Понимание человеческого мышления может помочь избежать худших последствий

Анастасия Макарьева

О человеческом мышлении и долголетии
Почему мы не проживем долго, если передадим управление роботам (оригинал ниже)
26 августа

Концепция биотической регуляции по своей сути является междисциплинарной и основывается, среди прочего, на исследованиях в области энергетики жизни (краткий обзор и список публикаций смотрите здесь). Большая часть этой работы предшествовала созданию биотического насоса, который с тех пор стал нашим основным направлением. Однако понимание того, как природные экосистемы делают Землю пригодной для жизни и как мы можем избежать вмешательства в нее, не может быть достигнуто в рамках какой-либо одной дисциплины.

Сегодня я хотел бы обсудить, как удивительная продолжительность жизни людей — примерно в три-четыре раза превышающая продолжительность жизни млекопитающих аналогичного размера, не относящихся к приматам, — может помочь объяснить природу человеческого мышления и его влияние на окружающую среду. Это включает в себя объяснение того, почему крупные открытия обычно совершаются отдельными людьми, а не группами, почему недальновидность на самом деле может сократить нашу жизнь и почему мы гораздо менее экологичны, чем другие виды в биосфере.

Люди живут долго. Данные о максимальной зарегистрированной продолжительности жизни из AnAge Build 15, загруженные с сайта https://genomics.senescence.info/download.html#anage Обратите внимание, что летучие мыши также живут долго (как и птицы, здесь не показаны). Полет должен быть чем-то особенным с интеллектуальной точки зрения.

В двух словах, идея заключается в следующем. Хотя большинство клеток организма способны к регенерации благодаря практически бессмертной ДНК, которая несет в себе инструкции, память, хранящаяся в мозге, отличается. Она не закодирована в дискретных, поддающихся точному копированию единицах, поэтому дублирование клеток мозга, то есть выращивание их заново, приведет к стиранию информации. Как только клетки мозга умирают, умирает и человек.

Единственный способ продлить срок службы памяти — это постоянно копировать ее во множество относительно независимых модулей памяти в мозге. Человек остается жив до тех пор, пока функционирует хотя бы один модуль памяти, содержащий полный набор необходимой информации. Точно так же, как ожидаемая максимальная продолжительность жизни в группе превышает среднюю продолжительность жизни отдельного человека, эта внутренняя избыточность повысит общую сохранность человеческой памяти и тем самым продлит человеческую жизнь.

Таким образом, мышление — это процесс обмена и копирования информации между этими модулями памяти. Поскольку этот процесс является аналоговым, а не цифровым, в процессе обмена могут возникать новые связи, иногда приводящие к научным открытиям.

Если мы примем простую модель экспоненциальной смертности, то для объяснения того, почему люди живут примерно в четыре раза дольше млекопитающих аналогичного размера, потребуется около 50 таких модулей памяти (не случайно, число, близкое к показателю Данбара). Это отражает количество внутренних “я”, которые вместе стремятся сохранить нам жизнь. Мышление — это то, что продлевает нашу жизнь.

Главная проблема жизни
Иногда говорят, что ничто в биологии не имеет смысла иначе, как в свете эволюции. В рамках биотической регуляции это утверждение сравнимо с утверждением, что в изменении климата не имеет значения ничего, кроме накопления CO₂. На самом деле главная задача жизни заключается не в том, как эволюционировать — это редкое событие, которое происходит для вида только раз в несколько миллионов лет, — а в том, как сохранить необычайную сложность жизни от постоянного превращения в хаос, что является ежедневным, рутинным процессом.

Генетическая информация, содержащаяся в жизни, распадается относительно медленно: ошибки при копировании ДНК происходят примерно раз в десять миллиардов «букв», что позволяет предположить, что для полного разрушения потребовались бы миллионы или даже миллиарды лет. Однако жизнь также зависит от информации, хранящейся в негенетической памяти. Вопрос в том, как можно стабилизировать такого рода информацию?

Почему у растений нет головок?
Функционирование растений и грибов, которые не передвигаются, определяется наследственной генетической информацией, закодированной в молекулах ДНК. В отличие от этого, все животные, которым приходится передвигаться в поисках пищи, обладают, кроме того, негенетической памятью, накопленной в течение их жизни. Для передвижения требуется память.

Информация из памяти накапливается со скоростью, намного превышающей скорость деления клеток. Следовательно, носителями информации из памяти должны быть определенные молекулярные структуры, точно так же, как молекулы ДНК являются носителями генетической информации. До сих пор неизвестно, какие молекулярные агенты в мозге отвечают за накопление негенетической информации в памяти. Масса молекулярных носителей запоминающей информации в мозге может быть настолько же меньше массы всего мозга, насколько масса макромолекулы ДНК меньше массы одной клетки, то есть в тысячу раз. Эта негенетическая информация памяти, которая сильно различается у представителей всех видов животных и людей, включая однояйцевых близнецов, составляет то, что обычно называют душой индивидуума.

Запоминающая информация усваивается животным в процессе взаимодействия с окружающей средой с помощью таких органов чувств, как зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Эти органы соединены нейронными «проводами» с хранилищем памяти, которое, чтобы свести к минимуму риск повреждения этих связей, должно располагаться как можно ближе. Таким образом, у большинства подвижных животных все органы чувств расположены рядом с хранилищем памяти, мозгом, в особой части тела животного — голове. Память животного формируется на протяжении всей его жизни и разрушается после его смерти. Организмы неподвижных видов, такие как грибы и растения, не накапливают негенетическую информацию в течение своей жизни, не нуждаются в голове и не имеют ее.

Культура как коллективная негенетическая память человечества
Человек отличается от всех других животных своей уникальной способностью передавать информацию, накопленную в течение жизни, в память будущих поколений, формируя тем самым общее культурное наследие.

Хотя у некоторых видов животных можно обнаружить рудиментарные формы культуры, они не дают явного преимущества перед теми, которые полагаются исключительно на генетическую информацию. Например, птицы не учат свое потомство строить гнезда. Напротив, человеческая культура позволяет накопленным знаниям пережить человека, продолжая существовать в памяти других людей. В этом смысле часть человеческой души, в отличие от души животных, бессмертна, что составляет основу многих религиозных представлений о загробной жизни. Однако что действительно бессмертно, так это память о выдающихся личностях, оставивших неизгладимый след в человеческой культуре. Память о Гомере, Архимеде, Леонардо да Винчи, Моцарте, Бетховене, Пушкине, Чехове, Ньютоне, Максвелле и Эйнштейне пережила века. Часто кажется, что эти люди все еще среди нас, живут рядом с нами как современники.

Информация в памяти может накапливаться только в результате взаимодействия индивида с окружающей средой, в том числе с другими представителями того же вида. Во время сна или бессознательных состояний память не взаимодействует с окружающей средой и, следовательно, не получает новой информации. Однако человек может в любой момент обработать информацию, уже хранящуюся в памяти, без вмешательства извне, что приведет к научным открытиям или созданию музыкальных, литературных и художественных произведений. Этот внутренний процесс мы называем мышлением. Он может происходить независимо от любого взаимодействия с внешним миром.

Но как на самом деле происходит мышление? Существует ли оно у других животных или это уникальная способность человека?

Память и продолжительность жизни отдельных особей в популяциях животных
Многие ткани нашего организма регулярно обновляются путем деления клеток. Однако нервные клетки мозга, которые служат хранилищем памяти, не делятся — если бы они это делали, сохраненная информация была бы потеряна. (Интересно, что клетки сердца также очень плохо регенерируются — менее 1% в год в течение жизни, — и большинство наших кардиомиоцитов, как и нейронов, остаются с нами на протяжении всей жизни. Теоретически, сердце может также служить хранилищем индивидуальной памяти.) Таким образом, продолжительность жизни всех двигательных животных ограничена продолжительностью жизни нервных клеток в их мозге. Поскольку память передается молекулярными структурами внутри этих клеток мозга, разрушение памяти должно происходить по тем же статистическим законам, которые управляют радиоактивным распадом возбужденных состояний в атомах, молекулах и атомных ядрах, что со временем приводит к постепенной потере памяти.

Согласно этому закону, число оставшихся возбужденных молекулярных состояний связано с периодом полураспада t₂, который представляет собой время, необходимое для того, чтобы число возбужденных молекул уменьшилось вдвое. После того, как начальное число возбужденных молекул N уменьшается наполовину, оставшаяся половина снова уменьшается вдвое за тот же период полураспада T₂ и так далее. То есть уменьшение начального числа возбужденных молекул N происходит в геометрической прогрессии вида:
N(t) = N × 2(–t/t₂)

Гибель особей у большинства видов животных в естественных условиях может происходить аналогичным образом. Это соответствует смертности, не зависящей от возраста. Предупреждение: Фактическая смертность более сложна и зависит от возраста и условий жизни (например, в дикой природе или в неволе). Многие виды животных и растений имеют специальную генетическую программу, ограничивающую продолжительность жизни особи. Например, у однолетних растений и многих насекомых в зонах с умеренным климатом, где наступает зима, все особи живут менее одного года, а затем все сразу умирают. Между тем близкородственные виды того же размера в тропиках могут жить много лет. Здесь мы обсудим экспоненциальный спад ради его концептуальной простоты.

Если вы выберете большую группу животных, то через определенное время половина из этой группы останется в живых. После этого, спустя такое же количество времени, четверть исходной группы остается в живых, и так далее. Вместо периода полураспада можно считать время, за которое размер группы уменьшится в 3 или 4 раза. Такое время будет больше, чем период полураспада. Средняя продолжительность жизни особей в группе, равная сумме продолжительности жизни всех особей, деленной на размер группы, совпадает со временем, за которое размер группы уменьшится на e = 2,71828… ≈ в 3 раза. Число е, лежащее в основе натуральных логарифмов, было введено швейцарским математиком Леонардом Эйлером (1707-1783), который сделал многие из своих открытий, живя и работая в Санкт-Петербурге, Россия. Экспоненциальная функция ex — это единственная функция, которая не изменяется при дифференцировании и интегрировании. Период полураспада группы животных пропорционален (с коэффициентом 0,7) средней продолжительности жизни особи данного вида. Если эта средняя продолжительность жизни составляет, например, 15 лет (период полураспада — 10 лет), то в популяции животных можно встретить особей в возрасте 20 лет, но их будет в два раза меньше; особей в возрасте 30 лет, но в четыре раза меньше; и даже особей в возрасте 40 лет лет — их будет в восемь раз меньше. Особей в возрасте 100 лет у вида со средней продолжительностью жизни 15 лет должно быть в тысячу раз меньше, т.е. они практически не встречаются в популяции.

Продолжительность жизни человека и разница между людьми и животными
Средняя продолжительность жизни человека примерно в четыре раза превышает среднюю продолжительность жизни всех других млекопитающих (не относящихся к приматам) аналогичного размера тела. Хотя средняя продолжительность жизни человека составляет около 80 лет (с соответствующим периодом полураспада около 60 лет), практически нет людей, которые жили бы вдвое дольше (120 лет), не говоря уже о трехкратной (180 лет) или четырехкратной (240 лет) продолжительности жизни.

Энергетические затраты мозга, то есть мощность, которую он потребляет на единицу массы, в несколько раз выше, чем в среднем по человеческому организму (хотя сердце и почки еще более метаболически активны). Такая высокая потребность в энергии объясняет, почему мы можем выдерживать морозы с открытым лицом, в то время как все остальное тело тщательно укутано. Это также объясняет, почему при физической нагрузке голова потеет больше, чем другие части тела. Короче говоря, работа мозга — это очень энергоемкий процесс. Нервные клетки человеческого мозга структурно и энергетически идентичны клеткам других млекопитающих.

Использование глюкозы нейронами разных видов в единицу времени в зависимости от плотности нейронов, согласно Геркулано-Хоузелу (Herculano-Houzel, 2011), который пришел к следующему выводу: “Самое главное, что межвидовое сравнение средних энергетических затрат на один нейрон, определенных таким образом, показывает, что эти затраты незначительно зависят от размера мозга, размера нейронов, или количество нейронов. Скорее, это говорит о том, что внутри таких структур, как кора головного мозга и мозжечок, нейронам у разных видов выделяется фиксированный запас энергии, независимо от их размера. …Эти результаты показывают, что, по-видимому, замечательное использование мозгом, составляющим всего 2% массы тела, 20% всего энергетического баланса организма, объясняется просто большим количеством нейронов”. Следовательно, скорость распада информации, хранящейся в этих похожих нейронах, также должна быть одинаковой. Но почему же тогда продолжительность жизни отдельного человека не подчиняется тому же закону полураспада, что и у других млекопитающих? Как может средняя продолжительность жизни человека быть в четыре раза больше?

Ответ на эти два вопроса можно найти, если принять следующую точку зрения:

Популяция млекопитающих, отличных от человека, по сути, представляет собой набор отдельных мозгов.
Продолжительность жизни каждого мозга совпадает с продолжительностью жизни животного и распределяется в соответствии с законом экспоненциального убывания. Однако у человека мозг функционирует как совокупность автономных модулей памяти, каждый из которых эквивалентен одному мозгу животного и содержит полный набор запоминаемой информации.

Эти автономные модули памяти разлагаются в соответствии с тем же принципом полураспада. И все же, пока в человеческом мозге остается хотя бы один неповрежденный модуль, несущий полную (или почти полную) память, человек остается жив. Теперь нетрудно подсчитать начальное количество автономных модулей памяти, необходимых для увеличения средней продолжительности жизни человека в четыре раза по сравнению со сроком жизни животного, имеющего только один модуль памяти.

Пусть τ (tau) — средний срок службы одного модуля памяти (эквивалентный сроку службы мозга животного).

Для животных τ равно средней продолжительности жизни особи. Для людей средняя продолжительность жизни T = 4τ.
Время τ — это период, в течение которого численность группы новорожденных животных — или, что эквивалентно, модулей памяти животных — уменьшается в 2,7 раза. Пусть N — количество автономных областей мозга в начале жизни человека. К концу жизни, из–за распада, это число уменьшается до 1: 1 = N × e(-4τ/τ). Из этого мы находим N ≈ 50. Таким образом, человеческий мозг должен содержать около 50 независимых модулей памяти, чтобы увеличить продолжительность жизни в четыре раза по сравнению с другими млекопитающими, у которых, по нашему предположению, только один.

Сложная организация живых систем постоянно поддерживается за счет постоянных затрат энергии, которая восстанавливает разрушающиеся структуры организма. Например, наша кожа заживает после порезов, восстанавливая свое первоначальное состояние, включая уникальные отпечатки пальцев. Однако дегенерация мозга, который по своей природе не поддается восстановлению, делает биологически бессмысленным предотвращение или замедление разрушения других частей тела у животных. Метаболизм организма просто обеспечивает то, что организм не разлагается быстрее, чем необратимый износ мозга. В ходе эволюции человека появление автономных модулей памяти, отвечающих за мышление, не повлияло на скорость распада остальных частей тела. Продолжительность жизни ранних нецивилизованных людей (за исключением более продолжительного детства) по-прежнему соответствовала тому же периоду полураспада, который наблюдается у животных. Средняя продолжительность жизни человека оставалась относительно короткой.

Только с появлением современного образа жизни, который освободил людей от тяжелой физической работы, дегенерация других систем организма смогла замедлиться, чтобы соответствовать темпам угасания мозга. В результате люди начали достигать общего максимального возраста, после которого наступает внезапная смерть. Напротив, любое значительное увеличение средней продолжительности жизни двигательных млекопитающих, отличных от человека, с помощью медицины в значительной степени невозможно, поскольку их жизнь ограничена долговечностью незаменимых нервных клеток мозга, которые хранят всю информацию в памяти в единственной, невосстановимой копии. Между тем, организмы, которые не слишком полагаются на пожизненную память, такие как растения или неподвижные животные, в принципе, могут быть биологически бессмертными, по крайней мере, в те периоды времени, когда генетическая деградация ДНК незначительна.

Природа мышления
Таким образом, мозг молодого человека эквивалентен объему мозга 50 млекопитающих аналогичного размера. Каждый автономный модуль памяти должен содержать всю необходимую информацию. Любая информация, которую человек получает из окружающей среды через органы чувств, должна распределяться между всеми этими автономными модулями мозга. Этот процесс распространения информации может происходить непрерывно и независимо от контактов с внешним миром. В ходе этого распространения могут быть обнаружены связи между различными типами информации, что приведет к научному и культурному пониманию. Именно этот процесс копирования информации и обмена ею между автономными модулями памяти и есть то, что мы называем мышлением.

Эта концепция мышления помогает объяснить уникальный для человека феномен накопления культурных знаний. Как только мозг научится копировать информацию и обмениваться ею между своими собственными модулями памяти, не будет иметь большого значения, происходит ли обмен информацией внутри одного мозга или между отдельными людьми. Таким образом, привычка делиться информацией и получать ее от других стала отличительной чертой нашего вида.

Таким образом, мы приходим к выводу, что мышление в вышеуказанном смысле является уникальной человеческой чертой. Другие млекопитающие, имеющие только один модуль памяти, не обладают им.
Любые элементы памяти, закодированные в молекулярных структурах, подвержены случайному распаду. Разрушение и потеря элементов памяти, необходимых для выживания животного, в конечном счете приводят к его гибели. Например, перелетная птица, которая годами возвращается в одно и то же дупло на дереве, потеряет способность к размножению, если забудет, где находится это дупло.

В мозге, состоящем из пятидесяти автономных модулей, каждый из которых хранит одну и ту же информацию, также происходит распад, но в разных местах в разных модулях из-за его случайности. Вероятность того, что один и тот же элемент распадется во всех модулях одновременно, чрезвычайно мала. Таким образом, потеря элементов памяти в одном модуле быстро компенсируется копированием с других за счет их взаимодействия в процессе мышления.

В результате люди, не достигшие максимального биологического возраста, могут сохранять всю накопленную информацию в памяти. Активное мышление, то есть копирование информации между автономными модулями памяти мозга, противодействует ухудшению памяти и увеличивает продолжительность жизни человека. У очень пожилых людей, которые утратили большую часть своих модулей памяти, мышление ослабевает. Однако именно пожилые люди сохраняют самый большой объем информации, накопленной за их долгую жизнь, — их модули памяти меньше, но очень полны.

Человеческий мозг и общество
Пятьдесят автономных модулей памяти в одной головке не могут быть полностью идентичными; они слегка различаются по уровню организации. Это обеспечивает конкурентное взаимодействие, а также сотрудничество между этими модулями. Количество автономных модулей памяти у человека — около 50 — соответствует среднему числу особей в естественных группах животных и по порядку величины соответствует числу Данбара у человека.

Взаимодействие между модулями памяти в мозге может частично или даже полностью удовлетворять врожденную потребность человека в социальной вовлеченности (как в соревнование, так и в сотрудничество). Это может объяснить, почему, несмотря на нашу глубоко социальную природу, некоторые люди способны так или иначе изолироваться от общества и при этом вести продуктивную, творческую жизнь. Поразительными примерами могут служить жизни великих ученых, писателей, композиторов, философов и духовных отшельников, чье относительное одиночество внесло значительный вклад в человеческую культуру.

Автономные модули памяти в мозге одного человека имеют общее происхождение, что обеспечивает полное взаимопонимание. Их взаимодействие происходит по кратчайшим возможным путям — маршрутам, недостижимым при общении между разными людьми. «Мозговой штурм» более эффективен, когда он проводится в рамках одного способного разума, чем при взаимодействии многих. Это может объяснить, почему величайшие научные открытия, философские системы и религиозные учения неизменно были результатом деятельности отдельных личностей.

Каждое из выдающихся имен, упомянутых ранее, и многие другие, такие как Пастер, Шекспир, Бах, Будда, Иисус Христос и Мухаммед, принадлежали отдельному человеку, а не группе. Даже несмотря на значительные достижения в области обмена информацией и развитие Интернета, крупные научные и культурные прорывы по-прежнему совершаются отдельными людьми, а не большими коллективами.

Также учтите, что копирование информации подразумевает ее совместное использование, но совместное использование и копирование — это не одно и то же. В рамках одного мозга важно обеспечить, чтобы все модули памяти содержали одинаковую информацию для защиты от случайной потери, поэтому копирование имеет важное значение. Однако, когда копирование начинает доминировать в обмене информацией между разными мозгами, мы получаем общество, в котором все придерживаются одного и того же мнения и не терпят никакого инакомыслия.

Почему, например, мы радуемся, когда другие соглашаются с нами, и испытываем дискомфорт, когда они этого не делают? В последнем случае мы чувствуем, что “копирование” нашей информации было неполным — рискованный сценарий, если бы это происходило в одном мозге.

Коллектив — это мощная социальная сила. Группа, связанная общей культурной идеологией, может защитить общество от влияния новых достижений отдельных людей. Многие научные и художественные достижения были признаны только после смерти их создателей, поскольку доминирующее профессиональное сообщество часто встречало их враждебно или не понимало их работы. Бесчисленные творения музыкантов, художников и ученых были потеряны для общества на протяжении многих поколений, а некоторые, без сомнения, утрачены навсегда. Более глубокое понимание природы мышления могло бы помочь человечеству преодолеть деструктивные коллективные стереотипы, препятствующие культурному прогрессу.

Наконец, давайте также отметим, что мышление, понимаемое как внутреннее копирование информации между модулями памяти в пределах одного мозга, отвлекает как энергию, так и время от взаимодействия с внешней средой. С точки зрения биотической регуляции, это ставит человека ниже других представителей биосферы, которые могут направить все свои ресурсы на полноценное участие в экосистемных процессах. Действительно, большая часть культурных знаний, созданных человеческой мыслью, на самом деле далека от того, чтобы быть благоприятными для биосферы. По сравнению с нашими собратьями-животными, мышление делает нас более замкнутыми и менее ориентированными на экологическую реальность, что усиливает нашу склонность разрушать экосистемы, которые поддерживают нашу жизнь. Еще раз повторю, понимание природы человеческого мышления и его большей ориентации на биосферу может помочь нам избежать худших последствий.

Рассылка «seu-international»