Это изумительное следствие пластичности мозга; в будущем мы, возможно, сможем вводить непосредственно в мозг новые виды потоков данных, такие как инфракрасное или ультрафиолетовое зрение, или даже информацию о погоде и показатели фондовых рынков[59]. Сначала мозг будет сопротивляться поглощению таких данных, но со временем научится говорить на соответствующем языке. Мы сможем добавить новый функционал и вывести на рынок модель «Мозг 2.0».
Эта идея — не научная фантастика; работа уже началась. Недавно исследователи Джеральд Якобс и Джереми Натанс взяли человеческий ген фотопигмента — белка в сетчатке, который поглощает свет с определенной длиной волны, — и вмонтировали его мышам с дальтонизмом[60]. Что появилось? Цветное зрение. Мыши теперь могли различать цвета. Представьте, что вы даете мышам задание, за выполнение которого они получают награду при нажатии синей кнопки и ничего не получают при нажатии красной кнопки. В каждом испытании расположение синей и красной кнопок является случайным. Оказалось, что модифицированные мыши научились выбирать синюю кнопку, в то время как для обычных мышей кнопки выглядели неразличимыми и поэтому выбирались наугад. Мозг новых мышей выяснил, как слышать тот новый диалект, на котором говорят их глаза.
Из естественной эволюционной лаборатории происходит и аналогичный феномен у людей. По меньшей мере пятнадцать процентов женщин имеют генетическую мутацию — дополнительный (четвертый) тип фоторецепторов, который позволяет различать цвета, выглядящие одинаковыми для большинства людей[61]. Например, они могут четко различить два цветных лоскутка, которые большинство людей сочтут окрашенными в один и тот же цвет. (Никто еще не определял, какой процент споров о моде вызван этой мутацией.)
Таким образом, включение новых потоков данных в мозг — не теоретическое измышление: оно уже существует в различных вариантах. Может показаться удивительным, насколько быстро новые входные сигналы становятся работоспособными, однако, как незатейливо подытожил десятилетия своих исследований Пол Бах-у-Рита, «просто дайте мозгу информацию, и он разберется».
Если что-либо из рассказанного изменило ваш взгляд на то, как вы воспринимаете реальность, пристегните ремни, потому что дальше будет еще удивительнее. Мы узнаем, почему зрение имеет очень мало общего с нашими глазами.
Активность изнутри
При традиционном взгляде на восприятие сигналы от органов чувств подаются в мозг, они прокладывают путь по сенсорной иерархии и становятся видимыми, слышимыми, обретают запах и вкус — «воспринимаются». Однако более близкое знакомство с этими сигналами говорит, что это не так. Мозг штатно рассматривается как большей частью закрытая система, которая работает с внутренне производимой активностью[62]. У нас есть много примеров активности такого рода: например, дыхание, пищеварение и ходьба управляются автономно работающими генераторами активности в стволе мозга и спинном мозге. Во время сна мозг изолирован от нормального входного сигнала, поэтому единственным источником стимуляции коры выступает внутренняя активность. В состоянии бодрствования внутренняя активность становится основой для воображения и галлюцинаций.
Еще более удивительным аспектом этой ситуации является то, что внутренние данные не создаются внешними сенсорными данными, а лишь модулируются ими. В 1911 году шотландский альпинист и нейрофизиолог Томас Грэхем Браун показал, что программа для движения мышц, которые задействуются во время ходьбы, встроена в систему спинного мозга[63]. Он отделил сенсорные нервы от ног кошки и продемонстрировал, что та прекрасно могла ходить по беговой дорожке. Это говорило о том, что программа для ходьбы генерировалась в спинном мозге и что сенсорная обратная связь от ног использовалась только для модулирования программы — когда, скажем, кошка шагала по скользкой поверхности или ей нужно было стоять вертикально.
Примечательно, что так работает не только спинной мозг, но и нервная система в целом: сенсорные входные сигналы модулируют активность, генерируемую внутри. С этой точки зрения разница между состояниями бодрствования и сна всего лишь в том, что данные, поступающие от глаз, закрепляют восприятие. Видение во сне (сновидение) — это восприятие, которое ни к чему не привязано в реальном мире; восприятие при бодрствовании — это нечто похожее на сновидение, но больше привязанное к тому, что перед вами. Другие примеры непривязанного восприятия можно найти у заключенных, находящихся в одиночной темной камере, или у людей в камере сенсорной депривации. В обеих ситуациях быстро появляются галлюцинации.
Десять процентов людей с болезнями глаз и потерей зрения будут испытывать зрительные галлюцинации. Так, при одном необычном расстройстве, известном как синдром Шарля Бонне, потерявшие зрение люди начинают видеть различные объекты, например цветы, птиц, других людей, здания, причем они знают, что объекты нереальны. Первым это явление описал швейцарский философ XVIII века Шарль Бонне. Он заметил, что его дед, потерявший зрение из-за катаракты, пытался взаимодействовать с объектами и животными, которых в реальности не существовало.
Хотя этот синдром давно описан в литературе, его редко диагностируют по двум причинам. Во-первых, многие врачи о нем не знают и приписывают его симптомы деменции. Во-вторых, видящие галлюцинации люди расстроены тем, что их зрительная картина является фальшивым вымыслом мозга. Согласно нескольким исследованиям, большинство этих людей никогда не говорили врачам о своих галлюцинациях, опасаясь, что у них диагностируют психическое расстройство.
Что касается диагноза, то самый важный критерий — может ли пациент отделить реальность от грез и осознать, что он галлюцинирует; в этом случае видение называется псевдогаллюцинацией. Конечно, иногда трудно определить, галлюцинируете ли вы. Вам может представляться серебряная ручка на рабочем столе, и вы никак не заподозрите, что она нереальна, поскольку ее присутствие вполне правдоподобно. Распознать галлюцинацию легко только в том случае, когда она невероятна. Насколько можно судить, мы все время галлюцинируем.
Итак, то, что мы называем обычным восприятием, в реальности не отличается от галлюцинаций, с тем лишь исключением, что последние не привязаны к внешнему входному сигналу. Галлюцинации — это просто незакрепленные видения.
В совокупности все эти факты открывают нам удивительный способ смотреть на мозг, чем мы сейчас и займемся.
Ранние идеи о функционировании мозга отталкивались от простой аналогии с компьютером: мозг был устройством ввода-вывода, которое перемещало сенсорную информацию через различные стадии обработки, пока та не добиралась до конечной точки.
Подобная линейная конвейерная модель стала подвергаться сомнениям, когда было обнаружено, что «мозговые провода» — это не просто линия от А к B, а затем от B к C: существуют контуры обратной связи от C к B, от C к A и от B к A. В мозге количество обратных связей не меньше, чем прямых, — особенность мозговой проводки, которая технически называется возвратностью, а в разговорной речи — зацикленностью[64]. Вся система куда больше похожа на рынок, чем на конвейер. Для внимательного наблюдателя данная особенность нейроцепей указывает, что зрительное восприятие — это не последовательное перемалывание данных, начинающееся в глазах и заканчивающееся в какой-то загадочной точке в задней части мозга.
На самом деле встроенные соединения обратной связи настолько обширны, что система может двигаться и в обратном направлении. То есть в противоположность идее, что первичные сенсорные зоны просто преобразуют входной сигнал во все более сложные интерпретации для следующей, более высокоуровневой, зоны мозга, зона высокого уровня также говорит непосредственно с зонами более низкого уровня. Пример: закройте глаза и представьте муравья, ползущего по красно-белой скатерти к банке пурпурного желе. Низкоуровневые части вашей визуальной системы только что активированы. Хотя в реальности вы не видите муравья, вы видите его глазами разума. Высокоуровневые зоны приводят в действие низкоуровневые. Таким образом, хотя глаза и передают сигнал на низкоуровневые зоны, взаимосвязанность системы означает, что эти зоны прекрасно справляются самостоятельно и в темноте.
Все страннее и страннее. Из-за обширной рыночной динамики различные чувства влияют друг на друга и меняют историю того, что, как нам представляется, находится снаружи. Данные, которые входят через глаза, — дело не одной зрительной системы: затрагивается и остальная часть мозга. При чревовещании звук исходит из одной точки (рот чревовещателя), однако ваши глаза видят двигающийся рот в другом месте (у его куклы). Ваш мозг заключает, что звук исходит непосредственно изо рта куклы. Чревовещатели не «отбрасывают в сторону» свой голос. Всю работу за них делает ваш мозг.
В качестве еще одного примера рассмотрим эффект Мак-Гурка[65]. Если синхронизировать звук слога (ба) с видеоизображением губ, произносящих другой слог (га), то возникает сильная иллюзия, что вы слышите какой-то третий слог (да). Это происходит вследствие взаимосвязанности циклов в мозге, что позволяет голосовым сигналам и сигналам от движения губ сочетаться на ранней стадии обработки[66].
Обычно зрение доминирует над слухом, но есть и противоположные примеры. К их числу относится эффект иллюзорной вспышки: если вспышку сопроводить двумя гудками, то кажется, что полыхнуло дважды