МОЗГ ПРИНИМАЕТ РЕШЕНИЕ
Доктор медицинских наук П. СИМОНОВ
ПОЧЕМУ ПРИХОДИТСЯ РЕШАТЬ
«Жизненные потребности родят хотения и уже эти ведут за собою действия; хотение будет тогда мотивом или целью, а движения - действием или средством достижения цели. Без хотения, нам мотива или импульса, движение было бы вообще бессмысленно»
И. М. Сеченов.
Среди многочисленных определений сущности живого мне особенно импонирует определение, принадлежащее академику А. И. Бергу «Все живое отличается от мертвого наличием потребностей». Заметим, что потребность - это отнюдь не только голод, жажда или половое влечение. На высших этапах эволюции мы встречаемся с любознательностью, с потребностью в информации и взаимодействии с другими особями того же вида, а на уровне человека - с потребностями познания, общения, соответствия определенным этическим образцам.
Если бы живые существа были наделены одной-единственной потребностью, удовлетворяемой одним-един огненным способом, необходимость принимать решения практически отпала бы. В действительности же две и более потребностей могут возникнуть одновременно, причем каждая из них может быть удовлетворена несколькими способами. Вот, и приходится мозгу решать, какая из потребностей, и, каким именно способом подлежит первоочередному удовлетворению?
Поясним это простым примером. Вы можете доехать до работы троллейбусом или автобусом. Остановка автобуса находится ближе к вашему дому, но ходит он редко. Естественно, что вы предпочтете вариант с наиболее высокой вероятностью достижения цели - своевременно попасть к месту вашей работы и направитесь к остановке троллейбуса. Однако расписание движения автобусов может измениться, вот почему время от времени необходимо проверять и второй вариант, заглядывать на остановку автобуса. Впрочем, такую роскошь можно себе позволить, только обладая резервом времени опаздывая, вы вряд ли станете рисковать и выберете наиболее надежный способ.
Эксперименты показывают, что в системе мозговых механизмов, оценивающих вероятность достижения цели, важная роль принадлежит передним отделам новой коры - самого молодого образования головного мозга высших млекопитающих. А. Я. Мехедова (Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР) осуществила следующий опыт (рис. 1). В первой серии экспериментов вслед за условным сигналом - вспышкой лампочки - собака всегда получала 5 граммов мяса. Затем эту порцию увеличили до 50 граммов, а еще позднее стали в случайном порядке давать то 5, то 50 граммов мяса. Мозг справился с поставленной перед ним задачей. В первой серии опытов в ответ на вспышку лампочки у собаки выделялось небольшое количество слюны, во второй серии - значительно больше, в третьей серии выделялось некое среднее, промежуточное количество ровно столько, чтобы слюны было достаточно для большой порции мяса и не слишком много, если вех ед за сигналом появится маленькая порция.
Хотя переход от малой порции мяса к попеременной подаче то малой порции, то большой означал для собаки «выигрыш» в смысле удовлетворения ее пищевой потребности, случайное (вероятностное) подкрепление представляет трудную задачу для собачьего мозга. Регистрация частоты сердечных сокращений показала, что в условиях случайного подкрепления у собаки появляются признаки эмоционального напряжения. Заметьте, собаку беспокоит не получение пищи само по себе (пищи стало больше!), а неопределенность, непонятность, непредсказуемость предстоящих событий. Ее беспокойство имеет чисто «информационное» происхождение.
Теперь у животного удаляют передние отделы повой коры и после выздоровления повторяют все три серии экспериментов. Собака по-прежнему прекрасно отличает малую порцию мяса от большой в ответ на условный сигнал выделяется соответствующее количество слюны. А йот случайное чередование малой и большой порций мяса перестает восприниматься, как трудная задача, собака спокойна, ритм ее сердцебиений замедлен.
Опыты А. Я. Мехедовой делают понятным явление, давно отмеченное Н. И. Шумилн56
ной в лаборатории академика П, К. Анохина, а затем воспроизведенное на обезьянах. После удаления передних (лобных) отделов больших полушарий головного мозга у собак и обезьян не удается получить невроз теми способами, которыми его вызывают у нормальных животных. Оперированные животные не «срываются» при решении чрезмерно трудных задач, потому, что перестают воспринимать эти задачи, как трудные, непосильные для их мозга. Правда, за это спокойствие собакам и обезьянам приходится расплачиваться резким снижением интеллектуальных функций.
ОПЕРАЦИЯ ИЗБАВЛЯЕТ ОТ СОМНЕНИЙ
Итак, высший отдел головного мозга - новая кора - предпочитает беспроигрышные варианты она ориентирует поведение на сигналы высоковероятных событий. Кора не склонна рисковать и благоразумно отдает предпочтение тем действиям, которые наиболее надежно ведут к достижению цели. Вот почему кора, как правило, не спешит с принятием решений. Хорошо известно, что образование новых условных рефлексов требует нескольких сочетаний сигнала с подкреплением (например, вспышки лампочки с пищей). Это происходит совсем не потому, что для замыкания новой нервной связи необходимы многократные совпадения условный рефлекс может возникнуть и после одного сочетания. Но целесообразна ли подобная торопливость? Не случайно ли совпадение вспышки лампочки с появлением кормушки? Мозг «набирает статистику», копит факты и, лишь убедившись в закономерной последовательности двух событий - лампочки и появления пищи, начинает устойчиво отвечать на вспышку лампочки, как на сигнал предстоящего кормления.
Ну, а если мы имеем дело с событием хотя и маловероятным, но очень важным? Не полезнее ли подготовиться к нему «на всякий случай», не стоит ли предположительно отреагировать на сигнал возможного события? Так разведчик в незнакомом лесу прекращает движение и хватается за оружие при любом шорохе, треске, мелькнувшей тени, хотя 99 процентов этих сигналов не имеют никакого отношения к реальному врагу.
К системе мозговых структур, связанных с реакциями на сигналы маловероятных событий, принадлежит гиппокамп (он получил свое название за отдаленное сходство с контурами морского конька - рис. 2).
Много лет тому назад член-корреспондент Академии наук СССР Э. А. Асратян описал и подробно исследовал своеобразную форму поведения так называемое условно-рефлекторное переключение. Утром и вечером животному дают один и тот же сигнал, например, звонок, но утром вслед за звонком появляется пища, а вечером животное раздражают электрическим током. Правильное поведение сводится к тому, чтобы утром в ответ на звонок идти к кормушке, а вечером убегать в безопасную половину клетки. Если собаки и обезьяны справляются с этой задачей сравнительно легко, то для крыс она очень трудна. Крысы путаются, ошибаются, иногда у них развивается невроз поведение животных становится хаотическим, они перестают есть, худеют, теряют шерсть, покрываются язвами.
Сотрудница Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии М. Л. Пига57
рева разрушила у крыс гиппокамп и животные с поврежденным мозгом стали решать задачу с переключением несравненно лучше своих нормальных собратьев! Тогда крысам предложили еще более трудное задание - так называемое двойное переключение. Утром звонок означал пищу, а вспышка света-ток. Вечером все было наоборот вслед за светом появлялась кормушка, а после звонка крыса получала удар током. Для нормальных крыс подобная задача абсолютно неразрешима. Животные же с поврежденным гиппокампом справились с ней сравнительно легко.
В чем здесь дело? О гиппокампе нередко говорят, как об «органе памяти». Но ведь крысы с разрушенным гиппокампом все помнят, когда будет пища, а, когда-ток. Гиппокамп связывают с эмоцией страха. Давайте исключим страх. Будем вырабатывать чисто пищевое переключение утром кормить крысу из левой кормушки, а вечером - из правой. Все равно крысы без гиппокампа решают эту задачу лучше своих здоровых сородичей. Значит, дело не в памяти, не в страхе, а в чем-то ином. В чем же?
Утром нормальная крыса услышала звонок-сигнал пищи, но ведь вечером после звонка ее наказали током. Ток утром - крайне маловероятное событие и все же. Это «все же» мешает крысе бежать к кормушке, она колеблется, путается, мечется между кормушкой, и «островком безопасности». Крыса с разрушенным гиппокампом лишена колебаний и сомнений, она действует, как хорошо отлаженный автомат звонок - к кормушке, свет - убегай от тока. Лишенный органа колебаний и сомнений, мозг непоколебимо верит только сигналам высоковероятных событий (рис. 3).
Свое предположение М. Л. Писарева проверила в прямом эксперименте. Пока она подкрепляла пищей от 100 до 50 процентов всех предъявлений условного сигнала, крысы с разрушенным гиппокампом мало отличались от контрольных (нормальных) животных. Когда же стали подкреплять только 33 и 25 процентов из общего количества условных сигналов, крысы с разрушенным гиппокампом почти перестали подходить к кормушке.
Теперь становится понятно, почему гиппокамп необходим только на первых этапах выработки нового условного рефлекса, когда кора больших полушарий еще не успела накопить статистику. Для вполне обоснованного решения. Понятно, почему гиппокамп участвует в механизме сновидений - этих маловероятных, фантастических комбинаций из реальных, ранее накопленных впечатлений. Понятно, почему именно на гиппокамп действуют химические вещества, вызывающие у людей галлюцинации.
Если бы мы обладали лекарством, способным временно выключать один лишь гиппокамп, не нарушая функций других отделов головного мозга, возможно, мы получили бы одно из самых эффективных средств лечения неврозов, устранения болезненной нерешительности, мнительности, бесконечных, тягостных сомнений,
К сожалению, таких лекарств пока не существует.
О ТОМ, КАК СИНИЦА В РУКАХ ПОБЕЖДАЕТ ЖУРАВЛЯ В НЕБЕ
Долгое время вопрос о борьбе мотивов решали просто из Двух конкурирующих потребностей побеждает та, которая сильнее, Подобное заключение было бы верным, если бы потребности конкурировали непосредственно между собой. Однако потребности вступают в борьбу, надев доспехи соответствующих им эмоций. Каждый из нас на собственном жизненном опыте мог убедиться, что в трудных ситуациях не инстинкт самосохранения побеждает в нашей душе отрешение следовать определенным этическим нормам, а чувство стыда или чувство долга преодолевает естественное чувство страха. Вмешательство чувств в конкуренцию мотивов американский исследователь Герберт Саймон назвал «прерывающей функцией эмоций»
Все сразу становится сложнее. Ведь эмоция зависит не только от силы потребности, но, и от вероятности ее удовлетворения. (Вспомните собаку', у которой неопределенность подкрепления - получит ли она маленький или большой кусок мяса - вызывала сильное эмоциональное напряжение, несмотря на явный выигрыш в общем количестве пищи.) Следовательно, эмоция, развившаяся на основе слабой потребности, может оказаться благодаря «информационной составляющей» ярче той эмоции, которую породила потребность исходно более сильная. Менее ценная, но легкодостижимая «синица» подменяет несравненно более ценного, но труднодостижимого «журавля» - ситуация, увы, слишком часто встречающаяся в реально и жизни.
Конкуренция потребностей подчиняется универсальному для нервной системы «закону силы» конечный путь захватывает то возбуждение, которое сильнее. Иное дело - эмоции. Здесь действует правило усиления, продления, повторения (максимизации) положительных эмоций и ослабления, прерывания, предотвращения (минимизации) отрицательных. Потребность в «журавле» сильнее потребности в «синице», но доступность «синицы» (высокая вероятность достижения цели) порождает положительную эмоцию, а трудности достижения «журавля» сопряжены с отрицательными эмоциями.
Однако если бы эмоции были единственным «прерывающим механизмом», мозг оказался бы перед угрозой постоянной переориентации поведения на менее значимые, но легкодостижимые цели. Вот почему в процессе эволюции возник специальный механизм, противостоящий эмоциям во имя удержания отдаленных, труднодостижимых целей. Впрочем, об этом в самом конце статьи.
Хорошей моделью для изучения конкуренции эмоций и соответствующих им потребностей оказалось поведение крыс в ситуации выбора между открытым пространством и болевым раздражением другой крысы.
Крысы не любят открытого пространства. Вспомните «Рики-тики-тави». Киплинга, где Крыса Ходившая Вдоль Стены завидовала способности Рики-тики-тави гулять по всей комнате. Если крысе предоставить свободу выбора между открытым пространством и маленьким «домиком», она почти все время будет находиться в «домике». Инженер нашей лаборатории Валерий Александрович Пучков сконструировал клетку таким образом, чтобы пол домика представлял педаль, автоматически замыкающую электрическую цепь (рис. 4). При этом происходит раздражение лапок второй крысы, находящейся за тонкой, прозрачной, звукопроницаемой перегородкой. Вторая крыса немедленно начинает пищать, подпрыгивать, искать выход из «электроклетки». Вопрос был поставлен так будут ли крысы преодолевать страх перед открытым пространством, чтобы, выходя из домика, прерывать болевое раздражение своего партнера по опыту7?
Оказалось, что все животные делятся на три группы. Крысы первой группы очень чувствительны к сигналам, исходящим от другой особи и уходят из домика, «избавляя» партнера от боли (будем это называть реакцией «избавления»). Крысы второй группы сидят на педали, несмотря на писк и беспокойство соседки. Крысы третьей группы начинают уходить из домика, только испытав на себе действие электрического тока. Иными словами, у крыс первой группы над страхом перед открытым пространством преобладает потребность не слышать и не видеть сигналов боли другого существа. У крыс второй группы господствует страх перед открытым пространством. У крыс третьей промежуточной группы обе мотивации примерно равны и необходимо специальное воздействие электрическим током, чтобы баланс потребностей сместился в пользу «реакции избавления»
Представители этих трех групп отличаются не только по времени их пребывания в домике, но, и по числу переходов из домика в открытое пространство и обратно. Количество переходов сравнительно невелико у крыс с явным преобладанием одной из двух конкурирующих мотиваций. Те крысы, у которых ни одна из мотиваций не может взять верх, непрерывно мечутся между домиком и открытым пространством. Если рассматривать количество перебежек, как меру напряженности конфликта, то полученные в эксперименте факты могут быть представлены в виде следующей формулы:
напряженность конфликта = 1-я потребность + 2-я потребность 1-я потребность - 2-я потребность
Конфликт тем труднее, чем сильнее конкурирующие потребности и чем меньше разница между ними. Даже умеренные, но примерно одинаковые мотивации способны создать высокую степень эмоционального напряжения. Явный перевес одного из мотивов облегчает выбор. Нужно ли пояснять, сколь драматичен конфликт между двумя в равной мере сильными потребностями.
РИСТАЛИЩЕ ЭМОЦИЙ
Какие отделы мозга реализуют «прерывающую функцию» эмоций? Мы еще очень мало знаем об этом, но имеющиеся факты позволяют предполагать, что важную роль в конкуренции, борьбе и примирении мотивов играют два мозговых образования так называемые миндалины и, возможно, мамиллярные тела.
Вернемся к опытам М. Л. Пигаревой с условно-рефлекторным переключением у крыс. Если у животного разрушить нервные ядра миндалевидного комплекса, оно не теряет способности к выработке, как пищевого, так и оборонительного рефлексов. А вот получить феномен переключения после разрушения миндалин почти не удается то крыса хорошо реагирует на сигналы пищи, но путается в реакциях на сигналы электрического тока, то, напротив, хорошо убегает от тока, игнорируя сигналы пищи. Обе формы поведения - пищедобывательного и оборонительного - сохранены. Нарушено их сосуществование, их взаимодействие, их баланс.
Особенно интересны последствия разрушения миндалин у крыс, у которых ранее была выработана реакция «избавления» одни крысы почти перестают заходить в домик и, значит, раздражать партнера электрическим током, другие, напротив, задерживаются в домике дольше, чем до операции. Тщательный анализ этих животных показал^ что у первых всегда преобладала чувствительность к сигналам «бедствия» другой особи, но до операции она была замаскирована страхом перед открытым пространством. У вторых - преобладал страх, но писк и беспокойство партнера заставляли их, хотя бы эпизодически, покидать домик. Разрушая миндалину, мы срываем достигнутый ранее компромисс и обнажаем доминирующую потребность. Воистину, «позвольте мне временно выключить Ваши миндалины, и я скажу, кто Вы»
Если миндалина примиряет конкурирующие потребности, устанавливает очередность их удовлетворения, то другие отделы мозга (возможно, так называемые мамиллярные тела), напротив, обеспечивают перевес одного из мотивов над другим. Некоторые разрушения в мозгу крысы приводят к любопытным результатам крысы, принадлежащие к крайним группам, - постоянно сидящие в домике или уходящие из него, - начинают метаться между домиком и открытым пространством или же избирают позицию «двух стульев» они располагаются таким образом, чтобы передняя часть тела находилась в домике, а задняя часть оставалась за дверью, в открытом пространстве.
Читатель может спросить почему речь все время идет о гиппокампе, миндалине, мамиллярных телах, ведь это сравнительно древние и глубоко расположенные отделы мозга? Разве не коре больших полушарий - «верховному распорядителю всех функций организма» (Павлов) принадлежит роль арбитра в споре конкурирующих мотиваций?
Здесь ошибочна сама постановка вопроса. Нельзя представлять себе мозг в виде лаборатории, где нижняя, стволовая часть выполняет функции младших научных сотрудников и лаборантов, подкорковые отделы - это старшие научные сотрудники, а кора больших полушарий заведующий лабораторией. Любой из функций присуща системная организация, имеющая свои представительства на многих этажах головного мозга. Мы уже говорили о том, что именно кора на основе ранее приобретенного опыта прикидывает эффективность планируемых действии, высчитывает вероятность удовлетворения потребности. Когда мы разрушаем тот или иной отдел мозга, мы разрушаем не «центр» той или иной деятельности, но ЗВЕНО СИСТЕМЫ, реализующей данную деятельность. Другое дело, что каждое из звеньев играет свою роль, вносит свой вклад в функционирование системы.
В том-то и заключается плодотворность информационной теории эмоций (см. «Наука и жизнь» № 3, 1965), что она не просто декларирует важное значение коры больших полушарий для эмоциональных реакций высших животных и человека, но, и указывает, какой именно компонент привносится корон в механизмы возникновения эмоций. Этот компонент - оценка вероятности удовлетворения потребности с помощью целенаправленных действий, уточнение средств и способов удовлетворения потребности, «увязывание» потребностей организма с внешней ситуацией, с окружающей природной (а для человека и социальной) средой. Благодаря такой оценке одна и та же потребность при одной и той же степени ее актуальности может приобрести самую различную эмоциональую окраску - от радостного ожидания и подъема до глубокого отчаяния.
ЗАГАДКИ АНТИПОТРЕБНОСТИ
Отрицательные эмоции служат тенденции сохранения - особи, вида, группы, результатов деятельности, и т. п. Положительные эмоции побуждают двигаться вперед. Стремясь к положи тельным эмоциям, живые существа ведут себя парадоксально, с точки зрения теории «уравновешивания с окружающей средой», - они активно усиливают свои потребности и активно ищут неопределенность, ибо только при этом условии возрастание вероятности удовлетворения потребности способно дать положительный эмоциональный эффект. И все же даже такие «ненасытные» потребности, как потребность познания и творчества, подчиняются общему правилу эмоции:
Э = П(Ин - Ис), где
Э - эмоция,
П - потребность,
Ин - информация, прогностически (предположительно) необходимая для организации действий по удовлетворению существующей потребности,
Ис - информация о средствах, которыми реально располагает субъект.
Порожденная потребностью и оценкой вероятности ее удовлетворения эмоция, в свою очередь, оказывает влияние на потребность:
Эмоция усиливает потребность экспериментально показано, что страх боли усиливает саму боль. Слишком низкая или слишком высокая вероятность удовлетворения потребности, напротив, подавляет потребность. При крайне неблагоприятном прогнозе возникает состояние безнадежности, субъект сдается и перестает хотеть. Ослабляет потребность и очень высокая вероятность, легкодоступное теряет свою привлекательность.
Среди огромной массы потребностей (некоторые авторы насчитали у человека несколько десятков биологических, социальных, материальных и духовных потребностей) нам пока известна одна антипотребность, которую обычно называют волей. Воля - это потребность преодоления преграды, возникающей на пути к достижению цели, первично обусловленной иной, обычной потребностью - простой или сложной (см. «Наука и жизнь», 1970, № 7). Почему же воля квалифицируется нами, как антипотребносгь и противопоставляется всем другим?
Сравните две структурные формулы:
В отличие от потребностей преграда (снижение вероятности достижения цели) не ослабляет волю, но активирует ее, а чрезмерная эмоциональность скорее служит помехой мобилизация воля, чем содействует волевому усилию. Разумеется, здесь нет линейной зависимости, структурная формула демонстрирует только общий принцип, нуждающийся во многих поправочных коэффициентах.
Мозговые механизмы воли - совершенно неисследованная область психофизиологии, сплошное «белое пятно». И, П, Павлов гениально угадал наличие этого механизма, описав его в качестве самостоятельного «рефлекса свободы», реакции на преграду, на ограничение двигательной активности. Поскольку мы стоим на пороге чуть-чуть приоткрывшегося мира анти потребности, допустимо решиться на самые рискованные предположения и аналогии даже в том случае, если в ближайшем будущем от них придется отказаться.
Математика давно оперирует мнимыми числами, удобными для вычислений, во не имеющими прообраза в реальном физическом мире. Только при скорости, превышающей скорость света (что до сих пор считается невозможным) порядка 425 000 км/сек тело весом в 1 кг должно иметь массу, равную у' - 1 кг, то есть мнимую массу.
В 1962 году американский физик О. Еиланюк показал, что тело с мнимой массой должно ЗАМЕДЛЯТЬ движение от толчка и УСКОРЯТЬ его под влиянием препятствия. Обратите внимание, что такое фантастическое с точки зрения физики поведение напоминает проявления волн. Воля атрофируется, слабеет в тех случаях, когда она не нужна, когда другие факторы - внешние или внутренние (например, сильные желания) движут субъектом. Воля усиливается, мобилизуется при встрече с трудностями, с преградой на пути к цели. Здесь-то и возникает вопрос может быть, мнимые числа являются математическим эквивалентом не физических, а биологических явлений? Может быть, именно в сфере законов поведения следует искать реальности, соответствующие мнимым величинам?
Разумеется, сказанное - лишь рабочая «заметка на полях», а не сколько-нибудь обоснованное утверждение. Нам важно вновь и вновь подчеркнуть принципиальное отличие механизмов волн от мозговых механизмов других, более изученных потребностей типа голода, жажды, потребности в притоке информации.
Итак, принятие решения с точки зрения нейрофизиологии - это отнюдь не одномоментное сравнение «двух очагов возбуждения» по принципу «кто сильнее», но сложнейший динамический процесс, в который вовлекается целый ряд мозговых образований. При возникновении двух или нескольких потребностей происходит оценка того, насколько вероятна возможность их удовлетворения и оценка эта происходит с учетом всех внешних обстоятельств, всего опыта, накопленного ранее. Интегральным результатом подобной оценки являются эмоции. Они-то, и вступают в конкурентные отношения, причем эта конкуренция чрезвычайно осложняется вмешательством воли. В известном смысле можно сказать, что эмоции обслуживают тактический уровень выбора цели, в то время, как механизмы воли координируют стратегические планы поведения.
Информационная теория эмоций позволяет по-новому взглянуть на функции ряда отделов мозга, таких, как передняя (лобная) область больших полушарий, гиппокамп, миндалина, мамиллярные тела, на участие этих отделов в организации целенаправленного поведения. Иными словами, осуществить один из главных заветов И. П. Павлова - о необходимости постоянного приурочивания динамики функций к нервным структурам головного мозга высших животных и человека.
Читайте в любое время
