Можно сказать, что «история» мозга началась тогда, когда среди живых организмов нашлись такие, которые могли перемещаться в сторону большей благоприятности — то ли к свету, то ли к теплу, то ли к повышению концентрации неких веществ и т.п. Такая способность оказалась настолько выгодной, что появились специальные клетки повышенной чувствительности к значимым для выживания факторам. А затем простые рефлекторные дуги (стало горячо — отдернул лапку или отполз) начали конкурироватьза контроль над единственным телом. Потребовался и возник некий узелок — арбитр между конкурирующими запросами на движение. Вот из этого узелка-арбитра происходит мозг.
Учеловека изначально (с какой-то недели зародыша) естьмножество нейронов. Среди этих нейронов есть такие, которые непосредственно реагируют на физические и химические воздействия внешней и внутренней среды организма, на изменения обстановки. Реагируют – значит возбуждаются. Возбуждаются – значит выделяют в межнейронное пространство специфические вещества. Эти вещества необходимы остальным нейронам для жизни в прямом смысле. Не получил – умер. А получить их они могут, только дотянувшись (в нейронной толкотне) до возбужденного соседнего нейрона. А дотянувшись, нейрон становится очередным элементом распознающей нейронной сети, настроенной именно на то воздействие, которое привело к возбуждению нейрона-донора (поставщика необходимого нейрону вещества).
Отростки нейронов растут по градиенту концентрации веществ, выделяемых возбужденным нейроном. Нейроны вышестоящих уровней подключаются таким образом к активным нейронам нижних уровней. При этом вышестоящий нейрон оказывается подключенным к нескольким нижестоящим нейронам и может возбуждаться при наличии одновременных разных воздействий (срабатывании разных рецепторов). То есть возбуждение вышестоящего нейрона фиксирует наличие комплекса воздействий.
Так формируется вертикальная структура нейронной сети. В результате накопления человеком жизненного опыта для всех встречавшихся комплексов воздействий в мозге оказывается свой нейрон-фиксатор наличия этого комплекса воздействий в реальном времени.
В результате в межнейронных связях и в простой логике срабатывания/возбуждения нейронов (в зависимости от физических событий на воспринимающих отростках и от текущего состояния воспринимающего нейрона) оказываются записанными все события из жизненного опыта организма.
А дальше – эти нейроны-фиксаторы (по тому же химическому механизму, по градиенту вещества, выделяемого возбужденным нейроном) соединяются горизонтальными связями. Соответственно, комплексы воздействий связываются ассоциативными связями. Возбуждение одного нейрона-фиксатора комплекса воздействий приводит к возбуждению еще нескольких нейронов-фиксаторов, которые с ним связаны горизонтальными связями.
Изменение состояния возбуждения/торможения какого-нибудь нейрона (как результат внешнего для него воздействия или как результат каких-либо внутренних процессов) приводит к возникновению расходящейся в массиве нейронов волны (фронта) переключений связанных нейронов. Подобие – поле клеточных автоматов (игра «Жизнь»). Такие волны всё время прокатываются по массиву нейронов, интерферируют, затухают или усиливаются и т.п.
Сама нейронная сеть формируется и изменяется в течение всей человеческой жизни, откликаясь на новые комплексы воздействий новыми связями между нейронами.
Это «перекатывание» человеком не ощущается непосредственно. Но среди нейронов есть т.н. моторные нейроны, связанные с запуском срабатывания мышц или с изменением режима желез. Когда волна возбуждения/торможения накатывается на такой нейрон, запускается исполнение соответствующего поведенческого стереотипа или (и) перестройка режима внутренних органов.
Среди поведенческих стереотипов человека находятся стереотипы генерации речевых сообщений. При накатывании волны возбуждения/торможения на нейрон, запускающий формирование речевого сообщения, последовательно отрабатывается грамматическая «рамка» (волна возбуждения/торможения последовательно проходит ряд нейронов), на вакантные места в которой подставляются активные на этот момент операнды. А человек обнаруживает собственную мысль, возникшую у него неизвестно откуда в форме речевого сообщения, что повергает умного человека в изумление. Операндами выступают слова, входящие в понятия, то есть в пары «образ – слово». Возбужденный нейрон, фиксирующий образ, передает возбуждение «своему» слову.
Сама способность к речи функционально развилась из обычного для стайных животных звукового предупреждения партнеров о своих действиях для снижения угрозы агрессивной реакции партнеров. Форма этого предупреждения усложнялась по мере усложнения поведения. Очень важной оказалась пригодность речи для обмана партнеров.
Сформированное речевое сообщение (внешнее или оставшееся не озвученным) приобщается (как и срабатывание мышц по мышечному чувству) к текущей ситуации. Соответственно, ситуация изменяется, возникает новая волна возбуждения\торможения. Результатом может быть следующее речевое сообщение. И так далее. А человек наблюдает свой поток мыслей.
У человека нет в мозге специального арифметико-логического устройства. Есть лишь активная память, но огромного объема. В этой памяти хранятся все встречавшиеся (пережитые) перечисления и прецеденты. Грубо говоря, нет вычислений, а есть таблицы всевозможных исходных данных и результатов преобразований. Нет логических выражений, а есть положительный опыт действий при разных условиях.
Наряду с прочим опытом, в памяти хранится коллекция всех чужих и собственных речевых сообщений. Эта коллекция составляет еще одну (формализованную и частичную) картину мира. Практически – в виде цитат. Используется при диалоге, при «обдумывании». «Обдумывание» дает оценку достоверности сообщений, в результате чего словесная картина мира становится логически правильной. В ней обнаруживаются и устраняются противоречия. Исходно – для выявления обмана со стороны партнеров.
Волна возбуждения/торможения по нейронам, на которых держится эта (словесная) память, проходит существенно медленнее, чем по основной (более старой) части мозга. В результате, на моторные нейроны сначала накатывается волна возбуждения/торможения, прошедшая основную часть нейронной сети («быстрый» ответ) и лишь с задержкой – волна, прошедшая «правильную» часть. И не всегда действия, инициированные как «быстрый» ответ, совпадают с действиями выбранными «правильным» путем.
С морфологией и физиологией мозга связан и эффект «внутреннего кино», ставящий в тупик уже много поколений исследователей. Я нашел правдоподобное объяснение этого эффекта. Дело в том, что при формировании (как описано выше) межнейронных связей промежуточный нейрон «прорастает» как в сторону рецептора, так и в сторону вышестоящего (по сети) нейрона, фиксирующего наличие комплекса воздействий. Ведь они (тот, который ниже, и тот, который выше) одновременно возбуждены и высвобождают направляющие вещества в межнейронное пространство. Формируется петля обратной связи.
Оказывается возможным возбуждение нейронов нижних уровней по обратной связи, если воспоминание сопровождается возбуждением нейронов верхнего уровня или заключается в возбуждении нейронов верхнего уровня. Такое возбуждение нейронов нижних уровней неотличимо от того их возбуждения, которое возникает при восприятии текущей ситуации. В результате соответствующие анализаторы работают нормально, но при «молчащих» рецепторах. Это и воспринимается как внутреннее кино.
Вообще говоря, и в реальном времени анализаторы органов чувств выдают существенно преобразованную «картинку». Например, глаза непрерывно совершают быстрые разнонаправленные движения, а человек видит стабильную обстановку.
Воспоминания и сны исходно схематичны, а приобретают чувственную реалистичность («картинка», звуки, запахи) «на лету». Что-нибудь или кто-нибудь вспоминается, когда волна возбуждения/торможения накатилась («сбоку») на нейрон, который должен возбуждаться при предъявлении этого кого-нибудь или чего-нибудь, но не «сбоку», а по связям с рецепторами. А тут нейрон возбудился при «молчащих» рецепторах, и по нисходящим связям возбудил нейроны, которые при реальном восприятии возбуждаются от рецепторов. Теперь для остальных вышестоящих нейронов воспроизведена ситуация, подобная реальному восприятию этого чего-нибудь или кого-нибудь.
Однородность «картинки» текущей ситуации и запомненных объектов обеспечивает естественность метафоры «перевода глаз» или «перенесения взгляда» при обращении к запомненным объектам.
То есть внутреннее кино - это техническая особенность работы мозга, артефакт, сопровождающий работу мозга, которая непосредственно не ощутима. Вместе с прочими внешними проявлениями - сокращениями мышц, речевыми сообщениями (включая внутреннюю речь) внутреннее кино даёт возможность нам (нашему мозгу) что-то узнать о собственной работе.
Комплекс воздействий соответствует комплексу ощущений (в психике). А комплекс ощущений, взятый вместе с множеством ассоциаций с другими комплексами, - это образ, это пресловутое «квалиа» философии. Например, мы ощущаем не просто появление потока фотонов определенной длины волны, а цвет (со всеми индивидуальными ассоциациями).
Несколько детальнее можно представить себе алгоритм установления и срабатывания связей в модели, исходно состоящей из двух слоёв нейронов и некоторого запаса свободных нейронов следующим образом.
Первый слой — ближе по сети к рецепторам. Каждый нейрон второго слоя имеет проводящие связи с некоторыми нейронами первого слоя. Часть этих связей возбуждающие, часть — тормозящие. Этим обеспечивается возбуждение конкретного нейрона второго слоя при возбуждении определенного сочетания возбужденных нейронов первого слоя. То есть возбуждение конкретного нейрона второго слоя фиксирует наличие определенного (уже встречавшегося в опыте) комплекса воздействий на устройство (комплекса ощущений организма).
К одному комплексу воздействий относятся воздействия, состоявшиеся в одно временное окно.
При изменении ситуации возможны два варианта распространения изменений.
Первый вариант — воздействие совпадает по времени (с точностью до длительности временного окна) с достаточным количеством других воздействий, чтобы возбудился нейрон второго слоя. Это — вариант встречи с известным комплексом воздействий. Возбуждение нейрона второго слоя устанавливает запрещение на включение дополнительных нейронов во второй слой. Образно говоря, возбужденный нейрон второго слоя «выпивает» весь нейромедиатор, выделенный возбужденными нейронами первого слоя.
Второй вариант — ни один нейрон второго слоя не возбудился (в течение одного временного окна). Тогда во второй слой включается нейрон из запаса свободных нейронов. Биологически — тот, который пространственно ближе. Образно говоря, нейромедиатора, выделенного возбужденными нейронами первого слоя, хватает, чтобы запустить подключение нового нейрона. Этот нейрон подсоединяется к возбужденным нейронам первого слоя, находясь в возбужденном состоянии. Соответствующие связи становятся возбуждающими для нового нейрона, и новый нейрон (второго слоя) начинает своим возбуждением фиксировать наличие нового комплекса воздействий (комплекса ощущений организма). Он подсоединяется и к другим нейронам первого слоя, когда они возбуждаются при других комплексах воздействий, оставаясь не возбужденным. И такие связи становятся тормозящими для нового нейрона. Теперь уже этот «новый» нейрон «выпьет» весь нейромедиатор от возбужденных нейронов первого слоя при последующем возникновении «своего» комплекса воздействий.