Познай самого себя: Ориентировочная реакция

Познай самого себя: Оглавление

Необычный или неожиданный звук, запах, вид привлекает внимание не только у людей, но и всех животных, обладающих способностью концентрировать внимание на необычном. Издайте даже не громкий, но странный звук и собака или кошка повернет голову в его сторону. В инете ходил ролик, где кошке, занятой едой незаметно подкладывали длинный огурец и когда она отходила от миски и вдруг замечала его, то от неожиданности подпрыгивала. Никто не считал, скольким кошкам такая реакция спасала жизнь.

Это - еще одна очень нужная и важная находка эволюции, дополнившая уже не маленькую систему механизмов адаптивности. Как и другие фундаментальные находки, эта так же ляжет в основу всех других полезных усовершенствований адаптивности.

Изменение привычного окружения, которое может негативно повлиять на организм и изменить результативность его реакций необходимо вовремя распознавать - как важнейшее условие выживания. В дальнейшем именно такие важные для организма изменения будем называть просто значимой новизной, в отличие от новизны бесполезной, фоновой. Это может быть и то, совершенно новое, что пока еще не распознается организмом и его влияние оказывается неожиданным и неощущаемым, это и то, что прекрасно распознается, но не является привычным в данной ситуации. Все другое новое, что никак не влияет на функции организма остается за рамками рассмотрения. Таким образом, для организма всегда актуальна значимая новизна.

Значимая новизна требует ее нестандартного решения, отличающегося от привычной реакции в данных условиях, требует распознавания новизны обстоятельств для выработки нового варианта действий потому, что если есть старое решение, то и проблемы нет. Если применение старого решения приводит к неожиданному, тем более нежелательному результату, то должны быть определены и учтены те новые обстоятельства (условия), которые не позволили проверенному решению оказаться эффективными.

Так чаще всего и происходит в новых условиях: то, что было надежным и привычным, теперь приводит к странным, а то и болезненным результатам. Стоит резко измениться условиям существования, как множество организмов, у которых автоматизмы оказываются бесполезными, а то и вредными, у которых нет механизмов для выработки новых реакций, просто погибают, а те единицы, у которых случайно оказался в наборе подходящий автоматизм, выживая, передают его своим потомкам. А если не находится, то этот вид вымирает. Чем больше особей вида, тем больше шанс. И миллиарды микроорганизмов получают преимущество более широкого спектра возможностей отдельных особей. Особенно при большой численности выручают мутации, ведь среди большинства бесполезных и вредных мутаций изредка возникает именно то, что помогает выжить.

У людей этот простейший метод отбора продолжает работать, в том числе - и на высоком уровне способности передачи сведений из поколения в поколение, а не только наследованием генетического кода: тот, кто в критической ситуации случайно нашел верное решение и выжил, передает эти сведения другим.

И вот теперь находится способ организовать способ реагирования на новые обстоятельства не количеством разных особей, а индивидуально, перенеся принцип выбора из существующего множества решений многих организмов к выбору из множества вариантов реагирования прошлого опыта одной особи. Забегая вперед, добавлю, что следующим апгрейдом адаптивности добавляется еще и возможность выработки новых вариантов реагирования, которых еще не было у особи.

Возникновение новых условий - настолько важный сигнал, требующий быть готовым к неожиданностям и возможной негодности привычных действий, что значимая новизна стала распознаваться специализированными распознавателями и учитываться. Распознаватели нового (а не значимой новизны) впервые были обнаружены Е. Соколовым, который назвал их "детекторами нового" и развил уже существовавшую концепцию И. Павлова об ориентировочной реакции (fornit.ru/5134).

Как уже замечалось, не бывает совершенно одинакового в восприятии, всегда есть что-то новое, поэтому необходимо выработать способность выделять среди всего нового то, что имеет определенное значение.

В первую очередь эволюция механизмов адаптации начала формировать рефлексы ориентировки органов чувств в сторону возможности более точного распознавания возможной опасности, выделяя те характерные признаки, которые часто сопровождают опасность: внезапное движение, резкие звуки, странные сочетания цветов и другие подобные. Глаза и уши поворачиваются в ту сторону, которая явилась источником возможно опасного сигнала, при этом прерывается выполняемое движение, и весь организм замирает в готовности прореагировать.

Это выделение в воспринимаемом признаков опасности, которыми обладает новое, назовем первым, более древним уровнем ориентировочной реакции. Он позволяет наиболее эффективно использовать те заготовки реагирования, которые уже есть у данной особи.

Если у организма система управления в мозге уже использует распознаватели значимости для выбора направления реагирования (в сторону уменьшения негативной значимости результата реакции и увеличения позитивной) и у этого вида есть распознаватели ожидаемого результата, о которых говорилось в прошлом разделе, сигнализирующие о неожиданном результате, то это всегда порождается какой-то новизной обстоятельств, которая не была замечена первым видом ориентировочной реакции или, хотя и была замечена, но попытка реагировать по-старому оказалась неудачной.

Это - второй уровень распознавания новизны, которая не требует выделения нового в восприятии, судя о нем косвенно, по неожиданности результата.

Для того, чтобы как можно удачно преодолеть возможные последствия неожиданного, эволюция выработала очень быстрый механизм прогноза, впервые открытый И. Павловым (fornit.ru/5206), и развитым П. Анохиным (fornit.ru/5225), который был назван "опережающим возбуждением". Он заключается в том, что выработанные прежним опытом цепи управления реакцией могут выполняться без совершения действий, для которых они предназначены, и сразу, без промежуточных действий приводить к тому конечному звену, которое оказывается образом привычных последствий с оценкой их позитивности или негативности.

Чуть ранее упоминалось, что во сне цепочки управления реакциями в ассоциативных зонах мозга могут протекать без совершения действий, связанных с ними. Рассмотрим, как это осуществляется подробнее потому, что эти представления окажутся полезными во многих случаях.

Во время выполнения программы действия для таких цепочек срабатывание последующего звена происходит, когда завершится срабатывание предыдущего и приходит пусковой стимул актуальности выполнения последующего. Без такого стимула активность цепочки программы последовательных действий оказывается не достаточной, чтобы активировать звено. Но если вместо пусковых стимулов приложить к звеньям цепочки дополнительный активирующий потенциал, то они сработают быстро одно за другим, моментально активировав последний результат и получив его контекст значимости, определяющий смысл произошедшего. А чтобы при этом одновременно не сработало множество действий по всей цепи, они притормаживаются - так же вдоль всей цепочки.

Вот почему сновидения протекают так быстро: все действия совершаются вот так ускоренно. То же происходит при размышлении.

Такой ускоренный просмотр становится возможным, если к каждому звену будут подведены входы нейронов, способных активировать это звено, а к тем подпрограммам действий, которые срабатывают от звеньев главной программы, будут подведены выходы нейронов, тормозящих их.

Схемотехнически, для того, чтобы получить прогноз того, чем может закончиться реакция, нужен нейрон, распознающий такую необходимость, к аксону которого от звеньев главной цепи идут дендриты, связывающие их возбуждающими синапсами, а от звеньев подпрограмм действий - дендриты с тормозными синапсами. Такой нейрон, обеспечивающий холостой пробег цепи, называют вставочным, но это название не важно. Это легко понимаемая схема для тех, кто имеет навыки схемотехники.

Тормозная блокировка движений во сне - древнее образование. Это необходимо, чтобы спящее животное не производило движений при случайной активации ассоциативных нейронов, которые неминуемо возникают от оставшихся самоподдерживающихся активностей. Эта блокировка так же используется в оборонительном стиле поведения, имитирующем смерть, когда оцепеневшее животное своими движениями не раздражает хищника.

Тут еще затрагивается то, зачем вообще нужен сон и об этом пока будет сказано коротко, а детально рассмотрено в главе про сон. Во сне важно избавиться от накопившихся за день самоподдерживающихся образов, которые начинают своим фоном мешать выбору нужной реакции. Общее торможение как блокирует действия, так и постепенно гасит дневные активности, при этом вызывая их контрастные всплески (тот упоминавшийся раньше эффект, что появляется при взаимном торможении в слоях распознавателей, позволяя более четко выделить наиболее точно срабатывающие из них). И тогда возникает активация каких-то действий, но с отсечением непосредственных мышечных реакций, что проявляется в виде сновидения, проходящего очень быстро потому, что оно лишено ожидания пусковых стимулов, которые синхронизируют действия с реальностью происходящего.

Механизм активирования цепи программы действия в режиме быстрого просмотра, в отличие от того, что происходит во сне, возможно, возник как случайная мутация, оказавшаяся полезной, это пока не исследовано, но для понимания механизма несущественно, важно, что такое явление существует, оно само по себе надежно установлено и из этого нужно исходить.

Появляется возможность подсмотреть, какой результат ожидается, если применить данную реакцию. Причем подсмотреть даже не в тех условиях, для которых она была сформирована, а для любых других условий, т.е. исключая контекст, в котором эта реакция однозначно проходила и без которого не выполнялась. Реакция, предназначавшаяся для узкой специфики, может теперь примериваться для возможного ее применения в новых условиях.

Это позволяет выбрать те реакции, которые сулят позитивный результат и не совершать те, что в прогнозе приводят к негативным последствиям.

Представим, что в лесу встретился куст с ягодами, которые выглядят достаточно необычно, чтобы вызвать ориентировочную реакцию и возбудить опережающий действия прогноз, а в этом прогнозе засветился случай (прогноз возбудился по признаку цвета, ягоды, контекста пищевого поведения), когда ягода такого же крикливо яркого цвета вызвала желудочные боли, то негатив этого образа, воскресившего боли, окажется сильнее (вспомним, что подразумевалось под словом "сильнее" в отношении сравниваемых значимостей), и ягода не будет съедена, а вызовет недоверие.

А если голод очень велик и делается волевое усилие, чтобы найти выход из положения? Если начать усиливать возбуждающее влияние на цепи действий, то кроме тех, что соответствовали самым главным признакам ситуации, начнут возникать прогнозы и от других, не столь очевидных. Эта способность менять силу приложенного подвозбуждения называется произвольной регуляцией широты внимания и присуща только сознанию. В этом мы несколько забежали вперед, но важно учесть, что опережающие прогнозы возникают для всех параллельно протекающих звеньев одновременно совершаемых действий (а их может быть очень много).

Такая обширность независимой обработки всей информации позволяет одновременно получать и отклики о возможных последствиях всех совершаемых действий, обеспечивая самое примитивное ветвление действий в зависимости от некоторых новых особенностей условий. В случае прогноза с важным желаемым результатом, это в какой-то момент приводит к проявлению эффекта "озарения" - интуиции, когда вдруг в сознании всплывает новое понимание. Тот прогноз, который оказываться настолько высоко значимым, вызывает привлечение осознанного внимания. Но прекратим забегать вперед.

Если в восприятии появляются элементы, связанные прежним опытом с высоко-значимыми признаками (ядовитый цвет ягоды), они резко выделяются среди других, и в новой ситуации, когда еще не наработано успешной привычной реакции, они, в первую очередь, начинают исследоваться примитивным образом за счет ориентации органов чувств в сторону таких возбудителей, отвлечения от другой деятельности, ожидания того, чем это может закончиться. В дальнейшем навыки исследования совершенствуются, применяется попытки активного воздействия (потыкать палкой), расширения зоны внимания (а что было похожее раньше?) для того, чтобы попытаться найти аналогичные случаи и прогностическим путем узнать о последствиях.

Для формирования такого более сложного исследовательского поведения развиваются свои слои распознавателей в зоне, специализирующейся на исследовании объекта внимания.

Важнейшим признаком исследовательского внимания является выделение объекта внимания в отдельный канал наблюдения за ним.

Анатомически выделением чего-то в восприятии занимаются ранее упомянутые структуры гиппокампа, которые замыкают сами на себя образы восприятия для поддержания их в активном состоянии, образуя выделенный из окружающего и уже не зависимый от окружающегося образ - модель воспринятого. Теперь добыча может спрятаться в листве, но не исчезнуть из восприятия, где моделируется ее возможное поведение.

В ходе эволюции тот же гиппокамп получает возможность подключать эти образы к структуре, специализирующейся на исследовательских функциях - префронтальные лобные доли.

Первым такую динамику обнаружил и описал академик А. Иваницкий (fornit.ru/768).

Он экспериментально нашел четкую корреляцию (связь) между временем возникновения самоподдерживающейся активности в ассоциативных зонах и появлением субъективного ощущения, связанного с данным возбужденным образом. Иваницкий проследил связь контура самоподдерживающейся активности, выделив составляющую, привносимую "эмоциональными" структурами мозга, что наделяет образ определенным отношением к нему или субъективной значимостью. А период самоподдерживающейся активности совпадал с периодом электроэнцефалограмм (ЭЭГ), которые снимались с кожи черепа. Таким образом, ритмы ЭЭГ оказались наводками (следами) электрической активности самоподдерживающихся образов.

Если это так, то, сумев выделить ту наводку, которая больше всего отражает состояние образа, например, выбрав на голове точку для электрода наиболее близкую к образу, можно фиксировать наличие возбуждения этого образа и как-то это использовать, например, в примитивных "нейро-интерфейсах" управления протезами или внешними устройствами. Конечно, выбор такой точки оказывается достаточно индивидуальным, да и не надежен такой способ регистрации, но демонстрации управления мыслью бывают очень впечатляющими.

Удивительно то, что столь блестящая работа, которая позволяет обобщить данные по и ориентировочному рефлексу с детекторами нового академика Е.Соколова и гиппокампу О. Виноградовой (fornit.ru/p3) в понимание функциональности сознания, не были поддержаны другими исследователями, хотя и включены в итоговый сборник Психофизиология под редакцией академика Ю. Александрова (fornit.ru/1196). Неготовность нейрофизиологов к пониманию концепции и их увлеченность альтернативными представлениями ставит непреодолимый барьер, о котором писал классик научной методологии И. Лакатош как конкуренции исследовательских программ (fornit.ru/463). Сам Ю. Александров продвигает теорию функциональности нейронов (fornit.ru/816), совершенно не адекватную системе собранных данных - как об организме со своими потребностями, что ставит тупик уже на уровне принципов базовой организации нейросети.

Поэтому все, что будет сказано далее о функциональности сознания не является общепризнанным в российской академической науке даже просто потому, что уровень общих согласованных представлений о нейросети проходит примерно на границе понимания распознавания образов, что отражается и на попытках искусственной реализации нейросетей.

Однако, все далее описываемое является общепризнанными фактами проявления психики, изложенные в определенной их взаимосвязи так, что предполагаемые механизмы выводятся как прямые следствия существующей системы экспериментальных данных в их таком сопоставлении, когда все надежные результаты сопоставляются непротиворечиво и составляют обобщение в виде модели представлений о развитии системы индивидуальной адаптивности. Это позволяет получить ясное представление о механизмах, проявляющихся как сознание и все психические явления и позволяют адекватно описывать их особенности во всех тех психологических данных, которые от этого оставались лишь эмпирическими (полученными опытным путем). Понятия бессознательного и осознанного обретают совершенно определенный смысл, а также все проявления психики, такие как мотивация, интуиция, произвольность и воля, творчество.

Далее будут последовательно раскрываться механизмы этих явлений в общую взаимосогласованную картину, которая тем более убедительна, чем большими и целостными познаниями в более основных областях организации функций мозга обладает человек. Но ни в коем случае не предлагается просто этому поверить и принять как истину. Стоит рассматривать все сказанное как гипотезу или даже фантастический рассказ, увлекательный настолько, насколько описываемое в самом деле представляет полноту картины, которую хороший схемотехник видит настолько определённо, что способен принципиально реализовать такую модель в схемотехнических конструкциях.

Эта важная оговорка будет последней в предостережении от безусловной веры, ведь только каждый сам способен понять настолько, чтобы не просто верить, а получить уверенность, не зависимо от того, что по этому поводу думает тот или иной академик, обремененный своими идеями (это утверждение, кстати, так же будет убедительно обосновано). И тогда уже не нужны станут дипломатичные оговорки.

Сейчас будет сформулирован наиболее общий принцип фокусировки внимания, который управляет ориентацией исследовательского интереса - ориентировочной реакцией.

Важность необходимости выделения новизны, обладающей признаками, значимыми для их учета при реагировании, эволюционно дала преимущество тем видам, которые научились ориентироваться на источники такого восприятия, выделять их среди всего остального, все более развивая ориентировочную реакцию.

Понятно, что эти признаки, с одной стороны, должны обладать новизной (на старые итак уже заготовлены реакции) и, с другой стороны, она должны быть достаточно значимы (потому как новизна присутствует всегда, а нужно реагировать только на то, что значимо). В восприятии может быть одновременно немало новых и значимых признаков, но исследовательская функция может быть применена только к одному из них потому, что зоны, где сосредоточены программы исследования в префронтальной коре могут подключаться только к одному из активных образов восприятия. Поэтому среди всех обладающих высокой новизной и значимостью нужно выбрать наиболее актуальный в данный момент (понятно, что начинать с менее важного - неверная тактика).

В таком случае возможна только одна логика выбора: канал отслеживающего внимания подключается к наиболее актуальному, тому образу, который обладает максимально высокой значимостью (опять - понятие силы значимости). Если новизна нулевая, то образ неактуальный потому как с ним все понятно. Если значимость нулевая, то образ неактуальный потому как он вообще ничего не значит. Нулевые значения новизны или значимости не будут учитываться в случае произведения новизны на значимость. А максимальное значение в результате такого произведения и дает максимальную актуальность.

Следует сразу заметить, что "канал связи" между актуальным звеном и префронтальной лобной корой вовсе не означает некоего интерфейса обмена потоком информации, и нет необходимости переключать много соединяющих связей. Здесь возникает нечто вроде указателя на актуальный объект, а связи между лобными долями и другими зонами мозга уже есть и обширны (fornit.ru/g1).

Функция перемножения в природе выполняется с помощью модуляции величиной одного параметра величины другого параметра. И на уровне нейросети такой модулятор существует (так называемые модуляторные нейроны, а еще есть неспецифический модулятор - "спиловер") так, что выполнение операции перемножения в нейросети ничем не затруднено.

Заметим, что нет необходимости очень точно определять такой максимум актуальности. То новое, что явно превышает по актуальности все остальное, привлекает внимание приоритетно, а в случаях конкурирующих примерно равноценных актуальностей не так важно с чего именно начать, так что эффект "Буриданового осла", не знающего какую из совершенно одинаковых морковок предпочесть в природе не существенен. Реальный осел съест сначала одну, потом вторую, не отдавая себе отчет, почему сделал такое предпочтение. А то, что за двумя зайцами сразу гнаться не стоит учит жизненный опыт достаточно рано.

Сегодня точно не исследовано, как именно организуется запуск ориентировочной реакции, как именно распознается новизна и сочетается со значимостью, что именно означает "подключение образа к корректирующему каналу", но с точки зрения схемотехники все это не представляет принципиальных сложностей. Действие самой ориентировочной реакции на новые и значимые стимулы изучено очень хорошо еще со времени И. Павлова, и каждый сам постоянно испытывает это явление на себе. Стоит появиться чему-то настораживающему и текущая деятельность прерывается по крайней мере на уровне ее осознания, и внимание переключается в поиски причин в ожидании последствий.

Мало того, мы не можем думать все время о чем-то одном непрерывно, а постоянно отвлекаемся на более интересное. Мысли, если присмотреться к этому процессу, вообще не бывают непрерывно последовательными, "логичными", а постоянно скачут с одного на другие, хотя потом, вспоминая, мы воскрешаем только то, что касалось темы (контекста) данного размышления. И перескакивание мыслей совершенно неподконтрольно потому, что это - действие ориентировочного рефлекса, который постоянно подставляет в фокус осознанного внимания наиболее актуальное из всего, что совершается в этот момент в восприятии, в том числе и в поле собственных мыслей. Причем не только тех мыслей, что осознаются, а и тех, которые временно покинуты сознанием, но остаются самоподдерживающими активность, так что внезапные более актуальные результаты такого подсознательного процесса приводят к переводу на него сознания и появлении новой мысли в сознании, что и объясняет явление интуиции.

Гиппокамп размыкает текущий канал осознания от лобных доляй, а сама активность образа объекта внимания остается и может гаситься за счет или торможения соседними конкурентами или общего торможения во время сна. Функция гиппокампа как формирователя нового элемента памяти или образа восприятия с выходом на действие заключается в образовании закольцовывающей связи - через отклик оценки значимости, что обеспечивает самоподдержание активности и ассоциацию образа восприятия с его значимостью. И эта переключательная функция уже моделируется и протезируется (fornit.ru/5221).

Детали этого процесса еще недостаточно хорошо изучены, хотя уже есть множество материалов исследования, касающиеся образования памяти в ассоциативных зонах - как результата процесса адаптации к новому. Именно новизна запускает его в отличие от формирования неосознаваемых реакций. На установление нового образа восприятия, связанного с новыми элементами окружения и определяющими реакции для этих новых условий, требуется около получаса. Если за это время прервать процесс, например, ударом по голове, то память о событиях, менее, чем получасовой давности - отсутствует. В каких именно случаях и как образуется новая память, будет показано позже. Каждый день примерно 700 новых нейронов образуется в районе гиппокампа и еще какое-то количество в префронтальной лобной коре для обеспечения создания новых образов и связи их со исследовательскими структурами.

Ориентировочный рефлекс используют гипнотизёры и фокусники, в том числе цыгане, когда хотят облапошить человека. Его используют по наитию маркетологи, педагоги и писатели, - вообще все те, кто хочет завладеть вниманием, хотя формулу внимания с произведением новизны на значимость толком никто их них не учитывает, а полагается на свой или чужой эмпирический опыт, когда некие приемы оказываются действенными.

Пока важно провести эту границу понимания - между сознанием и бессознательным, которую определяет ориентировочный рефлекс.

Дополнительные материалы: fornit.ru/lib11

Далее