Лекция 10. Нейросоматическая петля обратной связи и возникновение сознания человека
Лекция 10. Нейросоматическая петля обратной связи и возникновение сознания человека
В 10 лекции мы поговорим о том, как из той же физики и нейрохимии рождается новый режим самоорганизации и возникает сознание у эволюционной линии человека. Корковая модель причинно-следственных связей замыкается на тело и обратно. Неокортекс у человека получает прямой доступ к дыханию, тонусу, вегетативным реакциям и через них «подтверждает» или корректирует свои гипотезы.
Так формируется нейро-соматическая петля петля обратной связи: мысль → произвольная телесная модуляция → афферентная обратная связь → обновлённая мысль.
Этот контур делает каузальные правила устойчивой единицей внутренней информации и запускает волевое действие — то, чего не достигают даже самые «умные» животные.
Мы посомтрии, как человеческая линия преодолела три узких места эволюции нейросетей: (1) сделала прогноз исполнимым в действии (замкнутость петли «модель—тело»), (2) научилась экологично тормозить нижние уровни (инстинкты, эмоции, чувства) без их поломки, (3) ввела эвристики для работы при неопределённости.
Длительное детство, перераспределение корковых связей и прямой кортикальный контроль моторики дали возможность удерживать цели, переносить их во времени и менять ход событий.
В терминах Ильи Романовича Пригожина переход от животного уровня саморегуляции через нейрохимию инстнктов, эмоций и чувств, к человеческому уровню сознания - это бифуркация: из флуктуаций многоконтурной системы возникает диссипативная структура — наше сознание. Оно связываюет генетический, телесный, социальный и экологический контуры в единую каузальную модель мира и себя.
Видео Лекции 10 монтируется и скоро будет доступно на сайте
Здравствуйте! Этот курс посвящен основам Теории времени и сознания. В прошлой лекции мы увидели, что нейронные сети животных упираются в физиологические пределы.
Чтобы причинно-следственные связи стали самостоятельной единицей информации о мире, нейронной сети нужно не только обнаруживать их, но и сохранять, проверять свои гипотезы, получать обратную связь об их применении и таким образом закреплять новые правила.
Еще раз вкратце рассмотрим эти ограничения, чтобы понять как эволюционная линия человека смогла их преодолеть и вышла на новый уровень восприятия, сформировав сознание.  
ФОРМИРОВАНИЕ ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННЫХ СВЯЗЕЙ КАК САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ О МИРЕ
Первое, физиологическое ограничение состоит в том, что моторика животных уже подчинена нейромодуляции инстинктов, эмоций и чувств. Выделившийся гормон включает определённые паттерны активности, самих гормонов десятки, а в сочетаниях это может быть уже сотни и даже десятки тысяч возможных «программ» и их вариаций.
Инстинкты, эмоции и чувства у высших животных действуют как единая система. Еще раз вспомним. На самом нижнем уровне есть операционная деятельность. Она на самом деле очень эффективна и работает по принципу стимул-врожденная реакция. Тысячи видов животных и насекомых живут в этом режиме. Пчелы, муравьи, нематоды и так далее. Они способны реагировать телесно, без сложной нейронной переработки входящих и исходящих импульсов. Достаточно врожденных таксисов, которые определяют, что хорошо, что плохо.
Инстинкт способен прервать операционную деятельность за счет собственной нейрохимической модуляции. Животные, поведение которых регулируется уже инстинктами изменяют собственную гуморальную среду так, как будто контакт со стимулом уже начался. Таким образом, прогноз долимбической нейронной сети запускает моторику на основании косвенных признаков стимула, света, звука, вибрации. Поведение рыб, рептилий, некоторых птиц, пингвинов, копытных становится активным. Моторика запускается как на непосредственных контакт со стимулом, так и на его мультимодальные признаки.
Эмоции запускают моторику на основании памяти о срабатывании инстинкта. По сути, это прогноз появления стимула, но уже по эмпирическим данным. Сверка текущего сигнала идет уже не только с врожденными программами, но и с памятью. Нейрохимия такая же как у инстинктов, разница в дозировке и профиле нейромедиаторов.
 Чтобы замкнулась новая петля обратной связи, распознавание причинно-следственных связей должно согласовываться с этими более древними контурами — инстинктами, эмоциями, чувствами.
И этот процесс обязательно должен происходить через нейромодуляцию. Именно в этом формате работают исполнительные системы тела животных. Поэтому нужен принцип перевода причинно-следственных связей на единый язык нейромедиаторов, гормонов и мембранных потенциалов.
Иначе новые сигналы не смогут ни пройти через старые гейты, ни запустить движение и обучение по тем законам, по которым система уже умеет действовать. Говоря проще, мышцы не включатся, энергия не выделится, а поведение останется прежним.
Кроме того, поток причинно-следственных связей нужно держать в разумных пределах: иначе контур «измерение—оценка» замыкается сам на себе и не переходит в действие. Любая ассоциация потенциально бесконечна, поэтому системе нужны механизмы отсечения ветвлений и выход к моторике.
Сегодня мы разберём, как эволюционная линия человека преодолела эти три ограничения. Это покажет, как человеческое сознание вырастает из естественных законов мира и в чём состоит его эволюционная значимость.
Начнем мы со способности применять результаты анализа причинно-следственных связей.
способность применять результаты анализа причинно-следственных связей
У человека, как и у всех млекопитающих с развитым неокортексом, шесть слоёв коры. Но у приматов — и особенно у человека — они более специализированы и дифференцированы. Различия заключаются не в архитектуре, а в масштабе, степени связанности и глубине включённости неокортекса в жизнедеятельность.
Проще говоря, неокортекс у человека отличается не формой, а степенью участия в регуляцию моторики, а значит поведения. Мы можем сознательно контролировать свою моторику и произвольно останавливать или инициировать движение в большей степени, чем все известные нам животные.
У бонобо завершение развития неокортекса происходит быстрее, чем у человека и его стабилизация наступает примерно к 8–12 годам. У человека ассоциативные и префронтальные области дозревают до 20–25 лет. То есть неокортекс бонобо раньше завершает своей рост и развитие до того, как может быть включён в полноценный контур произвольного контроля тела.
У приматов это относится как к отдельным физиологическим свойствам, так и к общему поведенческому профилю. Во второй лекции нашего курсы мы уже обсуждали, что приматы относительно недолго удерживают зрительную фиксацию на объекте. Их корковые сети быстрее «отпускают» текущую цель, и внимание переключается на новый стимул.
У большинства животных фокус взгляда в большей степени удерживают подкорковые системы — базальные ганглии и мозжечок. Это означает, что зрение у них больше система поиска новых сигналов и оно переключается по врожденным программам, реагируя на каждый новый стимул.
У приматов и человека большую роль берут на себя лобно-теменные сети коры, которые помогают удерживать взгляд и подавлять отвлекающие стимулы. Это становится возможным за счёт ранней физической беспомощности.
Пока детёныши примата и человека ещё не могут активно включать моторику, длительная фиксация взгляда на лице матери работает как тренажёр для управления корой зрением.
В это время выстраиваются прочные связи между лобными и теменными зонами, с областями, обрабатывающими зрение, а также с центрами, управляющими движениями глаз. Параллельно крепнут тормозные цепи, которые гасят отвлекающие реакции. В результате корковый контроль зрения выходит на первый план: снижается избыточная реактивность к новизне и реже происходит смена фокуса. Это касается как переключения самого взгляда, так и позы или вовлечения в другую деятельность.
Аналогичный принцип проявляется и в моторной сфере, потому что в детстве приматы в меньшей степени опираются на подкорковые механизмы при обучении движениям.
У человека, эта тенденция увеличивается кратно по сравнению с самыми развитыми приматами. Человеческий младенец физически рождается самым беспомощным среди всех человекообразных и дольше всех остаётся в зависимости от окружения. Но именно такое растянутое окно нейронной пластичности и физической беспомощности и делает возможной уникальную настройку неокортекса.
Только человек по-настоящему учится ходить. В буквальном и нейрофизиологическом смысле. Даже бонобо, хотя и зависят от матери дольше, уже в первые дни жизни способны хвататься, цепляться и координировать некоторые свои движения. А полноценное ползание и лазание они осваивают инстинктивно, без явного обучения по мере активации врожденных программ.
А вот прямохождение у человека требует длительной тренировки. Ребёнок начинает удерживать голову только к 2 месяцам, сидит с поддержкой — к 6 месяцам, встаёт с опорой — ближе к году, а уверенно ходит — лишь после года.
Но даже после этого баланс, координация и скорость шагания развиваются ещё несколько лет, через постоянное обучение, подражание, пробы и корректировку.
И только у человека ходьба — это не автоматизм, а навык, который должен быть постепенно собран через обучение и телесный опыт. И этот процесс медленный, нестабильный, требующий внимания и произвольного контроля тела и движений. Он обеспечивается сложной биомеханикой, сформированной у человека за 7 миллионов лет эволюции.
Мозг человеческого ребенка незрел при рождении из-за узкого таза прямоходящей матери. Он составляет лишь примерно 25% от взрослого объёма, и только по мере роста префронтальной, моторной и теменной коры ребёнок способен выстраивать устойчивую карту тела.
Высокий центр тяжести и узкая база опоры на ступни делают равновесие сложным — особенно в вертикальном положении. Уникальный вертикальный скелет человека нестабилен, и удержание баланса требует сложной нейронной работы.
Ходьба — это не просто моторика, а координация множества систем. Вестибулярной, зрительной, проприоцептивной, эмоциональной, ведь ребенок испытывает, например, страх падения. Этот процесс включает в себя таже социальное обучение. Первые шаги ребенка сопровождаются поддержкой, поощрением и стимуляцией на повторение от окружения.
Такое длительное обучение владению собственным телом даёт неокортексу человека возможность подключиться к самым древним структурам мозга и операциональной памяти. Тем самым создавая устойчивые связи между произвольными действиями и автоматическими паттернами.
В результате по мере взросления наши движения становятся не просто реакциями на стимул, а произвольными. Это означает, что они подчинены не только аффективным импульсам, как у животных. Они доступны и сознательному регулированию неокортекса. Как только неокортекс включается в полноценную работу, он способен вмешаться в автоматическую цепь, скорректировать её, приостановить или перенаправить — и именно это отличает поведение человека от поведения других животных, в том числе от наших ближайших родственников – бонобо.
Так неокортекс у человека через физическую беспомощность в детстве создаёт условия для реализации абстрактных вычислений. Но не сам по себе, а через глубокую интеграцию с древними двигательными и мотивационными системами.
Важно не просто наличие свободных конечностей, а способность произвольно управлять ими, то есть подавлять автоматические импульсы, выбирать траекторию, координировать движения с намерением и удерживать цель во времени. Это требует точной настройки связи между неокортексом и базальными ганглиями — структурами, которые отвечают за запуск, торможение и автоматизацию действий.
Таким образом, через максимально незрелую биомеханику человеческого детеныша неокортекс получил управление долимбическими сенсомоторными контурами. А значит получил возможность влиять на собственные вычисления, замыкая цикл «измерение — оценка — действие — обратная связь».
Теперь посмотрим на ограничение потока причинно-следственных связей.
Ограничение потока причинно-следственных связей
Если оставить принятие решений только на вычислении причинно-следственных связей, система рискует застрять в бесконечном переборе вариантов и тем самым парализовать действие.
Неокортекс способен развернуть практически бесконечное дерево сценариев, но сам по себе он не знает, когда следует прекратить расчёты и выбрать ход, ведь в объективном мире причинно-следственных связей любой уровень можно раскрывать ещё глубже.
Лимбические драйвы, сигналы тела и социальные ограничения выступают «тормозными» петлями, которые обрезают ветви поиска, когда их цена — в энергии, времени или риске — превышает ожидаемую выгоду.
Мы уже об этом говорили неоднократно, нейронная обработка имеет высокую метаболическую стоимость. Наибольшая доля энергопотребления приходится на неокортекс. Это задаёт рамки: механизмы представления причинно-следственных связей должны минимизировать энергетическую цену своих вычислений при сохранении поведенческой эффективности.
Проще говоря неокортекс в своей работе нуждается в теле, которое обеспечивает его энергией. Он зависит от него, поэтому вычисления вынужденно подчиненны предыдущим уровням саморегуляции. Они должны быть пригодными для обеспечения сохранности тела, группы и более древнего принципа поиска ресурса и репликации, которые берут свое начало в первом напряжении системы РНК- мембрана.
У человека древний субкортикальный каркас работает почти так же, как у других млекопитающих. Таламус, амигдала, базальные ганглии и ствол продолжают фильтровать поток сигналов, запускать рефлексы и задавать «фон» активности.
Напомню, что мы отличаем три контура долибмический, лимбический и неокортикальный, но не архитектурно, как как у Пола Маклина в триедином мозге, а функционально. В зависимости от того, какой сигнал мозга запускает поведение.
То есть мы устроены также как и приматы, разница лишь в том, что наш неокортекс развил большее количество ассоциативных связей поэтому он гораздо чаще «перехватывает» входящие данные и спускает вниз уже готовые гипотезы о том, что следует воспринять и как отреагировать.
Информационный поток по-прежнему разветвляется: часть процессов идёт автоматически, мы их просто не замечаем.
Например, женщина вяжет – это автоматические операционные действия. И вдруг раздается резкий, громкий звук. Сначала акустический сигнал проходит нижние холмики, далее — через таламус (медиальное коленчатое тело).
Оттуда возможны два хода: быстрый «таламо-амигдалярный» путь, который уже через миллисекунды запускает микроповорот головы и учащение сердцебиения, и медленный корковый путь — в первичную и ассоциативные слуховые области, где сигнал сравнивается с моделью («хлопнула дверь»).
То есть может вспыхнуть инстинктивная реакция, которая запустит поведение тревожности, и женщина отложит вязание, чтобы уточнить, что происходит.
Либо лимбическая система перехватит сигнал и даст свой прогноз, что источник звука не представляет опасности тогда женщина вернется к текущей работе. Если лимбическая гипотеза подтверждается, кора тормозит амигдалу, и вегетативный ответ гаснет.
У большинства животных нейронная деятельность на этом бы прекратилась. Но у человека кора добавляет контекст и калибрует ответы подкорковых звеньев. И тогда может подключится чувство, если в ситуации вовлекаются значимые люди. Чувства возникают, если человек решает, что вернулся близкий, тогда он может прервать текущее занятие, чтобы, например, пойти приготовить ужин.
Либо вообще, этот же звук может разбудить размышления о том, где я нахожусь, те ли люди рядом. И тогда резкий хлопок двери может стать окончательной причиной развода. То есть у нас есть еще один источник информации о мире- мысли, которых нет у животных.
Таким образом, быстрые моторные и вегетативные ответы не исчезли — но у человека кора их чаще тормозит или уточняет.
РАЗНИЦА МЕЖДУ НАМИ И ЖИВОТНЫМИ В ТОМ, ЧТО У НАС ОДИН И ТОТ ЖЕ СИГНАЛ МОЖЕТ ПОЙТИ ПО БОЛЬШЕМУ ВАРИАНТОВ ПУТЕЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ НЕЙРОННОЙ СЕТЬЮ.
То есть один и тот же звуковой сигнал у нас может пройти по большему количеству путей, чем у всех известных нам животных.
 Можно сказать, что калькулятор и компьютер основаны на одном физическом принципе, то есть управляемых переключателях-транзисторах, которые реализуют булеву логику. Оба устройства превращают электрические сигналы в «0» и «1», складывают, умножают и хранят результаты в памяти. Разница между ними в уровне обобщения. Калькулятор жёстко «зашит» на несколько операций, тогда как компьютер имеет универсальный набор инструкций, саму память можно перепрограммировать, а одни и те же транзисторы образуют цепочки разной сложности — от арифметико-логического блока до графического процессора.
Аналогично человек, приматы волк, крокодил и нематода устроены по одним и тем же биохимическим законам. ДНК кодирует белки, нейроны передают сигналы потенциалом действия, гормоны регулируют обмен. Но человеческий мозг крупнее, связи пластичнее, кортикальные поля перераспределены под речь и абстракции.
Как калькулятор, компьютер и суперкомпьютер отличаются количеством обрабатываемой информации и программ, так бактерия, примат и человек различаются уровнем организации — от одноклеточного метаболизма до многоуровневых нейронных сетей и культурных моделей поведения.
Принципы остаются те же: электроны текут через транзисторы, ионы — через мембраны. Растёт лишь длина цепочки, число обратных связей и объём памяти, что открывает новые формы вычислений или поведения, не выводя нас за пределы общей физико-химической платформы.
У человека неокортекс задействован чаще, однако предыдущие петли обратной связи работают каждая на своем уровне почти автономно. Именно поэтому мы можем поддерживать разговор и одновременно автоматически обходить препятствия на тротуаре.
И нужно смотреть не только на новые элементы, но и на изменение старых контуров самоорганизации. У человека долимбические и лимбические структуры стали «тоньше» в части грубых сенсомоторных и феромонных функций, но получили более мощный хемомодуляторный и интероцептивный контроль.
Проще говоря, в человеческом мозге сместились приоритеты. Мы меньше опираемся на прямые сигналы среды — звуки, запахи и тому подобное. И больше на внутреннюю оценку и контекст. Потому что у нас возросла роль верхнеуровневой обработки.
Обоняние у человека играет меньшую поведенческую роль, чем у животных, а наше зрение и слух работают уже в связке с интерпретацией смысла и долгосрочными целями.
Неокортекс у человека расширялся прежде всего за счёт ассоциативных и языковых областей. Первичные сенсорные карты у нас сохранились, но занимают меньшую долю корковой поверхности.
Такое соотношение — относительно уменьшённая доля врождённо заданных сенсорных реакций и разросшийся слой произвольного регулирования — делает человеческое сознание особенно гибким.
У многих высших животных неокортекс перенастраивает поведение, удерживая внутренний образ стимула, на который организм продолжает реагировать как на реальный. У них прямые кортикальные выходы есть, но все равно поведение чаще задаётся подкорковыми контурами.
Разница между нами в том, что у животный неокортекс способен удерживать образ, но реакция на него осуществляется через срабатывания эмоций или инстинктов в более подходящей ситуации. Мы подробно разбирали этот процесс в двух предыдущих лекциях.
А у человека неокортекс добавляет ещё одну замкнутую петлю обратной связи.  Он может непосредственно изменять соматические и вегетативные ответы через кортико-спинальные, кортико-стволовые и гипоталамические пути. И возникающая при этом прямая телесная регуляция возвращается как новый вход через интероцепцию. Тем самым неокортекс у человека модифицирует текущую мысль и меняет выбор действия.
Если телесный отклик соответствует корковому предсказанию, нейронный ансамбль мысли удерживается дольше. Усиливается рекуррентное возбуждение, сохраняется фазовая синхронизация, в том числе тета–гамма-упаковка, нейромодуляторы повышают гейн-контрль. И тогда мысль стабилизируется и переходит в речь, действие или запись в память. Тело, по сути, «принимает» вычисления неокортекса как входящий сигнал.
Если возникает несоответствие, растёт интероцептивная ошибка прогноза, появляются сомнение и «торможение». Снижается модуляторная поддержка, усиливается контроль выхода, возникает субъективное чувство затруднения или неспособности двинуться.
Нарушение такой кортико-соматической регуляции заметно при ряде психопатологий. У психически больных людей мысль перестаёт эффективно переходить в целенаправленное действие или, напротив, запускает поведенческие и автономные ответы там, где их быть не должно. Это происходит именно из-за рассогласования между корковыми прогнозами и телесной обратной связью.
И, наконец, когда кора принимает телесный ответ «не делать», синхронизация намеренно размыкается, ансамбль распадаетсяю. И тогда намерение отменяется и трансформируется в новую конфигурацию. Мы переживаем этот процесс как «я передумал».
То есть тело человека и есть ограничение бесконечного потока причинно-следственных связей.
И здесь мы переходим к третьему ограничению эволюции нейронной сети, которое смогла преодолеть только линия Хомо сапиенс. Телесная регуляция позволила экологически балансировать нейрохимию инстинктов, эмоций и чувств, не меня принципы их работы.
Экологическое торможение более древних уровней
Теперь давайте посмотрим на этот процесс поподробнее. Мысль сама по себе — это короткий всплеск электрической активности в коре. То есть это, по сути, бегущие по нейронам миллисекундные фронты потенциалов действия. Пока эти временные группы или транзиенты остаются внутри префронтальных и ассоциативных полей, они не сопровождаются заметным выбросом нейромедиаторов, а значит не имеют «химического вкуса» — мы воспринимаем их как сухое, бесцветное обдумывание.
Мы уже обсуждали, что корковые структуры отвечают за ассоциативные связи на всех уровнях развития животных и человека.
Эволюционно кора за счет появления и удлинения детства получает все больше возможностей сформировать помимо генетически заданных ассоциаций собственный пул, проверенной особью и группой сотнями лет.
Но у коры человека за счет длительной стадии моторного обучения есть более глубокие выходы к лимбическому контуру и гипоталамусу.
Топ-даун контроль неокортексом тела и дыхания выступает своего рода новым более пластичным нейромедиаторным правилом регуляции поведения, который не ломает прежнюю систему. Он не гасит всплески таксисов, инстинктов, эмоций и чувств, а добавляет причинно-следственные связи, которые кодируются как мысли и воспринимаются человеком как равноправный сигнал из среды.
В 5 и 6 лекциях мы обсуждали, что при переходе от химической регуляции к нейронной, нейронная сеть сделала то же самое. Она стала обрабатывать новые типы сигналов, таких как звук, свет или вибрации. И тем самым она расширила возможности регуляции химических реакций, которые были на клеточном уровне. Но базовые правила химических реакций не были отменены или заменены.
Именно поэтому мы разделяем клеточные организмы и организмы с нейронной сетью как два отдельных класса. Они отличаются не столько сложностью, но в первую очередь, переходом от обработки одних типов сигналов к другим. От химических сигналов к физическим. Поэтому у животных добавляются, как новые органы восприятия этих сигналов, так и процессы их обработки, не свойственные простейшим.
Это синтез белков, кинезис и таксис на уровне клеточных организмов. И инстинкты, эмоции и чувства у животных. Аффективные процессы обработки информации не исключают предыдущую химическую регуляцию, а являются для нее топ-даун контролем.
На сегодняшний день человек остаётся единственным известным представителем третьего класса. Наша нейронная сеть обрела способность обрабатывать принципиально новые типы сигналов, которые не свойственны животным. Только у нас поверх клеточной и животной регуляции появляются мысли.
Поэтому у человека появляется новый принцип организации движения — воля. Воля позволяет удерживать курс поведения вопреки импульсам инстинктов, эмоций и чувств на основании мыслей.
Этот тип соматического контроля подробно исследован в разных школах телесно-ориентированного подхода в психологии. Для наших целей исследования сознания отметим ключевой момент. Благодаря длительному периоду моторно-беспомощного младенчества префронтальная кора получила доступ к телесной регуляции и способна модулировать её в зрелом возрасте.
Ментальное решение через тело здесь действует как новый ввод для всей системы. Неокортекс напрямую перестраивает дыхание, тонус и вегетатику так, словно поменялись внешние условия.
Например, гнев у человека активирует эволюционно древний паттерн инстинктов, как и у животных. Мы с Вами помним из 6 лекции, что инстинкт запускается не сразу, а стадиями. Пока выброс нейромедиаторов не пересек порог срабатывания автоматических моторных паттернов, неокортекс инициирует собственную телесную реакцию.
Произвольная модуляция со стороны неокортекса проявляется как сжатие или расслабление мускулатуры, замедление или учащение дыхания. И такая модуляция изменяет потоки обратной связи — дыхательной и соматической.
Для регуляторных нейронных контуров это эквивалент высокоуровневому сигналу ограничивающего фактора или угрозы. Например, у примата, этот была бы встреча с альфой.
Тем самым обратная телесная реакция становится новым входом для нейронной сети. Теперь мозг уже считывает измененное дыхание и мышечный тонус как вегетативные параметры так будто изменилась среда. Эти периферические метрики затем интерпретируются центральными нейронными сетями, что ведёт к вторичному перерасчёту нейромедиаторной динамики.
В результате мы можем испытывать гнев, но не реализовывать его действие. Примат из первой лекции нашего курса тоже может остановить реакцию гнева, но не произвольно как мы, а под действием кортизола альфы и страха перед ним.
Таким образом соматическая рекофигурация, освобождение диафрагмы и подчинение моторных программ напрямую неокортексу добавили ещё один вычислительный слой, недоступный остальным животным.
Через телесные механизмы, например, повышение мышечного тонуса, изменения дыхания, микроскопические «блоки» движения, то есть зажимы, такой произвольный контроль позволяет действовать наперекор аффектам. Но он имеет свои пределы и физиологическую цену.
Мы действительно можем идти «против природы» и иногда расплачиваемся за это здоровьем, но не потому, что природа аффектов исчезает, а потому что верхний контроль перенастраивает уже саму аффективную регуляцию.
Меняя тонус мышц, дыхание или позу, мы отправляем в мозг новые афферентные сигналы, и это сдвигает его работу. Давайте рассмотрим, как это происходит на примере дыхания, но тот же принцип относится и ко всему телу.
СОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ПОВЕДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА НА ПРИМЕРЕ ДЫХАНИЯ
Схема проста: префронтальная кора через нисходящие проекции мгновенно посылает сигнал в дыхательные паттерн-генераторы продолговатого мозга, меняя ритм вдоха и выдоха. И тем самым перестраивая тонус симпатической и парасимпатической системы.
Глубокий короткий вдох с последующей паузой, который мы делаем перед ответом на экзамене, запускается произвольно и без явного сознательного расчёта. Кора как бы «щёлкает тумблер», а дальше срабатывает отрепетированный моторно-вегетативный шаблон. И поднявшаяся тревожность утихает.
Но эта произвольность выученная. Шаблоны дыхания формируются в длинном детстве — когда мать, раскачивая на руках, синхронизирует своё тихое дыхание с нашим хаотичным. Когда отец на берегу учит плавать и говорит «спокойно, выдох…», когда тренер заставляет перевести дух перед стартом.
Тысячи эпизодов постепенно связывают определённые дыхательные рисунки с чувством безопасности, фокусом внимания или мобилизацией. К моменту взросления цепочка «осознанное намерение → автоматический дыхательный паттерн → торможение или активация тела» укореняется так же крепко, как автоматизм ходьбы.
Поэтому во внешнем поведении выглядит, будто человек сознательно «держит себя в руках». Но на нейробиологическом уровне всё решают старые вегетативные контуры, заранее заведённые неокортексом и подкреплённые многолетней практикой телесного успокоения.
У человека пластичность моторики и нейронной сети остаётся достаточно долго, чтобы переписать даже такие глубоко автоматизированные дыхательные шаблоны. Каждый произвольный вдох, выполненный с осознанным вниманием, активирует ту же кортикомедуллярную петлю, что и в детстве.
Если повторять новую схему тысячами циклов, входные веса в лобно-подкорковых и стволовых цепях постепенно смещаются по правилу, если срабатывают вместе — связи между ними укрепляются.
У медитирующих и практиков пранаямы на МРТ фиксируются утолщение вентромедиальной префронтальной коры. Управляемое гиперкапническое дыхание у духовых музыкантов и фридайверов тоже смещает порог чувствительности хеморецепторов ствола мозга. «Квадратное» или «боевое» дыхание в спецподразделениях и у спортсменов повышают порог инициации адреналинового выброса за счёт тренировки быстрого вагусного ответа.
Регулярные дыхательные тренировки меняют работу нервной системы и гормональные реакции, поэтому в итоге меняется и поведение — меньше паники, больше контроля и выносливости.
Повторяемый десятки тысяч раз сигнал миелинизирует длинные аксоны 5 слоя коры и поднимает тонус передней поясной извилины. Поэтому у мозга уходит меньше времени на распознавание неполезного возбуждения и старая реакция срыва гасится ещё до подъёма сердцебиения.
Так повторяемые в детстве эпизоды, когда взрослые успокаивают ребенка, пусть и опираясь на произвольное усилие, постепенно «спускаются» в подкорку и становятся автоматическими.
У ЧЕЛОВЕКА НОВАЯ ПЕТЛЯ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПОЗВОЛИЛА НЕОКОРТЕКСУ КОНТРОЛИРОВАТЬ ТЕЛО
Через двойной контроль дыхания и тела человеческий неокортекс создал не просто дополнительную петлю регуляции, а связал четыре прежде разрозненные контуры — генетический, телесный, групповой и экологический — в единую модель мира, не меняя базовую вычислительную цепь.
Пластичность ощущений и движений формирует сам мозг и, через него, индивидуальность. Воспитание и культурные нормы накладывают правила настройки этих контуров. А экологическая петля, раньше работавшая обособленно, теперь вводится в расчёты как явная причинно-следственная переменная, кодируемая словами.
Но это еще не все, жизненный цикл человека — это не просто череда социальных ролей, а биосоциальная динамика, где генетические петли обратной связи задают не только архитектуру тела, но и ритмы созревания нейронных сетей и наши переходы: детство, пубертат, материнство, старение.
В эти фазы генетически заданные гормональные градиенты перепрошивают синаптические связи, миелинизацию и системы вознаграждения и наказания, перенастраивая наши поведенческие контуры. Снижение секреции гормона роста с возрастом или всплески окситоцина у матери ощутимо меняют мотивацию, эмпатию, риск-аппетит и заботливость.
Эти эффекты не детерминируют поведение в одиночку. Они зависят от чувствительности рецепторов, раннего опыта, социального окружения и текущих стрессоров; эпигенетические механизмы и аллостатическая нагрузка постоянно вмешиваются и переплетаются с ними.
Мы часто недооцениваем вклад генетической регуляции, потому что её циклы растянуты во времени и кумулятивны — их труднее заметить на фоне быстрых социальных влияний. Тем не менее, прекращение роста, гормональные перестройки пубертата или окситоциновые пики послеродового периода определяют поведенческие траектории не меньше, чем нормы и моральные коды общества. Поэтому обсуждать «свободу воли» и социальные нормы без эндокринно-генетического слоя — значит терять существенную часть модели сознания.
Теория времени и сознания дает такую картину сознания человека, где генетика и гормональные оси, нейронные сети, опыт и культура образуют единую систему, и только их совместный учёт может дать полноценную модель сознания.
У человека внешняя среда, социальная динамика, внутренние мотивации и физиология переводятся в причинно-следственные связи и оцифровываются в одном формате корковых сигналов, что позволяет сознательно прогнозировать их взаимодействие и целенаправленно менять ход событий.
Иными словами, новая, человеческая петля обратной связи возникла не как еще одна структура в мозге, а как соматическая генетически заданная реконфигурация, позволившая неокортексу реализовать свой причинно-следственный потенциал прогнозирования.
Эволюционная задача такое соматической реконфигурации заключалась в том, чтобы высвободить тело из жёсткой кинематической связи с опорно-двигательным ритмом.
ЭВОЛЮЦИЯ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА – НЕ ТОЛЬКО ТРЕБОВАНИЕ СРЕДЫ, А ЕЩЕ И РАСТУЩЕЙ СЛОЖНОСТИ МОЗГА
Подчинение тела, в частности диафрагмы контролю со стороны коры позволило дыханию человека перевести в процесс, подконтрольным и автоматическим центрам ствола, и волевым программам коры.
Прямохождение оказалось решением этой задачи, а не её причиной. Вертикальная осанка разорвала механическую увязку дыхательного купола с фазой шага, открыв коре прямой доступ к регулировке ритма вдоха и выдоха и реакций тела.
Аналогично тому, как эволюционная цель «дотянуться до высоких листьев» породила длинную шею жирафа, задача «дать неокортексу управляемый соматический рычаг» вылилась в перестройку корпуса человека. Сопутствующим эффектом этой перестройки стала наша вертикальная походка.
Такая реконфигурация затронула все тело человека. Человек способен подчинять тело волевым усилиям — продолжать действовать на фоне боли, жжения в мышцах, усталости или одышки.
Наша нервная система оснащена необычно мощными контурами «сверху-вниз», то есть top-down контроля, которые не просто интерпретируют сигналы тела, но и активно перенастраивают их прохождение и выражение. Это не вопрос «игнорирования» боли; это вопрос целенаправленной модуляции потоков болевых и внутренних телесных сигналов, моторных программ и автономных реакций.
Ключ к этому — наши расширенные лобные сети и их нисходящие связи. Дорсолатеральная и вентромедиальная префронтальная кора, совместно с передней поясной корой, формируют цель и правило поведения — то, ради чего имеет смысл терпеть.
Эти области взаимодействуют с островковой корой, которая кодирует внутренние состояния. Например жар, напряжение, тошноту, «неприятность» боли.Они также связаны с системой прогнозирования затрат или выгоды. Возникает контур мониторинга: передняя поясная кора оценивает конфликт между телесной ценой и смыслом продолжаемого действия, а префронатльная кора удерживает выбранную стратегию.
Проще говоря, у человека очень сильный «верхний» контроль мозга. Он не просто читает сигналы тела, а умеет перенастраивать их. Речь не про «игнорировать» боль, а про управлять потоками болевых и внутренних сигналов, движениями и автоматическими реакциями.
Лобные отделы мозга задают цель и держат курс, даже когда неприятно. Они вместе с зонами, следящими за состоянием тела, сравнивают «цену» и «смысл» и, если цель важна, уменьшают неприятность боли, перераспределяют внимание и поддерживают нужные усилия. Параллельно стабилизируются движения, снижается паника дыхания, держится сосудистый тонус — и человек может дольше работать, не срываясь в режим истощения.
 На уровне автономной регуляции префронтально-лимбические влияния меняют тонус блуждающего нерва и симпатическую активность: дыхание становится более экономным, снижается «паническая» реактивность на гиперкапнию, удерживается сосудистый тонус.
В результате человек может выдерживать выше субъективного порога дискомфорта без перехода в физиологически режимы, как это происходит у животных. То есть мозг человека смещает «регулятор утомления» в сторону продолжения работы.
Таким образом, нейронная сеть человека выводит пластичность поведения на новый уровень именно за счет того, что у нас есть способность получать информацию о причинно-следственных связях в мире.
Эти механизмы подтверждаются поведенчески и физиологически. Плацебо-обезбаливание демонстрирует, что контекст и ожидания запускают эндогенное обезболивание, которое блокируется антагонистами опиоидных рецепторов.
Когнитивные инструкции и тренировка внимания уменьшают болевую чувствительность и пролонгируют выносливость в холодовом прессор-тесте и изометрике.
 А практики, развивающие телесную осознанность и регуляцию автономной нервной системы, снижают «аффективный» компонент боли и тревожность одышки. На нейровизуализации это соответствует повышению активности префронтально-поясных узлов при одновременном снижении ответа болевых структур.
Подобная регуляция недоступна животным «в полной мере». У многих видов присутствуют элементы самоконтроля, выносливость и обучаемость. Но решающее различие — в масштабе и гибкости «верхнего» управления.
У человека цели могут быть длительными, абстрактными и символически нагруженными, и именно такая оценка значимости способна глубоко перенастраивать контуры боли, усталости и страха за счёт широких префронтальных проекций. Животные могут упорствовать в рамках инстинктивных программ (миграция, забота о потомстве) или дрессировки, но данных о столь же длительном и контекстно-переносимом подавлении телесных сигналов ради удалённых по времени и условных по содержанию целей — нет.
Иначе говоря, у животных есть торможение и выученные шаблоны, у человека — многоуровневая система целе-зависимой модуляции интероцепции, болевой передачи, моторных и автономных ответов.
Важно и ограничение: воля не отменяет биологии. Боль и усталость — сигналы риска. Нисходящее подавление может быть полезно для задачи (спорт, операции, экстремальные условия), но опасно при травме, перегреве или гипогликемии. Зрелое волевое управление — это не подавление любых сигналов, а их селективная перенастройка под значимую цель при сохранении мониторинга безопасности.
В этом смысле «подчинение тела» — не метафора, а описываемая нейрофизиологией функция. Префронтально-поясные сети ставят задачу, островковая и лимбическая системы калибруют чувство внутреннего состояния, нисходящие стволово-спинальные пути регулируют боль, а моторные и автономные контуры удерживают эффективный режим работы. Именно такая архитектура делает человеческий волевой контроль качественно отличным по глубине и длительности.
То есть смотрите. Получается такая картина. Инстинкты перенастраивают действие таксисов и автоматических сенсомоторных реакций. Они нейрохимически усиливая одни сигналы и тормозя другие. Это работа гипоталамо-стволовых контуров и врождённых защитных/поисковых схем, где модуляторы (норадреналин, дофамин, серотонин, эндогенные опиоиды) быстро изменяют пороги чувствительности и готовность к действию.
Мы уже обсуждали, что инстинкты меняют химическое состояние тела, как буд-то контакт со стимулом уже состоялся.
Эмоции представляют собой память о срабатывании инстиктов и изменяют нейрохимическую модуляцию за счет сравнения стимула с сохраненным шаблоном индивидуального или коллективного опыта. Миндалевидное тело, гиппокамп, островковая и поясная кора используют память, чтобы изменить нейромодуляцию. Одни пути усиливаются (тревога, отвращение, интерес), другие — подавляются.
Они запускаются чуть раньше инстинктов, позволяя дозировать расход энергии. То есть моделируют внутреннюю химию организма, как буд-то животное попало в знакомую ситуацию.
Чувства сохраняют образ объекта, тем самым пролонгируют либо, напротив, гасят действие эмоций и инстинктивных программ. Здесь большую роль играют сети, поддерживающие внутренние модели тела и мира, это – островковая кора, медиальные префронтальные области. Они стабилизируют или изменяют «фон» автономной и моторной регуляции.
Чувства сдерживают реализацию аффектов, чтобы позволить дождаться внешних условий, в которых они могут быть реализованы.
И теперь неокортекс человека напрямую перестраивает дыхание, тонус и вегетатику так, словно поменялись внешние условия.
Мысли активируют префронтально-поясные контуры, которые через нисходящие пути (PFC/ACC → PAG → RVM → спинальные «ворота») непосредственно модифицируют физиологию и моторику в допустимых биологических пределах. Отсюда — произвольная модуляция боли, усталости, дыхательной одышки, сердечного ритма; удержание двигательной программы вопреки дискомфорту.
Именно такая многоуровневая архитектура делает нас способными поступать против непосредственных телесных импульсов. Но у этой способности есть оборотная сторона: длительный конфликт между целями «сверху» и сигналами «снизу» повышает уязвимость к расстройствам саморегуляции, психосоматическим и стресс-индуцированным заболеваниям.
Таким образом, сознательный контроль не устраняет нейрохимию инстинктов, эмоций и чувств, он накладывает на неё топ-даун модуляцию в допустимых пределах.
Аналогично, при переходе от таксисной к инстинктивной регуляции нейронные сети расширяют возможности модуляции базовых таксисов, доводя степень их подавления или усиления до функционального предела. Мы обсуждали это в лекции 6 на примере муравья: его негативный фототаксис может быть избирательно приглушён, чтобы он смог пересечь освещённый участок.
Получается, что человек отличается от животных новым способом взаимодействия со средой, вопрос не в прогнозировании, мы уже с Вами убедились, что животные прогнозируют именно за счет нейронной модуляцией. Животные способны прогнозировать изменения собственного состояния.
А человек и смысл человеческого сознания раскрывается в том, что мы можем воспринимать, кодировать и сохранять причинно-следственные связи. В результате мы способные не только прогнозировать изменения в среде, но и влиять на эти причинно-следственные связи, трансформируя уже среду в определенных пределах.
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ
На предыдущем уровне самоорганизации у высших животных уже присутствуют восприятие от первого лица, феноменальный опыт, непрерывный поток мультимодальных ощущений, внимание, рабочая и долговременная память, аффективный тон и так далее. У них уже есть минимальный уровень внутреннего объекта себя, прогнозирование и даже зачаточные симуляции поведения других.
Все эти механизмы функционируют без человеческого сознательного анализа. То, чего у них нет, — это корковая система, способная связывать события причинными цепями и удерживать эти цепи как самостоятельные объекты.
Именно она создаёт метапозицию, позволяет сравнивать альтернативные сценарии, формировать нарративы, ценности, намерения и тем самым вводит новый критерий отбора — смысл. Пока события не связаны причинно, они остаются единичными «кадрами» опыта.
В некотором смысле животные ситуативно осознанны. Образно можно сказать, что животное — как компьютер в офлайн-режиме. Всё работает локально, но события не сшиваются в общую карту.
Человеческий неокортекс добавляет «сетевой стек»: он связывает эпизоды в причинные графы, позволяя сравнивать сценарии и целенаправленно менять будущее. На автономной машине программы выполняются и видео крутится, но процессы изолированы. «Подключение» к сети причинных связей даёт обмен между эпизодами опыта, прокладывание маршрутов и, в конечном счёте, порождение смысла.
Как только неокортекс начинает сшивать сигналы нейронной сети животных в причинные последовательности, появляется возможность рефлексировать, объяснять и целенаправленно изменять будущее.
То, чего нет у животных, — это мысли в строгом смысле слова, и к их устройству мы сейчас приступим.
ФОРМИРОВАНИЕ МЫСЛЕЙ. «Cogito, ergo sum» — «мыслю, значит, существую». Рене Декарт
С точки зрения нейробиологии мысль — это короткая, но слаженная активация распределённой сети нейронов, и она выполняет три условия. Во-первых, мысль держится в «рабочем окне» нейронной сети дольше, чем одиночные сенсорные всплески, автоматические импульсы инстинктов, эмоций и даже чувств.
Во-вторых, мысль задаёт причинно-следственную связку. Как это возможно? Нейроны в ассоциативной и префронтальной коре на сотни миллисекунд синхронно работают между разными участками, временно «сшивая» те, что кодируют условие, с теми, что кодируют следствие. В-третьих, мысль получает избирательную нейромодуляцию (дофамин, норадреналин), и этим повышается её «вес» в конкуренции: растёт вероятность, что именно этот ансамбль пройдёт отбор и реально повлияет на действие.
Мы это уже обсуждали в 6-й лекции: когда живые системы перешли от одиночных клеток к нервной системе, нейронные сети научились переводить физические сигналы — звук, вибрации, запах, свет — в химический язык реакций через электрическую активность и начали прогнозировать, какая реакция сейчас уместна.
Мысль — следующий уровень этой же логики. Это вторичная обработка уже нейронных сигналов, которые стали самостоятельными данными о внешнем мире и о состоянии тела. Проще говоря, мысли — это перевод моделей будущего на язык уже знакомых телу аффективных сигналов. Мы фактически обрабатываем новый тип сигнала — причинность — и переводим его на уже освоенный язык нейрохимии.
Отсюда важный момент про время. Мысль умеет накладывать сигналы из разных временных слоёв.
Инстинкты — это быстрые медиаторные всплески «здесь и сейчас» на текущий стимул. Эмоции часто «подкрашивают» восприятие опытом и тянут за собой шлейф прошлого. Чувства — это более длительное удержание образа и намерения, которое переносит реакцию у животных в будущее.
Эти системы обычно работают в своих фазах и потому у животных в основном не конфликтуют. Мысль же собирает их вместе и строит общую картину, одновременно учитывая настоящее, следы прошлого и ожидаемое будущее.
Это и есть смена режима работы системы, шаг к более высокому уровню самоорганизации. Аффективные импульсы инстинктов, эмоций и чувств уже имеют врождённые приоритеты выделения медиаторов, но это биологически заданная реакция на факт.
Мысль — это модель, нейрохимически согласующая прошлое, настоящее и будущее. Она переоценивает память под текущий контекст, проверяет прогноз по сигналам настоящего и присваивает себе поведенческую «цену», но не для того, чтобы выиграть конкуренцию за действие, как это часто указывают в современных теориях сознания.
Мы уже неоднократно возвращались к одному из важных принципов работы открытых неравновесных термодинамических систем. На верхний уровень предаются сигналы, с которыми нижние уровни не справляются.
Мысль сама по себе — это новый способ обработки сигналов: мозг строит модель, которая согласует прошлый опыт с текущими данными и прогнозом последствий. И тогда у человека появляется воля, как новый способ запуска поведения через эту модель: она выбирает её среди альтернатив, придаёт приоритет и переводит в действие.
Неокортекс человека способен запускать движение на основании модели. Затем сигнал идёт «вниз» — перестраиваются дыхание, тонус и микро-движения, как если бы изменилась среда. Эти изменения тела немедленно возвращаются «наверх» как новые афферентные данные. Мозг их считывает их и переоценивает текущую модель. Так замыкается контур: модель → волевой пуск в тело → телесная афферентация → обновлённая модель.
Формально это выглядит примерно так. Разрозненные сенсорные, моторные, аффективные и автобиографические представления на миг привязываются к одной фазе колебаний, образуя кратковременную «колонку» — фазово-связанный ансамбль в высокоразмерном пространстве корковых связей. Пока синхронность держится, нейронный ансамбль представляет из себя единый объект, доступный для чтения другими областями мозга и записи в долговременную память. При её нарушении он распадается, и мысль заканчивается или перестраивается.
Его удержание и манипуляция идут по петле кора – подкорковые структуры, снова кора. Это означает, что префронтальная кора выдвигает гипотезу, базальные ганглии фильтруют её по пригодности, таламус возвращает отобранный сигнал в кору. Цикл повторяется несколько раз в секунду, пока гипотеза не подкрепится ощущением «подходит» или не распадется. Отсюда — произвольный контроль мысли: её можно усиливать вниманием, ослаблять, заменять или прерывать, а не просто переживать, как это происходит с инстинктами, эмоциями и чувствами.
Смотрите, у клеточных организмов петля замыкается короче «стимул → тело → реакция», у животных она увеличивается, потому что сигналы проходят через нейронную сеть. «стимул → тело → нейронная сеть → реакция». У человека же модельная каузальность становится полноправным входом регуляции: модель сама формирует телесный ввод, который меняет дальнейший ход реакции.
СОЗНАНИЕ ЧЕЛОВЕКА
Сознание человека — это электрохимический код, с помощью которого мозг строит и обновляет модель мира и себя в нём. В этом смысле и само «я» — модель: набор гипотез о том, кто я, что я могу и как на меня реагирует среда. Отчасти прав Рене Декарт: мысли действительно формируют человека — но они существуют ровно настолько, насколько согласуются с физической реальностью и телесными программами нашего вида.
У животных тоже есть временные нейронные ансамбли, но они являются отдельными элементами системы, а не входными данными для системы.
По теории Ильи Романовича Пригожина, когда сложная система доходит до предела устойчивости, она переходит на новый уровень самоорганизации. Все нужные для сознания человека модули есть у животных: ощущение, память, моторика, аффект. Но на критическом пороге они «собираются» в иной режим — и так появляется человеческая форма сознания как новое правило согласования этих модулей.
Для наглядности я приведу такой пример, чтобы полноценно участвовать в любой социальной сети, тик токе инстаграме, нужен хотя бы минимальный профиль. Человеческое «я» — это такой «профиль» внутри нейронной сети, который формируется через то, как нас видят другие.
В «окно пластичности» детства взгляды, слова и реакции близких «инициализируют» модель самого себя: мозг подстраивает параметры селф под биологические программы вида и под социальные ожидания. Далее, во взрослой жизни, эта внутренняя модель становится рабочим узлом регуляции: она прогнозирует последствия, управляет вниманием и через волю запускает телесные реакции. Они меняют химический состав тела и тогда возвращаются в мозг как новая вводная информация. В таком случае она может быть сопоставима с нейрохимией и животной логикой инстинктов, эмоций и чувств.
В итоге в нашей теории мы рассматриваем сознание или селф как модель, которая живёт столько, сколько подтверждается телом и миром.
Именно поэтому сознание в нашей теории – не побочный продукт и не «иллюзия», хотя оно и является моделью. Использую теорию Ильи Романовича Пригожина о нелинейной динамике и открытых термодинамических системах мы определяем сознания как новый режим самоорганизации в физически реальности. Это диссипативная система мозга, возникшая при достижении пределов прежней координации и собравшая «готовые детали» (ощущение, память, моторику, аффект) в каузально действенную схему.
Такая модель не просто описывает мир — она вписана в его причинную логику. Мысли запускают телесные программы волей, получает обратную афферентацию и тем самым изменяет траекторию поведения. То, что сознание систематически улучшает прогнозирование и управление (от выживания до долгосрочных целей, делает его эволюционно обоснованным: оно сохраняется отбором, потому что работает.
В этом смысле «трудная проблема» растворяется: феноменальный опыт и квалиа есть у животных и это не эфирная сущность, а режим согласования множества подсистем, который производит отчётность, он реален ровно настолько, насколько делает работу в мире и подчиняется его законам.
Но только у человека феноменальный опыт способен распознавать, собирать и обрабатывать каузальность.
До встречи в следующем выпуске!
Made on
Tilda