Природа познавательных способностей человека: Нейроинформатика мозга

ПРИРОДА ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА: НЕЙРОИНФОРМАТИКА МОЗГА

В.Я. Сергин, д.ф.-м.н., заслуженный деятель науки РФ, ведущий научный сотрудник Лаборатории нейронных сетей Тел.: 8

The research and educational program is designed to improve on conceptual knowledge of the nature and neuronal mechanisms of perception, consciousness, discursive thinking, imagination, intuition and others higher functions of human brain.

Введение

В настоящее время мир переживает технологическую революцию, вызванную воплощением идей, методов и технических средств информатики, которая охватила все виды человеческой деятельности и породила новое явление цивилизации - глобальное информационное общество. Быстро изменяющийся мир порождает новые требования к каждому человеку. Возникают вопросы о способностях человека жить в информационном обществе, эффективно работать и вносить творческий вклад в развитие этого общества. Ответы на эти жизненно важные вопросы кроются в природе познавательных способностей человека и свойствах человеческого разума. Знания возможностей человеческого мозга, способностей к восприятию, обучению и творческой деятельности становятся как никогда актуальными.

Предлагается программа фундаментальных исследований, целью которой является получение нового концептуального знания о природе и нейронных механизмах восприятия, сознания, рассудочного и образного мышления, интуиции и других высших функций человеческого мозга. Ее можно рассматривать и как образовательную программу, имеющую целью вовлечение студентов, аспирантов и молодых ученых в передовые исследования современной науки об информатике мозга и природе познавательных способностей человека. В образовательном отношении программа пред-

полагает изучение минимального объема данных по физиологии и анатомии мозга. Но этот минимальный объем относится к тем данным, которые являются наиболее важными для формирования концептуального знания о природе и нейронных механизмах высших функций мозга. Чтение курса лекций студентам психологам и математикам по этой программе на протяжении нескольких лет вызывало неизменный интерес и оказало существенное влияние на интеллектуальный статус слушателей.

Программа исследований базируется на синтезе современных данных о мозге и имеет целью получение нового знания о природе, системной организации и нейронных механизмах высших психических функций человека. Такие знания полезны каждому человеку для понимания собственных познавательных и творческих перспектив. Например, было бы полезно знать, каковы наши собственные свойства и информационные возможности как деятелей, которые разрабатывают, внедряют или используют информационные технологии.

Более глубокие знания о природе и механизмах познавательных способностей человека необходимы для формирования современных образовательных программ, более эффективных методов обучения и воспитания, а также разработки новых форм организации общества и отношений между людьми в процессах трудовой деятельности, повседневной жизни, развлечений и отдыха.

Планируется публикация серии статей по ключевым разделам программы, отражающих современное состояние исследований и новейшие достижения в области концептуального знания о нейронных механизмах высших функций человеческого мозга. Первая статья этой серии, посвященная восприятию человека, публикуется в данном

номере журнала. Списки литературы публикуемых статей можно рассматривать как рекомендуемую литературу для образовательной программы. В статьях будут содержаться также сноски на работы, опубликованные в журналах по нейрофизиологии, экспериментальной психологии, нейроинформатике и других специализированных изданиях. Списки литературы статей, опубликованных в специализированных изданиях, можно рассматривать как стартовую литературу для самостоятельных исследований.

Тема 1. Организация головного мозга человека

Основные анатомические структуры мозга. Топографическая проекция тела на кору головного мозга. Сенсорные области коры и сенсорные модальности. Топографическая проекция окружающего мира на кору: зрение, слух, обоняние, осязание.

Структура и функции нейрона. Нейронные колонки и специализированные области коры. Пространственно-когерентные колебания нейронной активности, формирующие высоко упорядоченные отображения. Специфические паттерны электрической активности и сенсорные категории.

Тема 2. Восприятие окружающего мира

Нейронные структуры восприятия. Зрительная система. Функциональная специализация зрительных областей коры. Иерархия уровней обработки зрительной системы и рецептивные поля нейронов.

Биологические (сенсорные и моторные) категории как специфические характеристики взаимодействия организма с предметным миром. Восходящие сенсорные пути. Объемлющие сенсорные характеристики, выражающие адаптивно значимые целостности. Иерархия объемлющих характеристик как путь от восприятия физических к формированию семантических характеристик.

Тема 3. Системная организация восприятия

Обратные связи из высших ассоциативных областей коры на нижележащие уровни. Нейронные механизмы стимуляции сверху. Процессы взаимодействия восходящего сенсорного возбуждения и нисходящей стимуляции.

Выделение значимых объектов из фона. Восприятие двусмысленных изображений. Целостность и инвариантность восприятия. Природа долговременной памяти. Восприятие сенсорного объекта как процесс само-

организации нейронных структур.

Природа субъективности восприятия. Нейронные структуры, физиологические процессы и психические феномены как различные описания единой системы восприятия. Компьютерная модель распознавания сенсорных объектов.

Тема 4. Нейронные механизмы сенсорного осознания

Проблема сознания. Нейронные механизмы сенсорного осознания: процессы автоотождествления. Автоотождествление как процесс представления данных в явной форме. Теоретически необходимые свойства осознания, порождаемые циклическим механизмом автоотождествления.

Сопоставление теоретических предсказаний с психологическими, электрофизиологическими и анатомическими данными. Нейронные механизмы психических феноменов восприятия: порог различения последовательных событий, перцептивный момент, обратная маскировка, кажущееся движение и др. Временные и частотные характеристики сенсорного осознания.

Тема 5. Сознательное восприятие

Эволюционное происхождение механизмов автоотождествления. Организация процессов сознательного восприятия. Сопоставление модели с экспериментальными данными. Роль циклических процессов автоотождествления в когерентном восприятии окружающего мира.

Природа ультракратковременной (ико-нической, эхоической) сенсорной памяти. Формирование сенсорных образов. Символьное отображение предметного мира. Природа ощущений. Взаимодействие неосознаваемого и сознательного восприятия. Рефлекс и сознание. Проекция собственного знания субъекта на окружающий мир. Что же мы видим в окружающем мире?

Тема 6. Природа мысли и дискурсивного мышления

Мысль как осознание результатов операционной активности мозга. Структура процесса порождения мысли. Без образные и без словесные мысли. Уровни понимания результатов операционной активности мозга. Данные психологов Вюрцбургской школы.

Механизм сенсорно-моторного повторения. Вербальное и зрительное повторение. Частота повторения и объем рабочей памяти. Магическое число Миллера. Природа кратковременной (рабочей) памяти. Время

Наука и образование

выборки из долговременной и кратковременной памяти. Сенсорно-моторное повторение как нейронный механизм дискурсивного мышления.

Тема 7. Механизмы рассудочного и образного мышления

Вербальное повторение как физиологический механизм рассудочного мышления. Природа рациональности и логичности рассудочного мышления. Роль программного аппарата моторной системы в формировании однозначной связанной последовательности мыслей.

Зрительное повторение как физиологический механизм воображения и образного мышления. Построение мысленных образов. Отличия мысленных образов от сенсорных образов восприятия. Нейронная организация процессов порождения когерентного мысленного образа. Формирование психического мира субъекта: обозреваемая и управляемая череда мыслей и образов. Природа и механизмы рефлексии.

Тема 8. Природа человеческого разума: две машины мышления в одном мозге

Два типа машин мышления: дискурсивные и интуитивные процессы. Оценка информационной мощности сознательной и неосознаваемой обработки данных. Модель взаимодействия сознания с неосознаваемыми процессами. Структура творческого процесса.

Природа и механизмы интуиции: система распознавания результатов операционной активности мозга. Сопоставление модели с психологическими данными. Интуиция как непосредственное усмотрение истины. «Внутренний голос» и мистические заблуждения (Сократ, Помпилий, Жанна д'Арк).

Эмоции как качественная оценка внутренних состояний и внешних ситуаций. Критерий красоты.

Тема 9. Гипноз, медитация и «магические практики»

Сенсорно-моторное повторение как рефлекс. Внутренний диалог, состояния безмолвия и «магические практики». Физио-

логические условия достижения «состояния безмолвия».

Гипноз и внушение. Нейронные механизмы прекращения ощущений. Внушенная анальгезия, слепота и глухота. Речевой канал управления: механизмы внушенных галлюцинаций. Зависимость внушаемости от половых, возрастных и профессиональных признаков. Самовнушение.

Роль механизмов сенсорно-моторного повторения и автоотождествления в «измененных состояниях сознания». Физиологические условия медитации. Медитация как практика использования аппарата сознания для проникновения в свой собственный внутренний мир. Процедуры медитативной практики. Сопоставление теоретической модели с переживаниями практикующих медитацию и данными электрофизиологии.

Тема 10. Эволюция мозга

Исследовательский инстинкт высших млекопитающих. Взрывообразный рост не-окортекса и фронтальной коры у Ношш^ Эволюция мозга человека по данным антропологии (неандерталец, кроманьонец и современный человек). Связь лобных долей мозга с дискурсивным и образным мышлением. Деградация задних сенсорных областей коры, снижение сенсорных способностей и способностей к «внутреннему видению». Половая дифференциация психических способностей: специфические свойства женской и мужской психики.

Тема 11. Факторы деградации и психология вырождения

Факторы деградации: алкоголь, наркотики, межрасовые браки. Естественный отбор как фактор эволюции и искусственный отбор как фактор деградации. Психические болезни как результат деградации и вырождения. Комплекс неполноценности и воля к власти. Мания величия и мания преследования. Революционеры, преобразователи природы и создатели «нового человека». Сексуальные извращения как объективная физиологическая мера вырождения.

* * *