохранить свой вид — вот то главное, чему, по воззрениям эволюционной биологии, должна удовлетворять организация живого существа. А угрозу несет множество воздействий окружающей среды: и колебания температуры, и химические изменения, и нападение хищников, и многое, многое другое.

Какими же путями могут живые организмы защищать себя от всевозможных опасностей?

Один путь — спрятаться от сложного мира, несущего столько неожиданностей и опасностей. Найти возможно более безопасный уголок, где среда, непосредственно окружающая организм, мало изменчива. Второй путь — совершенствовать свои реакции ^[1] на изменения среды.

Есть организмы, эволюция ^[2] которых пошла по первому пути. Это паразиты, поселившиеся внутри других орга-низов. Организм хозяина создает постоянную внутреннюю среду, а для паразита эта среда является внешней. Строение тела паразитов сравнительно простое. Им не нужны ни сложные органы чувств ^[3], ни большое разнообразие реакций, так как среда их обитания достаточно постоянна.

Однако эволюция большинства живых существ шла по второму пути. Они жили в изменчивой среде, где выживают те организмы, которые могут достаточно тонко улавливать ее изменения и соответственно реагировать на них. Эволюция этих организмов шла в основном по пути усложнения их организации, улучшения и все большей диф-ференцированности реакций на изменения среды. Однако чем сложнее оргацизм, тем больше времени нужно для осуществления реакции. В этом заключается опасность — реакция может произойти слишком поздно.

Таким образом, усложнение организма несет в себе две противоположные тенденции: полезное улучшение реакций и вредное замедление их. Казалось бы, замедление может даже положить предел улучшению реакций: самая лучшая реакция бесполезна, если она завершится слишком поздно, когда организм уже поражен. Однако в ходе эволюции у живых организмов выработалась способность, благодаря которой они успевают реагировать своевременно:  организм начинает подготовку к реакции заранее, раньше, чем возникла та ситуация, ответом на которую должна служить реакция.

Первым физиологом, который стал изучать опережающие реакции, был И. П. Павлов. Основной факт, на котором Павлов сосредоточил свое внимание ^[4], состоит в следующем.

Раздражитель А (например, укол лапы или поступление пищи в рот) вызывает у животного определенную ракцию а (это может быть отдергивание лапы или выделение слюны). Раздражитель В (например, звонок или зажигание лампочки) не вызывает реакции а (отдергивания лапы или слюноотделения). Однако если раздражитель В достаточно много раз (п) предшествовал раздражителю ^[5] А, то организм начинает отвечать на один стимул ^[6] В (не дожидаясь наступления А) реакцией а, которая адекватна именно в ситуации А: животное отдергивает лапу, не дожидаясь, когда его уколют, или выделяет слюну, не дожидаясь, когда в рот попадет пища. Коротко изменение реакций можно записать так:

^[7]

Изменение реакций

Такие реакции Павлов назвал условными рефлексами ^[8], так как они возникают лишь при определенных условиях — если раздражитель (или ситуация) А закономерно следует за раздражителем (или ситуацией) В. В этом случае принято говорить, что безусловным раздражителем А подкрепляют условный раздражитель В. Таким образом, раздражитель В становится сигналом, по которому организм как бы опережает события, т. е. реагирует, не дожидаясь ситуации А.

Для изучения условных рефлексов И. П. Павлов построил в Ленинграде «башню молчания» — специальное лабораторное здание, в котором подопытные животные были изолированы от случайных посторонних воздействий. Павлов стремился создать такую обстановку, в которой за условным раздражителем (В) всегда бы следовал безусловный раздражитель (А) и между ними не вклинивались случайные раздражения. «Башня молчания» давала возможность максимально приблизиться к таким условиям.

В реальной жизни живых существ на них действует множество самых разнообразных раздражителей. Но тем не менее условные рефлексы у них вырабатываются, хотя и не так быстро, как в «башне молчания». Представим себе, что на каждый организм даже в сходных ситуациях действовали различные раздражители. Но один из них встречается очень часто, а остальные редко. Например, после звона расставляемой на столе посуды чаще всего следует еда, а иногда — телефонный звонок или получение телеграммы. Условный рефлекс ^[9] все же вырабатывается: при звоне расставляемой на столе посуды «текут слюнки». Таким образом, организм ведет себя так, будто он в состоянии предвидеть (прогнозировать), какие события наступят дальше. Откуда же может организм получить сведения о будущем? Ведь, строго говоря, предсказать, что будет, невозможно. Организм может только получать сведения о том, что происходит в данный момент, и сохранять в памяти ^[10] сведения о том, что было в прошлом. Но оказывается, именно эти сохраняемые памятью сведения о событиях прошлого и помогают организму «заглядывать в будущее».

Память сохраняет не только следы бывших событий и их последовательности, но и следы того, как часто одно событие следовало за другим. Так, если после события А в прошлом наступали разные события В_х, В₂, В₃, . . . В_п, то в памяти сохраняются данные о том, как часто каждое из них встречалось после события А — Р_г, Р₂, Р_э, … Р_п. Это дает основание предполагать, с какой вероятностью наступит то или иное событие после А: появление события В_х прогнозируется с вероятностью Р_х, события 5₂ — с вероятностью Р_й и т. д.

Такое прогнозирование на основе вероятностной структуры прошлого индивидуального опыта ^[11] мы назвали вероятностным прогнозированием предстоящих событий. Оно не является абсолютно достоверным, а лишь указывает, с какой степенью вероятности можно ожидать наступления того или иного события.

Какую   же пользу приносит организму   способность   к вероятностному    прогнозированию?    Предположим,   что вероятность наступления события В_х в случае, если имело место событие А, равна 0,9 (зто значит, что за достаточно длинный отрезок времени после события А в 90% случаев наступало событие Si). Следовательно, Рг, Рз,— Р_п очень малы, составляя в сумме 0,1. Организм получит определенное преимущество, если в случае наступления события А сразу же начнет преднастройку — подготовку к реакции на событие В\. В 90% случаев его реакция окажется выигрышной — более быстрой, чем если бы он начинал подготовку лишь после того, как узнал, какое именно событие на этот раз следует за А. Правда, организм проиграет во времени реакции в случае наступления какого-либо из маловероятных событий. Но проигрыш будет редким (10% случаев). Даже если проигрыш будет иногда очень большим и в некоторых случаях приведет к гибели отдельных организмов, биологический вид, действующий в соответствии с вероятностным прогнозом, получит преимущество в борьбе за существование: вид сохранится ценой гибели отдельных особей.

Рассмотрим крайнюю ситуацию, когда после А всегда наступает В_х. В этом случае Р_х = 1, а Р₂ = Р₃ = … = Р_п = 0. После А можно достоверно прогнозировать наступление В_х. Стало быть, организм может не просто готовиться к реакции, соответствующей ситуации В_х, а даже доводить эту реакцию до конца (не дожидаясь В_х). Именно к этим условиям и старались физиологи приблизить животное, вырабатывая условные рефлексы в «башне молчания», о которой говорилось выше.

А что если нет такого события В_х, вероятность возникновения которого после А значительно выше вероятности возникновения после А всех остальных событий?

Рассмотрим крайнюю ситуацию, когда события В_х, В_г,… В_п одинаково часто, но в случайном порядке встречались после события А, т. е. Pi = Pi = . . . = Р„ = 1/п. Тогда наступление события А не дает никаких оснований прогнозировать с большей вероятностью наступление какого-либо из событий В], Въ, . . .В_п. Подготовка к действиям, соответствующим одному из этих событий, чаще всего (в среднем п — 1 из п случаев) вела бы не к выигрышу, а к проигрышу в быстроте реакции. Максимальный выигрыш во времени реакции получится в том случае, если организм равномерно распределит свои резервы для преднастройки к действиям в любой из ситуаций В_х, В₂, . . . В_п. И действительно, в ситуации неопределенного прогноза в организме наступает реакция «широкой мобилизации»— в кровь поступают гормоны, активирующие нервную систему ^[12], из печени в кровь поступает сахар, необходимый для работы мышц (хотя еще неясно, каким именно мышцам он потребуется), и т. д.

Такую реакцию называют ориентировочной реакцией. Очень характерно поведение ^[13] животного, когда появился неожиданный сигнал и возникает ориентировочная реакция. Поза подобранная, в ней чувствуется готовность к каким-то дальнейшим действиям; уши «навострены»; глаза внимательно осматривают окружающую обстановку (И. П. Павлов назвал это реакцией «что такое?»). Та деятельность, которой было занято до этого животное, на время приостанавливается. Кровяное давление несколько поднимается, работа сердца усиливается. Но если сигнал, вызвавший ориентировочную реакцию, многократно повторяется, то она становится все слабее и наконец исчезает совсем — угасает.

Сигнал, который вносит неопределенность в прогноз организма, ведет к мобилизации органов чувств и органов действия (надо быть готовым к реакции, а к какой — это выяснится из дальнейших «сообщений» органов чувств). Функции же, не участвующие в таких действиях (например, пищеварение), на время затормаживаются. Организм развивает реакцию «широкой мобилизации» в ситуации неопределенного прогноза. При многократном повторении ^[14] один и тот же сигнал перестает быть сигналом неопределенности — и ориентировочная реакция угасает.

Способность к вероятностному прогнозированию необходима для хорошего осуществления ориентировочной реакции, которая возникает в ситуации неопределенности вероятностного прогноза (в частности, при неожиданной ситуации). Угашение ориентировочной реакции состоит в изменении прогноза — неопределенный вначале прогноз сменяется определенным: сигнал не влечет за собой ничего существенного для организма (или влечет за собой что-то вполне определенное).

Условную и ориентировочную реакции можно рассматривать как крайние случаи реакции на прогнозируемую ситуацию. Первая из них — реакция в условиях предельно определенного вероятностного прогноза, вторая — в условиях неопределенного вероятностного прогноза. Это можно записать в виде следующей таблицы:

^[15]

Условные и ориентировочные реакции

В естественных условиях жизни живых существ на Земле не бывает крайних ситуаций, соответствующих идеальному условному рефлексу или идеальной ориентировочной реакции. Но возникают ситуации, близкие к одной из них. В эксперименте можно еще более приблизиться к этим крайним ситуациям. Жизнь же дает непрерывный ряд ситуаций, от почти полной определенности до почти полной неопределенности вероятностного прогноза. Живые организмы отвечают на эти ситуации рядом реакций: на одном конце зтого ряда стоит условный рефлекс ^[16], на другом — ориентировочная реакция. А между ними — ряд реакций, имеющих черты как условной, так и ориентировочной. Все это — реакции на прогнозируемую ситуацию.

В поведении ^[17] животных и человека можно найти огромное множество примеров того, как организм строит свое поведение с учетом вероятностного прогноза.

Эрнест Хемингуэй в повести «Старик и море» так описывает охоту золотой макрели за летучей рыбой: «Макрель плыла ей наперерез с большой скоростью, чтобы оказаться как раз под рыбой в тот миг,  когда она опустится в воду». Хищник, Догоняя Жертву, не повторяет ее путь, а движется наперерез, в некоторую точку, где, в соответствии с прошлым опытом, он, вероятнее всего, окажется одновременно с жертвой. Если же траектория движения жертвы сложна, как полет у некоторых бабочек, то хищнику трудно предположить, где она окажется в следующий момент, и труднее преследовать ее. Канадский биолог и писатель Фарли Моуэт описывает в своей книге «Не кричи, волки», как, охотясь на оленя-карибу, волк «срезает угол». Прыгая через скакалку, девочка готовит прыжок не через видимую ей веревочку, а через то место пространства, в котором окажется веревочка в момент прыжка.

Ловкость, гармоничность движения в большой мере зависит от того, что человек заранее подготавливается к нему, преднастраивает те мышцы, которые должны будут осуществить движение. Эта преднастройка осуществляется в соответствии с вероятностным прогнозом. Поглядите на детей, играющих в мяч. Задача бросающего мяч — попасть в кого-либо из участников игры. Задача остальных — отскочить от мяча, не дать мячу задеть себя. Движения играющих ловки, быстры, точны. Но вот внимание одного из играющих чем-то отвлечено. И в этот момент он замечает, что его партнер по игре замахивается, чтобы бросить мяч в него. Еще мгновение — мяч летит, а неловкий прыжок отвлекшегося мальчика в сторону вызывает громкий смех остальных ребят. Почему на этот раз движение было таким неуклюжим, а во всех других случаях ловким?

Присмотритесь к играющим. Их глаза внимательно следят за малейшими движениями и за взглядом того, в чьих руках мяч. Мышцы тела напряжены. Малейшее движение руки или головы обладателя мяча вызывает небольшое, но отчетливое движение тела остальных игроков. Но вот мяч брошен в одного. Он ловко отскакивает, и остальные на мгновение расслабляют мышцы, у некоторых улыбка на лице. Но как только мяч снова в руках у кого-либо из играющих, снова у остальных мышцы готовы к быстрому движению, глаза внимательны, улыбка исчезла. Но вот игрок с мячом в руке делает резкое движение — и мяч летит в другого. Тот уже успел расслабиться, предполагая другие направления броска. Теперь ему уже труднее увернуться от мяча, движения его неловки, часто смешны  (почему смешны — мы увидим из следующего очерка).

В описанной ситуации все играющие стараются предугадать, что будет в следующий момент, куда полетит мяч. Для прогноза нужно быстро и точно собрать сведения о ситуации — отсюда внимательный и зоркий взгляд. Нужны накопленные в прошлом сведения о том, после каких движений бросающего мяч чаще всего летел в том или другом направлении,— отсюда преимущество опытных, много раз игравших ребят. В соответствии с прогнозом поддерживаются в максимальной готовности к действию именно те мышцы, действие которых с наибольшей вероятностью позволит уклониться от броска мяча. А тактика бросающего мяч состоит в том, чтобы по возможности обмануть вероятностное прогнозирование остальных игроков. «Финт» в спорте — обман прогноза партнера. У некоторых больных нарушается опора на вероятностную структуру прошлого опыта при организации движений. Именно этим можно, в частности, объяснить двигательную неловкость, неуклюжесть их движений при отсутствии даже намека на поражение тех частей нервной системы, которые «ведают» движением. Эта неловкость сродни неловкости здорового мальчика, который при игре отвлекся и не мог предвидеть, в какой момент и как полетит в него мяч.

Нарушения способности к вероятностному прогнозированию влияют не только на движения больных. О других проявлениях мы расскажем в очерке «Нарушения психики и вероятностное прогнозирование».

Вероятностное прогнозирование помогает организму жить в вероятностно организованном мире. Только в таком мире эволюция могла выработать способность к вероятностному прогнозированию. Если бы мир был абсолютно случайным, совершенно дезорганизованным, вероятностное прогнозирование не помогало бы жить в нем. Если бы мир был жестко детерминированным, т. е. все в нем было бы однозначно предопределено, вероятностное прогнозирование оказалось бы бесполезным. Но тогда не понадобились бы и органы чувств: живым организмам было бы достаточно иметь жесткую программу, соответствующую «программе» среды обитания.

В нашем же сложном, полном неожиданностей мире непаразитическая жизнь возможна лишь с широко открытыми глазами, с ясными прогнозами на будущее, с готовыми к действиям руками.

Вероятностное прогнозирование — это «моделирование» вероятностно организованного мира живущим в этом мире существом.