Мозг как голограмма Карла Прибрама

В начале 1940-х годов молодой нейрохирург из Йеркешской лаборатории высших приматов в Ориндж-Парк во Флориде совершил исключительное медицинское открытие. Он выяснил, что память хранится не в специально отведенных для этого областях, а распределена и закодирована по всему мозгу не локализуясь в определенных его участках. Карл Прибрам и его коллега и учитель нейропсихолог Карл Лэшли это опытно доказали, несмотря на проведенные ранее исследования канадского нейрохирурга Уайлдера Пенфилда, утверждавшего обратное. (Wilder Penfield «The Mystery of the Mind: A Critical Study of Consciousness and the Human Brain» Princeton N.J.: Princeton University Press, 1975)

Лэшли занимался тем, что обучал крыс выполнять серию простых задач, например, выискивать кратчайший путь в лабиринте и запоминать его, затем он удалял различные участки их мозга и вновь заставлял проходить этот же лабиринт. Его целью было локализовать тот участок мозга, в котором хранилась информация о кратчайшем пути в лабиринте. К своему удивлению он обнаружил, что вне зависимости от того, какие участки мозга у крысы были удалены, и даже когда была критично нарушена ее моторика и пространственная координация – память о плане лабиринта нельзя было устранить. Описывая свои исследования, он признавал, что был этим крайне обескуражен: «Когда я пытался выявить локализацию памяти, мне порой начинало казаться, что это в принципе невозможно, поскольку было неясно, каким образом крысе удается запоминать информацию. Но результаты эксперимента наглядно фиксировали, что это происходит». (Karl Lashley «In Search of the Engram» in Physiological Mechanisms in Animal Behavior, Academic Press, New York, 1950)

В распоряжении Прибрама оказался огромный экспериментальный опыт, но проблема была в том, что он не знал, какой механизм или процесс мог бы дать объяснение этому явлению. В 1948 году ему предложили должность в Йельском Университете, где у него возникла гипотеза о том, что память в мозговой ткани каким-то образом равномерно распределена и закодирована. Дело в том, что никто из его пациентов с тяжелыми черепно-мозговыми травмами не терял после операции память полностью. И даже удаление височных долей – области, которую Пенфилд определил как отвечающую за селекцию информации – не приводила к провалам избирательной памяти. Однако стройного логичного объяснения, почему так происходит, где и как хранится информация в мозге, и как память возвращается, у него не было.

Однажды в середине 1960-х годов Прибрам прочел в журнале «Scientific American» статью, где описывались первые опыты построения голограммы. Статья поразила его – это был прорыв. Открытие голографического принципа не только было революционным само по себе, но и давало решение той головоломки, с которой ученый столько лет безуспешно боролся. Одно из явлений, лежащих в основе голограммы – интерференционная картина, возникающая в результате наложения двух и более волн. Эту конфигурацию, может создавать любая волновая активность – радио и аудио волны, свет и лазер, являющийся концентрированным когерентным источником света.

Лазерный луч расщепляется на два луча. Первый – отражается от поверхности изначального образа, после чего второй накладывается на свет отраженный от первого луча. В результате создается интерференционный образ, который записывается на носитель информации, например, голографическая фотография, получаемая на фотопленке. Трехмерность такого изображения удивительно реальна, можно обойти ее и увидеть со всех сторон под разными углами, как будто это настоящий объект.

Второе свойство голограммы – фрактальность, т. е. часть голографической картинки, содержит всю информацию о целом изображении. Если разделить ее на любое количество неравномерных частей, то каждая часть, освещенная лучом лазера, будет проявлять все изображение целиком. Именно эта особенность и взволновала Прибрама, он понял, что память – одна из центральных функций – имеет нелокальный фрактальный характер. И любой участок головного мозга содержит заархивированную информацию, которую при необходимости может сам раскодировать, и воссоздать как единый образ или подробный информационный массив.

Память не единственная функция головного мозга, в основе которой лежит голографический принцип – зрительная область, тоже имеет распределенный нелокальный характер. Ранее считалось, что существует взаимное соответствие между образом и тем как он проявлен в мозге. Прибрам доказал, что это не так. В течение семи лет, проводя опыты в Йельском университете, он измерял электрическую активность мозга у обезьян во время выполнения ими разных зрительных задач. Он не только не обнаружил соответствия между предметом и его изображением в мозге, но и не выявил никакой системы в активизации электродов: «Полученные результаты не согласуются с положением, что предмет проецируется на поверхности коры головного мозга как фотография». (Karl Pribram «Languages of the Brain» Monterey, Calif.: Wads worth Publishing, 1977)

Природа голограммы как целого, заключенного в части помогла понять ученому, почему удаление большей части оптических нервов или коры головного мозга критически не влияет на возможность выполнять сложные зрительные задачи. Если мозг считывает и затем кодирует информацию, как голограмму, то даже небольшая часть увиденного им ранее может быть восстановлена в полном объеме и в самом подробном виде. Также голографический принцип обработки зрительной информации объяснял отсутствие корреляции между внешним изображением и электрической активностью мозга, а также, каким образом мозг способен архивировать и кодифицировать значительные объемы информации в столь малом пространстве. Венгерский физик и математик Джон фон Нейман рассчитал, что в среднем в течение жизни человеческий мозг накапливает порядка 2.8 Х 10²⁰ бит информации, т.е. 280 000 000 000 000 000 000. Такое невообразимое количество информации никак не согласуется с классической картиной хранения памяти в головном мозге.

Показательно, что именно голограмма обладает важной способностью к хранению огромных массивов информации. Например, немного изменяя угол облучения фотопленки лазером, становится возможным запечатлеть множество изображений на одной и той же поверхности. Любой из этих образов может быть восстановлен и воспроизведен освещением поверхности пленки лазером под тем же углом, под которым производилась его запись. Используя данный метод на одном квадратном сантиметре фотопленки можно разместить столько же информации, сколько содержится в подробном каталоге, содержащем все картины Третьяковской художественной галереи. А на других, например цифровых носителях в сотни тысяч раз больше информации – все художественные произведения всех картинных галерей мира с аннотациями, комментариями и биографиями живописцев.

Голография также дала Прибраму ключ к пониманию способностей человека забывать и вспоминать ту или иную информацию в различные периоды времени. Например, если по небольшой поверхности фотопленки с записанной голограммой перемещать луч лазера, то на нем в непрерывной последовательности будут появляться и исчезать запечатленные образы. Прибрам предположил, что память есть не что иное как освещенные лучом сознания образы, ранее запечатленные на поверхности головного мозга. И когда мы не можем что-то вспомнить, это означает, что мы просто не можем найти правильный угол отражения, под которым данный образ был ранее запечатлен и теперь вызывается из памяти.

Также из голографии вытекает и аналогия, связанная с работой ассоциативной памяти, которую можно проиллюстрировать еще одним способом записи голограммы. Вначале свет лазерного луча одновременно отражается от двух объектов, например от окна и двери, после чего происходит наложение отраженных световых потоков от обоих объектов и их объединенная интерференционная картина записывается на фотопленку. Затем если осветить окно лазерным лучом и пропустить отраженный свет через запись на пленке – будет проецироваться трехмерное изображение двери, и наоборот, если то же самое проделать с дверью – появится голограмма окна. Это проясняет, как некоторые объекты вызывают в нашем мозге посторонние образы и рождают ассоциативный ряд, когда вкус или запах домашней пищи ассоциируются с летним отдыхом на даче, а вид старых игрушек пробуждает в нас забытые воспоминания из детства.

В 1970 году физик Петер Ван Хеерден сотрудник Polaroid Research Laboratories в Кембридже предположил в научной статье для британского журнала «Nature», что в основе феноменальной способности человеческого мозга моментально определять знакомые образы лежит голографическое распознавание. Эта способность – узнавать знакомых в толпе или любимые мелодии с первых нот – также основана на голографических свойствах мозга, заключающихся в мгновенной обработке огромного массива информации. (Pieter van Heerden «Models for the Brain», Nature 227, July 25 1970) Принцип, объясняющий голографическое распознавание доказывает метод известный как интерференционная голограмма, когда объект повторно сопоставляется через голографическую пленку, уже содержащую его первоначальный образ. При этом любая черта объекта, изменившаяся по сравнению с его запечатленным изображением, будет иначе отражать свет, и наблюдателю сразу становится видно, что изменилось, а что сохранилось в структуре объекта. Интерференционная голография оказалась настолько точным научным инструментом, позволяющим регистрировать малейшие изменения исследуемого объекта, что позже нашла свое практическое применение в области материаловедения. (Paul Pietsch «Shufflebrain: The Quest for the Hologramic Mind» Boston: Houghton Mifflin, 1981)

В 1972 году сотрудники Гарвардского университета Дэниел Поллен и Майкл Трактенберг выдвинули гипотезу, что голографическая теория мозга может объяснить эффект эйдетической или фотографической памяти. Ее обладателям требуются всего несколько мгновений для сканирования того, что необходимо запомнить, а для того чтобы воссоздать запечатленное в памяти они проецируют ментальный образ запомненного на воображаемый или реальный экран перед открытыми или закрытыми глазами. Проведя ряд исследований в области зрительного восприятия, ученые предположили, что некоторые люди имеют более рельефную память благодаря доступу к большим областям головного мозга, что позволяет им оперировать большими объемами информации, более подробно и за меньшее количество времени. (Daniel A. Pollen and Michael C. Tractenberg «Alpha Rhythm and Eye Movements in Eidetic Imagery», Nature 237, May 12 1972)

Научно доказано, что во взаимодействии между нейронами - нервными клетками мозга – принимает участие, как прочная мозговая ткань, так и свободное пространство внутри нее. Нейроны имеют древовидные разветвления, и когда электрический сигнал достигает их предела, далее в межмозговом пространстве он распространяется в виде электрических волн. Прибрам выдвинул теорию, что поскольку нейроны близко расположены друг к другу, то расходящиеся волны постоянно налагаются и тем самым непрерывно создают калейдоскоп интерференционных картин. В этом и заключена суть работы нашего мозга: «Голографический принцип неизменно фигурирует в волновой природе взаимодействия нервных клеток головного мозга». (Daniel Goleman «Holographic Memory: Karl Pribram Interviewed by Daniel Goleman» Psychology Today 12, №9, February 1979)

Прибрам уверен в том, что голографическая модель также проливает свет на нашу способность передавать навыки от одной части тела к другой. Попробуйте выписать свое имя в воздухе с помощью левого локтя, и вы обнаружите, что это довольно просто сделать, хотя, скорее всего вы этим никогда раньше не занимались. Для классической науки такая способность загадочна и мало объяснима, так как считается, что различные области мозга – например, часть управляющая движением локтя – способны выполнять только запрограммированные задачи, т.е. зафиксированные после того, как повторное обучение вызовет соответствующие соединения нервных клеток. Однако Прибрам предполагает, что мозг кодирует и архивирует весь объем информации содержащейся в памяти, включая моторные навыки в виде интерференционных волновых форм, что объясняет высокую оперативность его работы и способность быстро переносить архивную информацию из одного места хранения в другое. Тот же процесс объясняет, каким образом мы узнаем знакомое лицо в толпе, независимое от того, под каким углом мы увидели его – когда мозг запомнил и преобразовал объект во внутреннюю объемную голограмму, он способен повернуть и изучить ее со всех сторон.

Чувство любви, голода, ярости и т.д. – это внутренняя реальность, в то время как звуки, свет, запахи и т.п. – реальность внешняя. Нет полной ясности, как мозг проводит различие между внутренним и внешним миром. Прибрам отмечает, что когда мы смотрим на человека, его образ в действительности находится на поверхности сетчатки нашего глаза, однако мы не воспринимаем его как образ в нашем мозге, мы воспринимаем его как внешний образ реального человека. Сходным образом, когда, например, ушиблен палец, мы испытываем реальную боль в самом пальце. На самом же деле боль представляет собой нейрофизиологический процесс, протекающий внутри мозга. Каким образом происходит обработка данных и их сортировка на внутренние и внешние объекты и раздражители до конца непонятно. Однако способность создавать иллюзию того, что вещи находятся там, где их нет, и есть главное свойство голограммы. Голограмма имеет видимую пространственную протяженность и объем, но попытка провести по ней рукой не увенчается успехом и никакой прибор не обнаружит энергетической аномалии или материи на месте голограммы. Так происходит потому, что это виртуальный образ, обладающий не большей реальностью, чем отражение в зеркале. И подобно тому, как образ в зеркале расположен на плоскости амальгамы, фактическое нахождение голограммы всегда будет расположено на поверхности ее носителя – фотопленке, диске и т.д.

Доказательство того, что мозг способен создавать иллюзию протекания внутренних процессов, было получено нобелевским лауреатом в области физиологии Георгом фон Бекеши. В ряде экспериментов, проведенных в конце 60-х годов со слепыми перципиентами, он располагал источники механической вибрации у них на коленях, затем в разных пропорциях попеременно изменял уровень ее интенсивности. В процессе испытуемым начинало казаться, что источник вибрации перемещается с одного колена на другое, хотя этого не происходило. Также Бекеши обнаружил, что может вызывать у них ощущение, что предметы находятся в пространстве между коленями. В итоге он показал, что люди способны не только локализовать вибрацию в прилегающем пространстве, но и ощутить предметы, не имея этому объективного физического подтверждения, т.е. сенсорных рецепторов. По мнению Прибрама, работа Бекеши согласуется с его голографической моделью, показывая, как интерферирующие волновые фронты или в данном случае источники механической вибрации помогают мозгу локализовать свое восприятие вне физических границ тела. Этот же процесс может объяснить и фантомные боли у инвалидов голографической памятью ампутированных конечностей, записанной в интерференционной картине головного мозга.

Дата добавления: 2015-07-11