Как и Гельмгольц, Грегори стремился подчеркнуть, что гипотезы, выдвинутые нашей системой восприятия, не обязаны быть сознательными предположениями — конкретными мыслями, фразами, звучащими в нашей голове и описывающими, как, по нашему мнению, выглядит мир. Он предположил, что однажды удастся дать другое, непропозициональное описание процесса, с помощью которого мозг строит гипотезы, — основанное на концепциях математики и вычислительной техники. И оказалось, что он был прав.
Байесовский мозг
Сейчас психологи и нейробиологи обращаются к математике, чтобы понять, как мозг формирует гипотезы и вычисляет выводы. Одной из идей, преобразивших современную нейробиологию, стало предположение, что наш мозг на самом деле байесовский.
Это название дано в честь далекого предтечи теории вероятностей Томаса Байеса. Преподобный Байес жил в XVIII веке, и его круг интересов мог показаться необычным для священника. Он стремился разобраться в азартных играх вроде бросания монеток и костей, а также оценить вероятность разных результатов. Поэтому, наверное, не стоит удивляться, что он разработал ряд математических правил, которые и сейчас помогают нам количественно оценить вероятность тех или иных событий.
Байеса прославила названная в его честь теорема, которая утверждает, что, выдвигая гипотезы по поводу окружающего мира, мы не должны полагаться только на входящие данные[11]. Любые данные, которые мы получаем, должны быть сопоставлены с имеющимися знаниями о том, что может быть правдой, — то есть с нашей оценкой априорной вероятности.
Из-за нашего стандартного понимания того, что такое рациональное мышление, это утверждение может противоречить интуиции: если мы мыслим ясно, то должны в первую очередь сосредоточиться на получаемых данных, а не опираться на имеющиеся воззрения, разве нет? Но если немного поразмыслить, то вероятностный метод мышления окажется крайне полезным.
Представьте, что вы ночью смотрите на звезды. Вдруг по небу проносится что-то похожее на летающую тарелку — вот она здесь, а вот ее уже и нет. Что вы должны подумать? Если опираться только на данные, все выглядит так, словно у вас только что произошел близкий контакт с неземной жизнью. Однако у вас есть не одни свежие визуальные данные. Например, вы можете знать, что как раз сегодня вечером на орбиту должны выводить новый спутник, и он вполне может пролететь именно там, где вы его увидите. Или вы вспомните, что несносному соседскому мальчишке подарили на день рождения квадрокоптер, который он любит запускать по ночам. Эти уже имеющиеся варианты снижают вероятность того, что вы на самом деле увидели в ночном небе инопланетянина. С байесовской точки зрения, ваши выводы должны основываться на том, какое событие наиболее вероятно. Так что звонить в НАСА рановато.
Байес и его последователи обычно не интересовались человеческим разумом как таковым. Законы теории вероятностей — нормативные, а не описательные: они говорят нам, как мы должны думать, и далеко не факт, что они описывают то, как мы реально думаем. Но одна из самых соблазнительных идей современной нейробиологии такова: наш мозг на самом деле устроен так, что применяет или аппроксимирует именно байесовские рассуждения, которые превозносят математики: он интерпретирует все входящие данные, основываясь на собственной гипотезе о том, как, скорее всего, устроен мир.
Один из главных сторонников этой идеи — Карл Фристон. Созданная им модель мозга указывает на недооцененное свойство наших нейронных контуров и сетей: информация в нашей голове движется не только «вперед», в направлении от простого сенсорного анализа к более абстрактному мышлению. Она течет и «назад» — от высших отделов мозга к низшим[12].
Подобная архитектура создает мозг, который ведет себя точно как ученые. Обобщенные гипотезы о мире, хранящиеся в высших отделах мозга, могут проецироваться обратно на низшие отделы. Эти спроецированные гипотезы, в которых содержатся прежние теории и предположения, формируют нашу интерпретацию ненадежных и неоднозначных данных, получаемых органами чувств. Наше восприятие превращается в байесовский вывод, в котором объединяются входящие данные и существующие воззрения. Мы видим беспорядочные ломаные линии своих измерений сквозь призму теории, уже созданной нашим мозгом.
Камера, редактирующая свои снимки
Но если мы смотрим сквозь призму гипотез, значит, наш мозг может начать видеть то, что его инструменты даже не измеряли. Один из возможных способов это продемонстрировать — показать мозгу изображение вроде такого:
При виде иллюзии, известной как треугольник Канижа, большинству людей кажется, словно они видят белый треугольник, наложенный на три черных круга. Но его на самом деле нет. Его стороны — просто пустое пространство. Треугольник лишь подразумевается. Это лучшая догадка вашего мозга о том, что на самом деле изображено.
Если вы посмотрите на эту иллюзию, сидя в МРТ-сканере, то, наблюдая за активностью вашего мозга, мы увидим, что обобщенная гипотеза («я вижу треугольник») проецируется обратно в ваш визуальный центр[13]. Именно поэтому вы видите стороны треугольника, хотя на самом деле их нет.
В частности, мы можем заглянуть в отдел мозга, который называется зрительной корой. Она играет ключевую роль в восприятии визуального мира. Обычно мы считаем, что этот отдел мозга занимается измерениями. Его нейроны подключены к вашим глазам, и когда на сетчатку попадают определенные паттерны света, они же должны воссоздаваться и в зрительной коре — примерно как на камере, которая воссоздает падающий на нее свет в качестве изображения на снимке.
Но если мы запишем активность зрительных нейронов мозга, то увидим, что они не просто показывают данные измерений инструмента, добросовестно воссоздавая паттерны света, попавшего на сетчатку. Их активность редактируется, исправляется и переформируется, чтобы ваш мозг видел то, что ему кажется, а не просто нефильтрованный сигнал. Если мы посмотрим на вашу зрительную кору, когда вы изучаете иллюзии вроде треугольника Канижа, то увидим, что нейроны, отвечающие за пространство вдоль воображаемой фигуры, все равно срабатывают, хотя в этом участке визуального пространства нет ничего, что зрительные нейроны на самом деле способны увидеть[14]. Нейроны словно знают, что здесь должна быть сторона, хотя измерения ее и не показали.
Подобное поведение отдельных нейронов сообщает нам нечто очень глубокое. Поскольку они не могут на самом деле ничего «видеть» в своих входящих данных, их срабатывание вызвано знаниями об окружающем мире, которые хранятся в другой области мозга. Иными словами, такие результаты говорят нам, что ваш мозг в целом занимается выработкой гипотез о том, как устроен мир.