Сознание и функционирующий мозг, как его материальная основа. Эволюционно-материалистическая концепция исследования их соотношения – от возникновения жизни до дивергенции конфигураций человеческой пси

Дальнейший анализ эволюции «механизмов» отражения на биологическом уровне проводится согласно классификации развития психического отражения по стадиям и уровням, начиная от простейших животных и кончая человеком, разработанной А. Н. Леонтьевым и К. Э. Фабри.

8. Эволюция «механизмов» отражения при переходе между уровнями элементарной сенсорной психики

Анализ и уточнение исходной информации. Анализ объектов исследования. Разработка информационной основы

Согласно концепции Леонтьева—Фабри развитие психики и поведения животных в филогенезе происходило не постепенно, плавно, а резкими «скачками», в соответствии с которыми и установлены их стадии и уровни. Основной задачей нашего дальнейшего исследования является установление тех изменений в «механизмах» психики, которые привели к этим «скачкообразным» изменениям. Задача усложняется тем, что «механизмы» психики, в которых эти изменения произошли, в этом исследовании также еще предстоит выявить.

На низшем уровне элементарной сенсорной психики находится довольно большая группа эукариотических организмов; среди них встречаются и такие, которые стоят еще на грани животного и растительного мира (жгутиковые), а с другой стороны, и сравнительно сложно устроенные одноклеточные и многоклеточные. К наиболее типичным представителям этой группы относятся простейшие, но также часть низших многоклеточных беспозвоночных: губки, которые во многом еще напоминают колониальные формы одноклеточных (жгутиковых), большинство кишечнополостных и низшие черви. Даже низший уровень психического отражения не является низшим уровнем отражения вообще, существующего в живой природе, например, растениям присуще допсихическое отражение, при котором имеют место лишь процессы раздражимости. Элементы такого допсихического отражения встречаются и у простейших [Фабри 2003].

Высшего уровня элементарной сенсорной психики достигло большое число многоклеточных беспозвоночных. Типичными представителями этой группы являются кольчатые черви, у которых в полной мере выражены признаки поведения, характерные для высшего уровня элементарной сенсорной психики. К кольчатым червям относятся живущие в морях многощетинковые черви (полихеты), малощетинковые черви (наиболее известный представитель – дождевой червь) и пиявки.

Смешанными признаками низшего и высшего уровней элементарной сенсорной психики обладают одноклеточные инфузории и близкие к кольчатым червям коловратки, которые также обладают, как и те, билатеральной нервной системой и мозгом, а также специализированными сенсорными и моторными нервами. Однако, мало отличаясь от инфузории размером, внешним видом и образом жизни, коловратки очень напоминают последних также поведением и не обнаруживают более высоких психических способностей, чем инфузории [Фабри 2003].

8.1. Отличия психического отражения на низшем и высшем уровнях элементарной сенсорной психики

В Приложении Б представлены отличительные признаки животных, находящихся на низшем уровне элементарной сенсорной психики. В Приложении В – находящихся на высшем уровне элементарной сенсорной психики.

Психическое отражение выполняет на низшем уровне элементарной сенсорной психики в основном сторожевую функцию и отличается поэтому характерной «однобокостью»: сопутствующие биологически не значимые свойства компонентов среды дистантно ощущаются простейшими как сигналы появления таких компонентов лишь в том случае, если эти компоненты являются для животных вредными. Пластичность поведения простейших представлена наиболее примитивной формой – привыканием [Фабри 2003].

Зарождение и эволюция нервной системы обусловлены необходимостью координации разнокачественных функциональных единиц многоклеточного организма, согласования процессов, происходящих в разных частях его при взаимодействии с внешней средой, обеспечения деятельности сложно устроенного организма как единой целостной системы. Огромное значение имеет в этом отношении и процесс цефализапии, т.е. обособления головного конца организма и сопряженного с ним появления головного мозга. Поведение низших беспозвоночных характеризуется малой пластичностью, консервативностью. Господствуют врожденные стереотипы («врожденные программы поведения»). Индивидуальный опыт, научение, играет в жизни этих животных еще небольшую роль. У всех кольчатых червей встречается наиболее простая форма научения – привыкание. Ассоциативные связи формируются у них с трудом и лишь в ограниченных пределах. Результаты научения сохраняются недолго. Если у плоских червей можно говорить лишь о примитивных неустойчивых условных рефлексах, то у многощетинковых червей обнаруживаются уже стабильные самовосстанавливающиеся после угасания условные рефлексы. Поведение животных на высшей стадии элементарной сенсорной психики слагается из движений, ориентированных лишь по отдельным свойствам предметов и явлений (или их сочетаниям); причем это те свойства (сигнальные), которые, оповещают о появлении жизненно важных условий среды, от которых зависит осуществление основных биологических функций животных. В поведении кольчатых червей еще преобладает избегание неблагоприятных внешних условий, как это имеет место у простейших. Но все же активный поиск положительных раздражителей занимает в их поведении уже заметное место, и это весьма характерно для высшего уровня элементарной сенсорной психики. У высших представителей рассматриваемой группы беспозвоночных впервые появляются зачатки конструктивной деятельности, агрессивного поведения, общения [Фабри 2003].

8.2. Предварительные выводы и гипотезы

(вывод №2)

В соответствии с генетическим принципом и принципом понимания психики и сознания как регулятора поведения и деятельности, информация об эволюционных изменениях, происходящих при переходах между уровнями психики (в филогенезе), позволяет провести более глубокий анализ того, какая из гипотез (П. К. Анохина или А. Н. Леонтьева) точнее соответствует действительности, – какой же все-таки параметр внешнего мира и какое свойство самой живой организации исторически стали толчком к проявлению первых проблесков ощущения, и в какой форме впервые появилось психическое?

По критерию «вредности» или «полезности» воздействий на организм (в смысле сохранения или разрушения жизни), живые организмы хоть и примитивно, но научились различать их уже на уровне раздражимости – например, отрицательный тигмотаксис (избегание соприкосновения) возникает в ответ на сильное тактильное раздражение (соприкосновение с твердой поверхностью объекта); положительный тигмотаксис (стремление к максимальному соприкосновению) – при слабой тактильной стимуляции (соприкосновении с мягкой поверхностью) – т.е. положительный или отрицательный характер реакции (таксисов) зависит от интенсивности раздражений различных модальностей (см. Приложение Б). А отражение предметной действительности эволюционно зарождается только как одно из проявлений психического отражения, поэтому переход от неоформленных к вещно оформленным источникам жизни такой причиной также быть не может.

Такой насущной проблемой могли стать последствия фобической реакции (реакции испуга) простейших на биологически незначимые воздействия, которую, по мере эволюционного развития могло вызывать все больше факторов, доводя до перерасхода энергетических ресурсов и «истощения» живого организма в незначимых для него ситуациях. Последовательность развития в филогенезе реакций привыкания (к биологически незначимым воздействиям, врожденные реакции на которые производятся как на вредные факторы) и дистантного (действующего на расстоянии) распознавания преимущественно отрицательных компонентов среды (см. Приложения Б, В), – подтверждают эту версию.

Исходя из этого, мы приходим к выводу №2:

«Движущим фактором» для появления и развития первичных ощущений была необходимость различения критериев «вредности» или «биологической нейтральности» данного воздействия на организм в смысле сохранения или разрушения жизни.

Таким образом, наиболее вероятной оказывается гипотеза, интегрирующая идеи П. К. Анохина и А. Н. Леонтьева. Эта (интеграционная) гипотеза обосновывает предложенный А. Н. Леонтьевым объективный критерий чувствительности, который может указать стороннему наблюдателю или экспериментатору на наличие или отсутствие способности ощущения (психики) у данного животного по отношению к тому или иному воздействию — это такие процессы живых организмов, которые вызываются сигнальными (биологически нейтральными для данного организма) воздействиями, но при этом опосредствующими их отношения к биологически значимым воздействиям (первоначально в филогенезе – только к отрицательным), способным самим по себе определить процесс поддержания их жизни. Опосредствование биологически нейтральными воздействиями положительных (для данного организма) воздействий – это более поздний продукт эволюции.

9. Принцип понимания психики и сознания как набора обрабатывающих информацию механизмов

Анализ и уточнение исходной информации для разработки информационной основы исследований. Анализ объектов исследования. Разработка информационной основы

Неопределенность онтологического статуса информации (то есть, существование нескольких равноправных философских подходов к пониманию сущности информации) сохраняется до настоящего времени [Колин 2008]. Поэтому для принципа понимания психики и сознания как набора обрабатывающих информацию механизмов также требуется анализ и уточнение исходных данных.

Многочисленные технологии обработки информации на ЭВМ (электронных вычислительных машинах или компьютерах) существуют и развиваются, несмотря на нерешенность этого статуса информации. Существуют и развиваются сами ЭВМ, их программное обеспечение, а также и другие устройства обработки информации. Дело в том, что для осуществления конструкторских и технологических решений в области информатики онтологический статус информации значения не имеет. Выбранная нами методология исследования системы «функционирующий мозг – сознание» ставит вопрос о «технологическом» «сопряжении» потенциально возможных общих принципов (или законов) и результатов этого функционирования с его «конструкцией», для чего также не требуется решения онтологического статуса информации.

10. Общий принцип воздействия явлений субъективной реальности на «телесные процессы»

Предварительные выводы и гипотезы (вывод №3; гипотезы №№4, 5, 6, 7)

Уже на начальном этапе анализа принципа понимания психики и сознания как набора обрабатывающих информацию механизмов возникает вопрос: если психика – это свойство высокоорганизованной материи (мозга у высших животных и человека), заключающееся в отражении внешнего мира и собственных внутренних состояний организма, а сознание является высшим уровнем отражения человеком действительности, – тогда откуда же в таком случае берется информация в психических процессах? Важность постановки этого вопроса и ответа на него вытекает из следующего вывода №3:

Необходимо учитывать, что при представлении принципов работы психики как «отражательного механизма», кодирование не требуется как таковое; зато оно необходимо для существования информации, и понимается как установление соответствия между определенными параметрами сенсорного стимула и характеристиками импульсной активности нейрона и/или местом его расположения. Это качественное отличие общих принципов формирования отражений и информации.

Гипотетически возможны два варианта появления информации в психических процессах. Первый – какие-то специфические процессы преобразования субъективных образов (как отражений) в информационные объекты с соответствующим кодированием и декодированием информации. Современными нейронаучными средствами такие участки мозга (или специализированные нейроны) просто обязаны были бы быть выявлены, если бы они существовали – но не выявлены. Второй вариант, – который может быть сформулирован в форме антиномии-проблемы – процессы формирования отражений на биологическом уровне (в том числе, психические) изначально построены таким образом, что еще одним свойством этих процессов (кроме формирования отражений) является также кодирование информационных объектов.

Такими двойственными свойствами (и формирования отражений, и кодирования-декодирования информации) обладают и некоторые отражения в неживой природе (в технических устройствах). Некоторые примеры таких процессов приведены в Приложении А. Первая составляющая этих процессов – взаимодействие (объектов или процессов), вторая – отражение (получение изображений), третья – информационная (кодирование и декодирование информации). Информационная составляющая присутствует, например, в процессах получения фотографий. При использовании фотографических технологий со светочувствительными материалами и последующей химической или физической их обработкой, материальными носителями закодированной (в аналоговой форме) зрительной информации являются негативы. Декодирование зрительной информации с этих ее носителей осуществляется в процессах получения позитивов. Также материальным носителем закодированной (в аналоговой форме) зрительной информации является голограмма. Декодирование информации с этих носителей (голограмм) осуществляется освещением их опорной световой волной. Цифровое кодирование зрительной информации осуществляется в цифровых фотокамерах, декодирование этой информации может быть осуществлено, например, уже в компьютерах, с демонстрацией ее на мониторах. Материальными носителями закодированной (в аналоговой форме) звуковой информации могут быть виниловые пластинки или магнитофонные ленты. Комплексная информация содержится в кинофильмах, причем кодирование этой информации может быть, как аналоговым, так и цифровым. Существует также возможность «перекодирования» такой информации из аналоговой в цифровую форму (как более удобную для использования). Все эти процессы (с точки зрения их информационной составляющей) осуществляются, как минимум, в две стадии: кодирование (получение негативов, голограмм, записей на магнитных лентах и т.д.) и декодирование (получение фотографических позитивов, голографических изображений, воспроизведение музыки или кинофильмов и т.д.).

Таким образом, приходим к гипотезе №4:

Процессы формирования отражений на биологическом уровне (в том числе, психические) построены таким образом, что изначально еще одним свойством этих процессов (кроме формирования отражений, являющихся технологическими аналогами мнимых оптических изображений) является также кодирование информационных объектов.

Согласно генетического принципа исследований соотношения сознания и его материальных основ, следующим его этапом должно являться – установление тех изменений в «обрабатывающих информацию механизмах» психики, которые привели к «скачкообразным» изменениям развития психики в филогенезе.

Прежде всего проанализируем, какие технологические разработки, воплощенные в современных технических устройствах, являются решениями второго из поставленных Д. И. Дубровским «основных вопросов» (гл. 2): «Если явлениям субъективной реальности нельзя приписывать физические свойства, то как объяснить их способность причинного действия на телесные процессы?». Как мы уже отмечали, для возможности такого анализа необходимо термин «субъективная реальность» заменить термином «объекты, не имеющие физического воплощения и физических свойств, но обусловленные материальными процессами, имеющими вполне определенные физические свойства», а термин «телесные процессы» – термином «материальные (или энергетические) процессы».

Кроме мнимых оптических изображений, такими техническими «объектами, не имеющими физического воплощения и физических свойств, но обусловленными материальными процессами, имеющими вполне определенные физические свойства», являются также информационные объекты (или процессы). В соответствии с принципами фон Неймана, в технологическом процессе преобразования информации на ЭВМ (электронных вычислительных машинах или компьютерах) процессом изменения энергетических характеристик сигналов управляет информационное содержание, материальным носителем которого являются эти сигналы. В соответствии с формальной логикой такая последовательность выполнения операций выглядит неосуществимой (как и решение второго из «основных вопросов» Д. И. Дубровского): информационное содержание, формирующее задачу выполнения информационной технологической операции, казалось бы, не может существовать раньше, чем его материальный носитель – соответствующая ему последовательность энергетических импульсов.

Для метода цифрового кодирования информации этот мнимый парадокс разрешается достаточно просто – одним из принципов фон Неймана, – в соответствии с ним адрес каждой следующей команды задается в процессе выполнения текущей команды. Согласно этим принципам, вся информация для обработки на ЭВМ преобразуется в двоичную форму, соответствующую амплитудному (технологически – одному из наиболее простых) цифровому кодированию (электрическим импульсам с большей амплитудой напряжения присваивается цифровое значение «1», с меньшей амплитудой (или отсутствием напряжения) – «0»). Для выполнения операций обработки информации все информационные объекты (алгоритмы, числа и прочие) представляются в форме некоторых цифровых последовательностей, над которыми и производятся все действия [Акулов, Медведев 2007]. Но все эти цифровые последовательности материальными объектами не являются, следовательно, при отвлечении от предмета исследования (т.е. сознания) второй из «основных вопросов» Д. И. Дубровского находит технологическое решение в работе компьютеров (ЭВМ).

Еще одним техническим устройством, представляющим технологическое решение второго из «основных вопросов» Д. И. Дубровского, являются ИНС – искусственные нейронные сети. Результатом прохождения сигналов через ИНС с определенной структурой, архитектурой и значениями коэффициентов межнейронной связи, которые могут настраиваться в процессе обучения, является такое изменение сигналов, которое определяется характеристиками конкретной ИНС. Формат ответов, выдаваемых ИНС, является вещественным числовым вектором, информационно не интерпретируемым в явном виде [Комарцова, Максимов 2004]. Таким образом, в ИНС энергетические характеристики сигналов даже не соответствуют какому-то реальному информационному содержимому, то есть фактически являются «мнимым информационным содержанием» этих сигналов. Тем не менее, это «мнимое информационное содержание» управляет процессом изменения энергетических характеристик сигналов, для этого управления оказывается достаточно особенностей структуры, архитектуры и значений коэффициентов межнейронной связи, которые могут настраиваться в процессе обучения ИНС.

Уровню обработки информации в ИНС соответствует свойство раздражимости организмов, характеризующееся вынужденной ориентировкой организмов по отношению к градиентам внешних раздражителей (т.е. силовым линиям). Хотя сами локомоторные реакции осуществляются относительно компонентов окружающей среды, но ориентация организмов (или органов растений) происходит относительно энергетических воздействий. Таким образом, для осуществления процессов раздражимости достаточно такого уровня обработки информации, когда процессом изменения энергетических характеристик сигналов управляет их «мнимое информационное содержание» (т.е. энергетические характеристики этих сигналов).

Исходя из этого предлагается гипотеза №5:

Для технических систем и живых организмов возможно выделить хотя бы некоторые общие признаки – классифицировать их по уровням обработки информации:

1. Энергетический уровень – на котором процессом изменения энергетических характеристик сигналов управляет их «мнимое информационное содержание» (т.е. сами энергетические характеристики этих сигналов, формирующиеся на первой стадии информационного процесса – кодирования). Использование информации осуществляется без ее декодирования, которое в процессах этого уровня отсутствует. К этому уровню относятся: среди технических систем – ИНС (искусственные нейронные сети); среди процессов живых организмов – процессы раздражимости;

2. Информационный уровень – на котором процессом изменения энергетических характеристик сигналов управляет информация (т.е. «действительное информационное содержание» сигналов), материальным носителем которой являются эти сигналы. К этому уровню относятся: среди технических систем – ЭВМ (компьютеры); среди процессов живых организмов – психические процессы. Информационные процессы на этом уровне протекают как трехстадийные: первая стадия – кодирование информации, вторая стадия – декодирование информации, третья стадия – использование информации. Для живых существ: на первой стадии происходит установление соответствия между определенными параметрами сенсорного стимула и характеристиками импульсной активности нейрона и/или местом его расположения; на второй стадии – декодирование информационного содержания сигналов психическими (субъективными) образами; на третьей стадии – процесс изменения энергетических характеристик сигналов, за счет которого осуществляется регуляция поведения и деятельности. Для информационных процессов, происходящих в ЭВМ, в информатике используется другая терминология и другая интерпретация (точно также, как для интерпретации процессов отражения в физике и в философии).

Общий принцип воздействия явлений субъективной реальности на «телесные процессы» сформулируем в форме гипотезы №6:

В психике живых существ информация кодируется в аналоговой форме, а декодированная информация («действительное информационное содержание» сигналов) представлена в психических (субъективных) образах. Тем не менее, принципы, в соответствии с которыми психические образы управляют изменениями энергетических характеристик сигналов в процессах переноса энергии без переноса вещества (в нервных процессах, обуславливающих эти психические образы) могут определяться некими аналогами принципов фон Неймана, учитывающими специфику аналогового представления информации и регуляцию деятельности живых существ. То есть, в любом случае «адрес» каждой следующей «команды» должен задаваться в процессе выполнения текущей «команды» (этот принцип объясняет и очень высокую скорость реагирования живых существ, зачастую превышающую даже скорость прохождения нервных импульсов).

В развитие этих гипотез выдвигается гипотеза №7:

В эволюции психики и поведения животных возможность совершенствования «механизмов обработки информации» зависит от сформированности «отражательных механизмов» психики, а также от полноты состава информационной составляющей психических процессов (т.е. наличия всех трех стадий: кодирования, декодирования и использования информации). Основные принципы функционирования «отражательных механизмов» и стадий информационной составляющей психических процессов нашли воплощение в физиологии нервной системы к моменту перехода в филогенезе между стадиями развития психики – от элементарной сенсорной к перцептивной. Поэтому дальнейшее развитие психики в филогенезе обеспечивалось, в основном, совершенствованием методов и соответствующих им «механизмов» обработки информации.

В соответствие с этими гипотезами, в нашем дальнейшем исследовании основным становится анализ эволюционного развития технологических уровней обработки информации психикой животных и человека.

11. Эволюция «механизмов обработки информации» при переходе между стадиями развития психики – от элементарной сенсорной к низшему уровню перцептивной

Анализ и уточнение исходной информации. Анализ объектов исследования. Разработка информационной основы

Наиболее глубокие качественные изменения, которые претерпела психика в процессе эволюции животного мира, произошли при «пересечении» четкой, наиболее существенной грани, проходящей между элементарной сенсорной и перцептивной психикой, знаменуя собой основную веху грандиозного процесса эволюции психики [Фабри 2003].

Стадия перцептивной психики характеризуется способностью отражения внешней объективной действительности уже не в форме отдельных элементарных ощущений, вызываемых отдельными свойствами или их совокупностью, но в форме отражения вещей. Переход к этой стадии развития психики связан с изменением строения деятельности животных, – теперь в ней выделяется не только сам предмет, на который направлена деятельность животного, но и те условия, в которых этот предмет объективно дан в среде. Это содержание уже не связывается с тем, что побуждает деятельность в целом, но отвечает специальным воздействиям, которые его вызывают [Леонтьев 1983б].