послано от рецептора. На самом деле Эдриан полагал, что функция рецептора позволяет организму «извлекать информацию о внешнем мире» и что главной задачей для ученых было «оценить, какого рода информация достигает центральной нервной системы» [44]. По мнению ученого, вся суть функционирования нервной системы состояла в том, чтобы передавать закодированную информацию о мире по нейронам.
Мозг – это телеграф, который по нервам передает информацию ото всех частей тела.
В середине 1920-х годов математики, такие как великий статистик и генетик Роналд Эйлмер Фишер, также подхватили термин «информация», используя его для описания статистических концепций, хотя им еще предстояло прийти к единому определению. Знал ли Эдриан об их попытках математизировать информацию, неясно, но он понимал, что работа над природой нервного сообщения неизбежно пойдет в этом направлении. В апреле 1929 года он писал своему другу Форбсу:
«Сейчас электрический отклик нерва действительно начинает что-то говорить о себе. Это почти заставляет меня жалеть, и я почти сожалею, что перешел к нервным окончаниям и тому подобному. Но скоро данный феномен попадет в область физики, химии и математики, и я знаю свои недостатки, или, по крайней мере, некоторые из них!» [45]
Именно так и случится в последующие десятилетия. Значение предположения Эдриана о том, что существует нейронный код, и его интуитивное прозрение, что сообщение содержит какую-то информацию, послужили мощным фактором трансформации нашего понимания работы нервной системы и мозга. Сдвиг происходил не в лабораториях, полных электродов и приколотых к приборам лягушек, не в мире проводов и роботов, а перед пыльными кабинетными досками, возле которых ученые, оперируя математически-абстрактными категориями, отыскали новый подход к моделированию того, что делает мозг.
9Контроль. 1930–1950-е годы
Когда-то в Детройте жил гениальный, но довольно странный мальчик по имени Уолтер. Семья Уолтера думала, что он не от мира сего. В 1935 году, в возрасте двенадцати лет, Уолтер забежал в публичную библиотеку, спасаясь от хулиганов. Благополучно спрятавшись внутри, он оказался перед экземпляром «Оснований математики»[178] – трехтомного труда по устрашающей математической логике, написанного Альфредом Нортом Уайтхедом и Бертраном Расселом. Заинтригованный и очарованный, в течение следующих нескольких недель Уолтер неоднократно возвращался в библиотеку, чтобы кропотливо изучать книгу, вглядываясь в уравнения и усваивая аргументы.
Возможно, эта история просто выдумка, но вот следующая точно правдива. Три года спустя, в 1938 году, пятнадцатилетний Уолтер сбежал из дома и оказался в Чикаго. Каким-то образом он попал в кабинет Рудольфа Карнапа, профессора философии Чикагского университета, недавно опубликовавшего «Логический синтаксис языка». По словам Карнапа, Уолтер заявил, что «читал книгу и что один абзац на определенной странице был ему непонятен…». «Поэтому мы сняли мой экземпляр книги с полки, – продолжает философ, – открыли соответствующую страницу, внимательно прочитали абзац… и мне тоже было непонятно!» [1]
Мальчика звали Уолтер Питтс, рассказов о нем – легион, но в основном факты проверить нельзя.
Одна история о его жизни начинается так: «Биографий Уолтера Питтса нет, и любое честное обсуждение его жизни противостоит общепринятой биографии» [2].
Питтс казался настолько необычным и странным, что его собственный друг, Норман Гешвинд, сказал, что посторонние могут подумать, что Питтс был продуктом какого-то коллективного заблуждения[179] [3]. Но Питтс был достаточно реален, и его работа с неврологом Уорреном Мак-Каллоком о логике функционирования нервной системы изменила современное знание о мозге.
Несмотря на то что Питтсу было всего пятнадцать лет и он не имел никакой научной квалификации (он был чистым самоучкой и никогда не получал степеней), его познания в математике и логике были настолько глубоки, что ему разрешили посещать еженедельный семинар по математической биофизике[180], организованный Николасом Рашевским в Чикагском университете [4]. Интерес Рашевского к слиянию математики и биологии был частью тенденции, которая зародилась в 1920–1930-х годах, когда ученые, мыслящие математическими категориями, начали исследовать различные биологические явления – от популяционной генетики до экологии [5]. Но в этих случаях математические модели обычно требовались для составления прогнозов, которые затем могли быть подкреплены наблюдениями. Рашевский использовал совершенно иной подход. С его точки зрения, любая связь между математическими моделями и реальностью была чисто случайной – поиск конкретного выражения его идей был, по словам ученого, «неуместен» [6].
Одна история о жизни ученого по имени Уолтер Питтс начинается так: «Биографий Уолтера Питтса нет, и любое честное обсуждение его жизни противостоит общепринятой биографии».
В дискуссиях на семинарах Рашевского применялся новый способ мышления о биологических системах с использованием лексики, которая нам отлично знакома, но которая была совершенно новой в то время. Применялись такие термины, как «обратная связь», «цепь», «вход» и «выход». Термин «обратная связь» впервые применили в начале 1920-х годов в отношении электрических цепей, в частности радиосигналов, но основное явление было известно на протяжении веков. Отрицательная обратная связь использовалась с древности, чтобы остановить поток воды в резервуар, как только жидкость достигала определенного уровня. А физиолог XIX века Клод Бернар[181] косвенным образом признал ее существование, когда описал, как тело стремится поддерживать устойчивое внутреннее состояние (в 1926 году Уолтер Кеннон ввел термин «гомеостаз» для описания этого процесса). Термин «цепь» был использован в середине XVIII века в отношении движения электричества, в то время как с начала XX слова «вход» и «выход» применялись как в области физиологической активности, так и в отношении электрических сигналов. После окончания Первой мировой войны ученые начали применять данные термины к биологическим явлениям, в особенности к тем, что связаны с нервной системой. В 1930 году нью-йоркский психиатр Лоуренс Кьюби опубликовал статью под названием «Теоретическое применение к некоторым неврологическим проблемам свойств волн возбуждения, движущихся по замкнутым цепям», в которой предположил, что некоторые неврологические проблемы, такие как тремор, наблюдаемый при болезни Паркинсона, или эпилептические припадки, можно объяснить движущейся и усиливающейся активностью в нейронных цепях [7].
К 1940 году Питтс, уже семнадцатилетний, анализировал гипотетические паттерны возбуждения и торможения в нейронных цепях и в течение пары лет опубликовал две статьи на эту тему [8]. В том же году его близкий друг Джером Летвин представил Питтса Уоррену Мак-Каллоку. Или, по другой версии, это произошло в 1941 году, когда, если верить словам Мак-Каллока, тот выступал в семинарской группе Рашевского [9]. Как всегда, факты, связанные с Питтсом, невероятно трудно подтвердить. Как бы то ни было, Питтс и Мак-Каллок нашли общий язык, и их непосредственное сотрудничество привело к самой распространенной метафоре, используемой сейчас для объяснения работы мозга, – к компьютеру.
Вот только в действительности все происходило не так. На самом деле связь между нервной системой и электронными машинами впервые была использована наоборот: чтобы предположить, что компьютер – это мозг.
Мак-Каллок и Питтс во многом отличались друг от друга. Мак-Каллок был уважаемым и образованным ученым лет сорока, имел семью и большой дом, а Питтс был неуклюжим сбежавшим от родителей подростком. Но их объединял общий интерес к тому, что считалось одним из самых захватывающих достижений науки, – использованию логики для понимания биологических явлений. Получив степени в области философии, затем психологии и, наконец, медицины, в 1934 году Мак-Каллок начал сотрудничать с йельским нейрофизиологом Дюссером де Бареном[182]. Последний, в свою очередь, работал с Рудольфом Магнусом и интересовался его идеей о том, что современная сенсорная физиология обеспечивает материалистическую основу для гипотезы Канта об априорном знании [10]. Все это было передано Мак-Каллоку, который в 1959 году подробно рассматривал данное положение в статье о зрении лягушек [11].
Тогда же ученый посещал серию семинаров в Йеле, посвященных математическим подходам к биологии. Их проводил психолог Кларк Халл, в 1929 году представивший электрическую модель условного рефлекса. В 1936 году Халл прочитал лекцию под названием «Разум, механизм и адаптивное поведение», где разобрал тринадцать логических постулатов и связанных с ними теорем, которые, как он утверждал, могли бы объяснить возникновение адаптивного поведения исходя из простых принципов [12]. Цель Халла, как и в случае с электрической моделью, состояла в том, чтобы «уложить» сложное поведение в объяснительную цепь, которая вела бы прямо к электрону. Из постулатов ученого мало что вышло, но они побудили Мак-Каллока больше думать о применении методов логики к биологии.
В 1941 году Мак-Каллок перешел в Иллинойсский университет в Чикаго. Несмотря на новое место, он присоединился к группе Рашевского и в какой-то момент столкнулся с Питтсом. Мак-Каллоку было почти сорок два, а Питтс еще даже не достиг совершеннолетия, но между ними сразу же завязалась тесная дружба. Вскоре после этого бездомный Питтс и его друг Леттвин переехали в дом Мак-Каллока. По словам математика и нейробиолога Майкла Арбиба, работавшего с ученым в 1960-х годах, Мак-Каллок и Питтс проводили «бесконечные вечера, сидя за кухонным столом и пытаясь разобраться в том, как работает мозг». А Мак-Каллок, который, как говорили, выглядел, словно ветхозаветный пророк, нарисованный Эль Греко, пил виски и бесконечно затягивался сигаретами [13]. Не следует недооценивать вклад Питтса в это партнерство. Блестящий математик Норберт Винер