Модели разума. Как физика, инженерия и математика сформировали наше понимание мозга - Lindsay Grace

В результате этих опасений некоторые исследователи занялись изучением свойств суждений. Французский когнитивист Паскаль Мамассиан работал над исследованием особенно распространенного из них: предположения о том, что свет приходит сверху. На протяжении более двух столетий эксперименты и иллюзии показали, что люди держат в уме это неявное убеждение об источнике освещения, когда разбираются с тенями в сцене. Это разумное предположение, учитывая расположение нашего основного источника света - солнца. Недавно в ходе экспериментов этот вывод был несколько изменен, и выяснилось, что люди на самом деле считают, что свет исходит сверху и немного слева. Мамассиан провел тесты, выявившие это предубеждение в лаборатории, но он также нашел более творческий способ его исследовать. Проанализировав 659 картин из парижского музея Лувр, он обнаружил, что в 84 процентах портретов и 67 процентах непортретных картин источник света действительно смещен в левую сторону. Возможно, художники предпочитают такое положение именно потому, что оно соответствует нашей интуиции, создавая более приятную и легко интерпретируемую картину.

Еще один открытый вопрос, связанный с примерами, - их происхождение. Приоры могут служить эффективным способом запечатления фактов о мире в нашем сознании; но передаются ли эти факты нам от предыдущих поколений через наши гены, или же мы сами развиваем их в течение жизни? Чтобы проверить это, в исследовании, проведенном в 1970 году, цыплят выращивали в условиях, когда весь свет падал снизу. Если бы предположение о том, что свет падает сверху, было усвоено в течение жизни, то у этих птиц его бы не было. Однако то, как животные взаимодействовали с визуальными стимулами, показало, что они все же считали, что свет должен быть сверху. Это говорит в пользу наследственного предположения.

Люди, конечно, не цыплята, и развитие нашей нервной системы может позволить нам быть немного более гибкими. Исследуя предубеждения детей разного возраста, психолог Джеймс Стоун в 2010 году обнаружил, что дети в возрасте четырех лет проявляют предубеждение к верхнему свету, хотя оно слабее, чем у взрослых. С годами это предубеждение неуклонно растет и достигает взрослой силы, что говорит о том, что частично врожденное предубеждение может быть откорректировано опытом. В поддержку этой гибкости в 2004 году команда из Великобритании и Германии показала, что наше представление о том, откуда должен исходить свет, может быть ослаблено. С помощью тренировки участники смогли изменить свои предварительные убеждения об источнике света на несколько градусов.

Выбор конкретного приоритета и его изучение с разных сторон в ходе множества экспериментов помогает проверить его как устойчивый и надежный эффект. Каждое такое предварительное условие становится менее свободным параметром в модели и более фиксированным.

Другой вопрос, который должны решить сторонники байесовской гипотезы мозга, - это "как?".

Хотя есть основания полагать, что мозг должен использовать правило Байеса, и есть доказательства того, что он это делает, вопрос о том, как это происходит в нейронах, остается оживленной областью исследований.

Когда речь заходит о суждениях, ученые ищут, в каком шкафу мозга хранятся эти кусочки фоновых знаний и как они попадают в нейронный процесс принятия решений. Согласно одной из гипотез, это простая игра с числами. Если группе нейронов поручено представлять что-то об окружающем мире - скажем, откуда доносится звук, - то каждый нейрон может иметь свое собственное предпочтительное местоположение. Это означает, что он больше всего реагирует на звук, исходящий оттуда. Если мозг определяет местоположение звука путем суммирования активности всех нейронов, предпочитающих одно и то же место, то места с большим количеством нейронов будут иметь преимущество. Таким образом, если заранее известно, что звук с большей вероятностью будет исходить из центральных мест, чем с периферии, это можно реализовать, просто увеличив количество нейронов, предпочитающих центр. Как выяснилось, в 2011 году нейробиологи Брайан Фишер и Хосе Луис Пенья обнаружили именно такую схему в мозге сов. Выявление нейронных признаков приоритетов таким образом может дать представление о том, откуда они берутся и как работают.

Теоретики строят - а экспериментаторы проверяют - все новые гипотезы о том, как правило Байеса работает в мозге. Существует множество способов, с помощью которых нейроны могут объединять вероятности и приоритеты. Эти различные гипотезы не следует рассматривать в соревновании, как и не следует ожидать, что в конце будет выявлен какой-то один победитель. Напротив, если правило Байеса может быть универсальным для отражения результатов восприятия, то физические основы этого правила могут иметь самые разные формы и стили.

Глава 11. Как вознаграждение руководит действиями.

Временные различия и обучение под креплением

Большую часть своей жизни Иван Петрович Павлов был ученым и имел одну страсть - пищеварение. Он начал свою научную деятельность в 1870 году с диссертации о нервах поджелудочной железы. В течение 10 лет, будучи профессором фармакологии в Санкт-Петербурге, он разрабатывал способы измерения желудочного сока у животных в процессе их жизнедеятельности, чтобы показать, как изменяется секреция различных органов в ответ на пищу или голод. А в 1904 году ему была присуждена Нобелевская премия "в знак признания его работ по физиологии пищеварения, благодаря которым знания о жизненно важных аспектах этого предмета были преобразованы и расширены".

Неудивительно, что, учитывая все его успехи в изучении кишечника, Павлов вошел в историю как одна из самых влиятельных фигур в психологии.

Переход Павлова к изучению разума был в некотором роде случайным. В ходе эксперимента, призванного измерить слюноотделение у собак в ответ на различные виды пищи, он заметил, что их рты разинуты еще до появления еды - достаточно было услышать звук шагов помощника, вносящего миски. В этом не было ничего необычного. Большая часть предыдущих работ Павлова была посвящена изучению влияния нервной системы на пищеварительную систему, но обычно это были более очевидные взаимодействия, такие как влияние запаха пищи на секрецию желудка - взаимодействия, которые, как можно предположить, были врожденными для животного. Слюнотечение при звуке шагов - это не реакция, жестко заложенная в генах. Этому нужно научиться.

Павлов был строгим и неумолимым ученым. Когда из-за публичных расстрелов, связанных с русской революцией, один из коллег опоздал на встречу, Павлов ответил: "Какая разница, какая революция, когда у вас есть эксперименты, которые нужно делать в лаборатории? Однако такая интенсивность способствовала кропотливой работе, и когда он решил продолжить наблюдения за слюноотделением, то сделал это тщательно и исчерпывающе.

Павлов неоднократно подавал собаке нейтральный сигнал - например, тиканье метронома или звук зуммера (но не колокольчика, как принято считать; Павлов полагался только