Tysiąc mózgów w twojej głowie. Nowa teoria inteligencji - ebook

PRZEDMOWA – RICHARD DAWKINS

Przedmowa – Richard Dawkins

Nie czytajcie tej książki do poduszki. Nie martwcie się – nie jest przerażająca i nie będziecie mieć po niej koszmarów. Jest jednak na tyle porywająca i stymulująca, że zamieni wasz umysł w wir ekscytująco prowokacyjnych idei – będziecie natychmiast chcieli wyskoczyć z łóżka i komuś o nich opowiedzieć. Sam dałem się porwać temu wirowi i zakładam, że szybko to zauważycie.

Karol Darwin nie był standardowym naukowcem, ponieważ dysponował środkami do pracy poza uniwersytetem, i to bez grantów naukowych od rządu. Być może Jeff Hawkins nie skacze ze szczęścia, gdy nazywam go odpowiednikiem Darwina z Doliny Krzemowej, ale na pewno rozumiecie analogię. Idea Darwina była zbyt rewolucyjna, aby przyjęła się, kiedy zawarta została w krótkim eseju, a wszystkie wspólne artykuły Darwina i Wallace’a z 1858 roku zostały zignorowane. Darwin sam stwierdził, że do opisania tej koncepcji potrzeba było całej książki i to właśnie jego wielkie dzieło wstrząsnęło wiktoriańskim światem rok później. Cała książka potrzebna jest również do przedstawienia idei tysiąca mózgów Jeffa Hawkinsa. A jego koncepcja układów odniesienia – „Sam akt myślenia jest formą ruchu” – bingo! Obie te idee są na tyle głębokie, żeby zapełnić jedną książkę. I to jeszcze nie wszystko.

Po skończeniu lektury _O powstawaniu gatunków_ T.H. Huxley wypowiedział słynne słowa: „Jakim byłem wielkim głupcem, że sam na to nie wpadłem”. Nie sugeruję jednak, że badacze mózgu na pewno powiedzą to samo po przeczytaniu tej książki, zwłaszcza że zawiera ona wiele ekscytujących idei, ale nie jedną wielką, tak jak to było w przypadku Darwina.

Podejrzewam za to, że książka ta spodobałaby się nie tylko T.H Huxleyowi, lecz także jego trzem wspaniałym wnukom: Andrew dlatego, że odkrył on, jak działają impulsy nerwowe (Hodgkin i Huxley są Watsonem i Crickiem układu nerwowego); Aldousowi ze względu na jego wizjonerskie i poetyckie wędrówki w najdalsze zakątki umysłu; oraz Julianowi, ponieważ napisał on poniższy wiersz, który celebruje zdolność mózgu do tworzenia modelu rzeczywistości, mikrokosmosu wszechświata:

Do umysłu dziecka wkradł się świat obiektów

Aby zapełnić tę przestrzeń krystaliczną.

Nieoczekiwanie nawiązano relację biologiczną

I zaczął się wówczas bieg myślowych projektów.

Nareszcie cielesny fakt mógł się połączyć

Z duszą. Fakt i człowiek, wysiłek wspólny,

Zbudowali mikrokosmos – choć przytulny,

zadania kiedyś wielkie miał dokończyć.

Umarli mogą tam żyć, rozmawiać z gwiazdami,

Równik gawędzi z biegunem, dzień z nocą,

Dusza wygrywa z zamkniętymi drzwiami,

Samotność kończy się umysłu mocą.

Wszechświat żyje, pracuje, aktywność przejawia,

I sprawia, że Bóg w umyśle ludzkim się pojawia.

Mózg znajduje się w ciemnościach i postrzega świat zewnętrzny jedynie przez nawałnicę impulsów nerwowych w głowie Andrew Huxleya. Impulsy nerwowe płynące z oczu są takie same jak te biegnące z uszu czy dużego palca nogi i porządkowane są dopiero w mózgu. Jeff Hawkins nie jest pierwszym naukowcem czy filozofem, który zasugerował, że postrzegana przez nas rzeczywistość nie jest rzeczywistością prawdziwą, lecz modelem, który jest uaktualniany danymi płynącymi ze zmysłów; jest on jednak najprawdopodobniej pierwszą osobą, która elokwentnie napisała, że takich modeli istnieją tysiące i każdy znajduje się w poukładanych obok siebie kolumnach neuronalnych tworzących korę nową. Takich kolumn jest około 150 tysięcy i to właśnie one są gwiazdami pierwszej części niniejszej książki – razem z tym, co Hawkins nazywa „układami odniesienia”. Jego teza jest prowokacyjna i bardzo mnie ciekawi, co powiedzą na jej temat inni badacze mózgu. Jedną z najbardziej fascynujących idei zawartych w tej części jest propozycja, zgodnie z którą kolumny neuronalne, wykonując swoje zadania modelowania świata, działają na wpół samodzielnie. To, co „my” postrzegamy, jest pewnym rodzajem demokratycznego konsensusu, który kolumny wypracowały.

Demokracja w mózgu? Konsensus, a nawet dyskusje? Te wspaniałe koncepcje są głównym tematem tej książki. Jako ludzkie ssaki jesteśmy ofiarami powtarzającego się sporu: walki pomiędzy starym gadzim mózgiem, który w nieświadomy sposób napędza machinę nastawioną na przetrwanie, a korą nową ssaka, która znajduje się w fotelu kierowcy. Ten nowy mózg – kora mózgowa – zajmuje się myśleniem. To siedlisko świadomości, która zdaje sobie sprawę z przeszłości, teraźniejszości i przyszłości oraz wysyła instrukcje do starego mózgu, który wprowadza je w życie.

Stary mózg, trenowany na przestrzeni milionów lat doboru naturalnego, kiedy cukier był rzadkością, a jednocześnie stanowił istotny element przetrwania, podpowiada: „Ciasto. Chcę ciasto. Mmmm, ciasto. Daj mi ciasto”. Nowy mózg, przeszkolony przez książki i lekarzy na przestrzeni marnych dziesiątek lat, kiedy cukru nie brakuje, przekonuje: „Nie, nie. Nie ciasto. Proszę, nie jedz ciasta”. Stary mózg mówi: „Ból, ból, straszliwy ból, zatrzymaj ból natychmiast”, a nowy mózg odpowiada: „Nie, nie, nie poddawaj się torturom, nie zdradzaj swojego kraju. Lojalność wobec ojczyzny i towarzyszy jest ważniejsza nawet niż twoje własne życie”.

Konflikt pomiędzy starym mózgiem gadzim a nowym mózgiem ssaczym zapewnia odpowiedź na takie zagadki jak: „Dlaczego ból musi być aż tak bolesny?”. Po co nam w ogóle ból? Ból to pełnomocnik śmierci i ostrzeżenie dla mózgu: „Nie rób tego więcej. Nie podchodź do węża, nie dotykaj rozżarzonego węgla i nie skacz z dużych wysokości. Tym razem odczułeś tylko ból, a następnym razem możesz umrzeć”. Jednak obecnie inżynier projektant może zaproponować, że potrzebujemy w naszym mózgu ekwiwalentu bezbolesnej flagi. Pojawienie się flagi byłoby znakiem, aby więcej czegoś nie robić. A jednak zamiast takiego rozwiązania czeka nas ból – często nie do zniesienia. Dlaczego? Dlaczego nie możemy się bez niego obejść?

Odpowiedź znajduje się prawdopodobnie w kłótliwej naturze mózgowych procesów decyzyjnych, czyli sporze mózgu starego z nowym. Nawet gdyby nowy mózg mógł wygrać ze starym, bezbolesny system by nie działał – tak samo jak system oparty na torturach.

Nowy mózg czułby się uprawniony do ignorowania hipotetycznych bezbolesnych ostrzeżeń i wytrzymywałby dowolną liczbę ukąszeń pszczół, skręconych kostek czy tortur, jeśli – z jakiegoś powodu – „chciałby” to zrobić. Stary mózg, któremu naprawdę „zależy” na przetrwaniu w celu przekazania genów, mógłby „protestować” na próż­no. Być może dobór naturalny, w interesie przetrwania, zapewnił staremu mózgowi „zwycięstwo” poprzez uczynienie bólu tak bardzo dotkliwym, że nowy mózg nie może go odrzucić. Analogicznie, jeżeli stary mózg byłby „świadomy” zdrady Darwinowskiego celu współżycia, zakładanie prezerwatywy byłoby nieznośnie bolesne.

Hawkins opowiada się po stronie większości dobrze poinformowanych naukowców i filozofów, którzy nie uznają dualizmu: nie ma ani ducha w maszynie, ani ulotnej duszy tak mocno odseparowanej od ciała, że przeżywa ona jego śmierć, ani teatru kartezjańskiego (termin autorstwa Dana Dennetta), w którym na kolorowym ekranie wyświetlany jest film ukazujący świat, a widzem jest nasze ja. Zamiast tego Hawkins proponuje liczne modele świata, mikrokosmosy – które aktualizowane są przez strumień impulsów nerwowych płynących ze zmysłów. Tak przy okazji, Hawkins nie odrzuca długoterminowej możliwości przechytrzenia śmierci poprzez podłączenie naszego mózgu do komputera, lecz nie uważa, że bylibyśmy tym rozwiązaniem zachwyceni.

Jednymi z ważniejszych modeli opracowywanych przez mózg są modele samego ciała, które zajmują się tym, jak ruchy naszego ciała zmieniają naszą perspektywę świata poza więzieniem naszej własnej czaszki. Jest to kluczowe założenie dla głównego tematu drugiej części książki, czyli sztucznej inteligencji. Jeff Hawkins, tak samo jak ja, ma wielki szacunek dla tych mądrych ludzi, naszych przyjaciół obawiających się nadejścia superinteligentnych maszyn, które mogą nas zastąpić, podporządkować, a nawet w ogóle się pozbyć. Jednak Hawkinsa taka wizja nie przeraża, częściowo dlatego, że zdolności, które pozwalają stać się mistrzem gry w szachy czy w Go, nie są tymi samymi zdolnościami, które mogą poradzić sobie ze złożonością prawdziwego świata. Dzieci, które nie potrafią grać w szachy, „wiedzą, jak rozlewają się płyny, toczą piłki czy szczekają psy. Wiedzą również, jak używać ołówków, flamastrów, papieru, kleju oraz jak otwie­rać książkę lub rozedrzeć kartkę papieru”. Dysponują również obrazem samych siebie, obrazem ciała, który lokuje je w świecie fizycznej rzeczywistości i pozwala im bez problemu w tym świecie się poruszać.

Hawkins jednocześnie nie bagatelizuje siły sztucznej inteligencji i robotów przyszłości. Wręcz przeciwnie. Uważa jednak, że większość dzisiejszych badań zmierza w niewłaściwym kierunku – według niego naukowcy powinni skupiać się na zrozumieniu funkcjonowania mózgu, a następnie takie funkcje zaadaptować i znacząco usprawnić.

Nie ma również powodu (i nigdy go nie szukajmy), aby powielać działania starego mózgu, wraz z jego popędem i gniewem, żądzami i pragnieniami, uczuciami i obawami, które mogą poprowadzić nas drogą przez nowy mózg postrzeganą jako szkodliwą – przynajmniej z perspektywy, którą ceni Hawkins, cenię ja i niemal na pewno cenicie również i wy. Hawkins bardzo jasno wskazuje, że nasze oświecone wartości muszą znacząco różnić się – i rzeczywiście się różnią – od pierwotnych i prymitywnych wartości naszych egoistycznych genów, czyli dzikiego imperatywu reprodukcji za wszelką cenę. Według niego (co, jak podejrzewam, może być uznawane za kontrowersyjne), bez starego mózgu nie ma powodu, aby uznawać, że sztuczna inteligencja nabierze wobec nas złych zamiarów. Analogicznie, i zapewne również kontrowersyjnie, Hawkins nie uważa, że wyłączenie świadomej sztucznej inteligencji będzie morderstwem: jak miałaby ona odczuwać strach lub smutek bez starego mózgu? Dlaczego zależałoby jej na przetrwaniu?

W rozdziale _Geny kontra wiedza_ Hawkins nie pozostawia już wątpliwości w kwestii różnic celów mózgu starego (pozostającego na usługach egoistycznych genów) a mózgu nowego (wiedzy). Największym dokonaniem ludzkiej kory mózgowej – dokonaniem unikatowym wśród wszystkich zwierząt i bezprecedensowym na przestrzeni całego czasu geologicznego – jest walka z samolubnymi genami. Możemy cieszyć się seksem bez prokreacji, poświęcić życie filozofii, matematyce, poezji, astrofizyce, muzyce, geologii czy ciepłu ludzkiej miłości, sprzeciwiając się genetycznym ponagleniom starego mózgu podpowiadającym nam, że to strata czasu i że „powinniśmy” skupić się na walce z rywalami i poszukiwaniu wielu partnerów seksualnych: „Według mnie stoimy przed istotnym wyborem: to wybór faworyzujący albo mózg stary, albo nowy. Pytanie zatem brzmi, czy chcemy, aby nasza przyszłość zdeterminowana była procesami, które nas tutaj doprowadziły, czyli doborem naturalnym, rywalizacją i popędami egoistycznych genów? Czy chcemy raczej, żeby o naszej przyszłości decydowała inteligencja i chęć zrozumienia świata?”.

Rozpocząłem od zacytowania ujmująco skromnej uwagi T.H. Huxleya o książce Darwina, a zakończę jedną z wielu fascynujących idei Jeffa Hawkinsa, który opisał ją na zaledwie kilku stronach i która przypomina mi słowa Huxleya. Odczuwając potrzebę kosmicznego nagrobka, czegoś, co potwierdziłoby wszechświatowi naszą obecność i nasze zdolności, Hawkins podkreśla, że wszystkie cywilizacje są ulotne. W skali czasowej wszechświata okres między opracowaniem przez cywilizację elektromagnetycznej komunikacji a jej wyginięciem jest niczym błysk świetlika. Szansa, że jeden błysk zbiegnie się z innym, jest smutnie niewielka. To, czego w takim razie nam potrzeba – i dlatego nazywam to nagrobkiem – to wiadomość, przekazująca nie „Jesteśmy tutaj”, lecz „Kiedyś tutaj byliśmy”; nagrobek ten musi również mieć kosmiczną trwałość: nie tylko musi być widoczny z odległości wielu parseków, lecz także powinien przetrwać miliony, a nawet miliardy lat, aby jego przesłanie było czytelne, kiedy inne błyski intelektu znajdą go długo po naszym wyginięciu. Transmisja liczb pierwszych albo cyfr po przecinku π nie jest odpowiednim rozwiązaniem – a przynajmniej nie w formie sygnału radiowego lub wiązek lasera. Bez wątpienia jest to znak inteligencji biologicznej i dlatego też środki te wykorzystuje się w projekcie SETI (ang. _Search for Extraterrestrial Intelligence_, pol. poszukiwanie poza­ziemskiej inteligencji) oraz w gatunku science fiction, lecz są one zbyt krótkotrwałe, nawet obecnie. Jaki zatem sygnał trwałby dostatecznie długo i byłby wykrywalny nawet z ogromnych odległości w dowolnym kierunku? W tej kwestii Hawkins zaszczepił we mnie myśli, których nie powstydziłby się Huxley.

Dziś jest to poza naszym zasięgiem, lecz zanim jeszcze zgaśnie nasz świetlikowy błysk, moglibyśmy umieścić na orbicie wokół Słońca grupę satelitów, „które nieco przysłaniałyby Słońce w sposób niewystępujący naturalnie; orbitowałyby one wokół Słońca przez miliony lat, długo po naszym wyginięciu, i można by było je wykryć z dużych odległości”. Nawet jeżeli rozmieszczenie tych cienistych satelitów nie jest dosłownie serią liczb pierwszych, wiadomość byłaby jasna: „Było tu inteligentne życie”.

Przyznam, że cieszy mnie perspektywa – w tym miejscu muszę podziękować Jeffowi Hawkinsowi za to, z jak wielką przyjemnością czytałem jego książkę – że kosmiczna wiadomość zakodowana w formie wzoru pomiędzy impulsami (lub w jego przypadku antyimpulsami, ponieważ jego satelity miałyby przyćmiewać Słońce) wykorzystywałaby ten sam rodzaj kodu co neuron.

Książka ta opowiada o funkcjach mózgu i sama funkcjonuje w sposób, który jest po prostu porywający.CZĘŚĆ 1
NOWE POJĘCIE MÓZGU

To zdanie czytane jest przez neurony w waszych mózgach. Pomyślcie tylko, jakie to niezwykłe. Neurony są proste. Pojedyncza komórka nie potrafi ani czytać, ani myśleć – generalnie nie potrafi zbyt wiele. Jednak kiedy zbierzemy wystarczającą liczbę neuronów, żeby powstał mózg, to okaże się, że potrafią one nie tylko czytać książki, lecz także je pisać. Mogą również projektować budynki, rozwijać technologie i odkrywać tajemnice wszechświata. Pytanie, jak mózg złożony z prostych komórek tworzy inteligencję, należy do niezwykle ciekawych i wciąż pozo­staje bez odpowiedzi.

Zrozumienie, jak działa mózg, uważane jest za jedno z największych wyzwań stojących przed ludzkością. W ramach poszukiwań powstało wiele krajowych i między­narodowych inicjatyw, takich jak Human Brain Project czy International Brain Initiative. Właściwie w każdym państwie pracują dziesiątki tysięcy specjalizujących się w różnych dziedzinach neuronaukowców, którzy próbują zrozumieć mózg. Neuronaukowcy badają co prawda mózgi różnych zwierząt i zadają wiele pytań, ale największym zadaniem neuronauki jest zrozumienie, jak ludzki umysł dał początek ludzkiej inteligencji.

Moje stwierdzenie, że ludzki mózg pozostaje tajem­nicą, może wywoływać zdziwienie. Każdego roku ogłasza się przecież nowe odkrycia dotyczące mózgu, publikuje się na jego temat nowe książki, a badacze z pokrewnych dziedzin takich jak sztuczna inteligencja twierdzą, że ich wytwory osiągają już poziom inteligencji, przykładowo, myszy lub kota. Można by zatem stwierdzić, że naukowcy dysponują już rozległą wiedzą o tym, jak działa mózg. Jednak kiedy zapyta się o to neuronaukowców, niemal każdy z nich przyzna, że wciąż wiemy niewiele. Zgromadziliśmy już bardzo wiele informacji o mózgu, ale nadal nie jesteśmy pewni, jak to wszystko działa.

W 1979 roku Francis Crick, naukowiec znany ze swoich odkryć dotyczących DNA, napisał esej poświęcony ówczesnemu stanowi badań nad mózgiem –_Thinking About the Brain_ . Opisał w nim ogrom faktów, które naukowcy zebrali na temat mózgu, i stwierdził, że „pomimo nieustannego przyrostu wiedzy sposób, w jaki funkcjonuje ludzki mózg, nadal pozostaje zagadką”. Dodał również, że „brakuje nam kompleksowej siatki pojęciowej, w ramach której można by interpretować wyniki badań”.

Crick przyznał, że naukowcy gromadzili dane na temat mózgu od dziesiątek lat i poznali niemałą liczbę faktów. Jednak nikt nie widział, jak zebrać je w sensowną całość. Mózg jawił się jako ogromne puzzle składające się z tysięcy części – części te znajdowały się w naszym zasięgu, ale nie mieliśmy pojęcia, co z nimi zrobić. Nikt nie wiedział, jak ma wyglądać efekt. Według Cricka mózg był tajemnicą nie dlatego, że brakowało nam danych, ale dlatego, że nie wiedzieliśmy, jak ułożyć elementy, które już mieliśmy. Przez ponad 40 lat, które minęły, od­kąd Crick napisał swój esej, dokonano wielu istotnych odkryć dotyczących mózgu i kilku z nich przyjrzę się bliżej nieco później. Jednak, ogólnie rzecz biorąc, jego stwierdzenie jest nadal prawdziwe. Sposób, w jaki inteligencja rodzi się w komórkach znajdujących się w naszej głowie, stanowi głęboką tajemnicę. A ponieważ każdego roku dokładamy do puzzli kolejne części, czasami wydaje się, że jesteśmy nie coraz bliżej, lecz coraz dalej od zrozumienia mózgu.

Przeczytałem esej Cricka, kiedy byłem młody, i bardzo mnie on zainspirował. Czułem, że możemy rozwikłać tajemnicę mózgu jeszcze podczas mojego życia, i nieustannie dążę do tego celu. Od 15 lat kieruję zespołem badawczym w Dolinie Krzemowej, który zajmuje się częścią mózgu zwaną korą nową. Kora nowa zajmuje około 70 procent całego mózgu ludzkiego i jest odpowiedzialna za wszystko, co powiązane z inteligencją: od naszych zmysłów wzroku, dotyku i słuchu poprzez język we wszystkich jego formach aż do abstrakcyjnych przejawów myślenia takich jak matematyka czy filozofia. Celem naszych badań jest zrozumienie, jak działa kora nowa, i zgromadzenie na ten temat dostatecznej ilości informacji, aby wyjaśnić biologię mózgu i zbudować inteligentne maszyny, które działałyby na tych samych zasadach.

Na początku 2016 roku w naszych badaniach nastąpił ogromny przełom: uświadomiliśmy sobie, że zarówno my, jak i inni naukowcy, przeoczyliśmy kluczowy detal. Z tą nową wiedzą zorientowaliśmy się, w jaki sposób części układanki pasują do siebie nawzajem. Innymi słowy, jestem przekonany, że odkryliśmy model, o którym pisał Crick – model, który nie tylko wyjaśnia podstawy pracy kory nowej, lecz także pozwala na nowe spojrzenie na inteligencję. Nadal nie dysponujemy kompletną teorią działania mózgu i jesteśmy od tego celu bardzo daleko. Badania zazwyczaj rozpoczynają się od ogólnego modelu teoretycznego i dopiero później opracowuje się szczegóły. Prawdopodobnie najbardziej popularnym przykładem jest Darwinowska teoria ewolucji: Darwin zaproponował nowe, odważne podejście do myślenia o pochodzeniu gatunków, lecz szczegóły, takie jak sposób, w jaki działają geny czy DNA, zostały poznane wiele lat później.

Mózg stał się inteligentny dopiero, kiedy nauczył się bardzo wiele o świecie, i nie mówię tu wyłącznie o nauce pobieranej w szkole, lecz także o podstawowych rzeczach, jak choćby wygląd czy dźwięk przedmiotów codziennego użytku. Musimy nauczyć się sposobu, w jaki przedmioty się zachowują – i tego, jak otwierają i zamykają się drzwi, i tego, co dzieje się z aplikacjami na naszych smartfonach, kiedy dotykamy ekranu – oraz miejsca lokalizacji wszystkiego, co nas otacza – gdzie w naszych domach trzymamy nasze osobiste rzeczy oraz gdzie w naszym mieście znajdują się biblioteka i urząd pocztowy. Uczymy się także koncepcji znacznie wyższego poziomu, takich jak „współczucie” czy „rząd”, a oprócz tego każdy z nas poznaje znaczenia dziesiątek tysięcy słów. Każdy z nas posiada ogromną wiedzę o świecie. Niektóre z naszych podstawowych umiejętności, takie jak jedzenie czy odsunięcie się od źródła bólu, są uwarunkowane przez nasze geny, ale większość naszej wiedzy o świecie jest jednak wyuczona.

Naukowcy twierdzą, że mózg uczy się modelu świata. Słowo „model” sugeruje, że nasza wiedza nie jest przechowywana jedynie jako masa faktów, lecz jest zorganizowana w sposób odzwierciedlający strukturę świata i wszystkiego, co on zawiera. Przykładowo, żeby wiedzieć, czym jest rower, nie musimy pamiętać wszystkich szczegółów o rowerach. Nasz mózg tworzy po prostu model roweru, który zawiera zestaw części, a także sposób, w jaki części te są złożone oraz jak współdziałają. Żeby coś rozpoznać, najpierw musimy nauczyć się, jak to wygląda i jakie daje odczucia, a żeby osiągnąć cel, musimy nauczyć się, jak obiekty zazwyczaj się zachowują, kiedy wchodzimy z nimi w interakcje. Inteligencja jest ściśle związana z modelem świata zachowanym w mózgu, a więc żeby zrozumieć, jak mózg wytwarza inteligencję, musimy zrozumieć, jak mózg, złożony z prostych komórek, uczy się modelu świata i wszystkich jego szczegółów.

Nasze odkrycie z 2016 roku wyjaśnia, jak mózg uczy się tego modelu. Spostrzegliśmy, że kora nowa przechowuje wszystkie informacje, wszystko, co wiemy, wykorzystując tak zwane układy odniesienia. Wyjaśnię tę koncepcję później, ale na razie jako analogię wykorzystajmy papierową mapę. Mapa jest typem modelu: mapa miasta jest modelem miasta, a linie siatki, czyli szerokości i długości geograficzne, są punktami odniesienia i stanowią strukturę mapy. Układ odniesienia wskazuje, gdzie znajdują się obiekty względem siebie, oraz może informować, jak osiągnąć konkretne cele, na przykład jak przedostać się z jednej lokalizacji do drugiej. Zrozumieliśmy, że mózgowy model świata zbudowany jest z wykorzystaniem układów odniesienia przypominających mapy – rola większości komórek w korze nowej polega na tworzeniu układów odniesienia i operowania nimi, a mózg wykorzystuje te punkty do planowania i myślenia.

Po tym odkryciu zaczęły nam się nasuwać odpowiedzi na niektóre z największych pytań neuronauki: jak nasze doznania zmysłowe formują się w pojedyncze doświadczenie? Jak zachodzi proces myślenia? Jak dwoje ludzi wyciąga różne wnioski na podstawie tego samego materiału? I skąd się bierze poczucie własnego ja?

Niniejsza książka opowiada o historii tych odkryć oraz o konsekwencjach, jakie mogą one przynieść w przyszłości. Większość materiału została opublikowana w czasopismach naukowych, a linki do tych artykułów zamieszczone są na końcu książki. Jednak artykuły naukowe nie są odpowiednie do tłumaczenia ogromnych teorii, zwłaszcza tak, aby zrozumiały je osoby, które się w tej dziedzinie nie specjalizują.

Podzieliłem tę książkę na trzy części. W pierwszej opisuję naszą teorię układów odniesienia, którą nazywamy teorią tysiąca mózgów. Teoria ta oparta jest częściowo na logicznym wnioskowaniu, więc opiszę kroki, które doprowadziły nas do konkluzji. Uzupełnię to również odrobiną historycznego tła, co pozwoli czytelnikom zauważyć, jak ta teoria odnosi się do historii badań mózgu. Mam nadzieję, że pod koniec pierwszej części dla czytelników będzie już jasne, co się dzieje w naszych głowach, kiedy myślimy i działamy, a także co oznacza bycie inteligentnym.

Druga część książki poświęcona jest sztucznej inteligencji. Wiek XXI będzie przekształcony przez inteli­gentne maszyny tak samo, jak XX wiek został przekształcony przez komputery. Teoria tysiąca mózgów wyjaśnia, dlaczego dzisiejsza sztuczna inteligencja nadal nie jest inteligentna i co musimy zrobić, aby zacząć konstruować naprawdę inteligentne maszyny. Opiszę zatem, jak będą wyglądały takie maszyny w przyszłości i jak będzie­my mogli je wykorzystywać, oraz wyjaśnię, dlaczego niektóre z nich będą miały świadomość i co, o ile w ogóle, powinniśmy z tym zrobić. Wielu ludzi martwi się również, że inteligentne maszyny stanowią dla nas egzystencjalne zagrożenie i że stworzymy technologię, która zniszczy ludzkość. Nie zgadzam się z takimi opiniami. Nasze odkrycia wskazują, dlaczego sztuczna inteligencja sama w sobie jest niegroźna, a zarazem że jest to potężna technologia i wszystko zależy od tego, jak ludzie ją wykorzystają.

W trzeciej części książki przyjrzę się człowiekowi z perspektywy mózgu i inteligencji. Mózgowy model świata zawiera także model naszej jaźni, co prowadzi do przedziwnej prawdy: to, co postrzegamy w każdym momencie, jest symulacją świata, a nie światem rzeczywistym. Jedną z konsekwencji teorii tysiąca mózgów jest fakt, że nasze przekonania o świecie mogą być fałszywe. Wyjaśnię, dlaczego tak się dzieje, dlaczego czasami trudno jest pozbyć się fałszywych przekonań, oraz opiszę, jak fałszywe przekonania wraz z prymitywnymi emocjami stanowią zagrożenie dla naszego długoterminowego przetrwania.

W ostatnich rozdziałach skupię się na tym, co według mnie będzie najważniejszym wyborem stojącym przed gatunkiem ludzkim. Istnieją dwa sposoby myślenia o nas samych. Jeden z nich zakłada, że jesteśmy biologicznymi organizmami i produktami ewolucji oraz selekcji naturalnej. Z tego punktu widzenia ludzie zdefiniowani są przez geny, a celem życia jest powielanie tych genów. Jednak obecnie odchodzimy już od naszej czysto biologicznej przeszłości. Staliśmy się gatunkiem inteligentnym – pierwszym gatunkiem na Ziemi, który poznał rozmiar i wiek wszechświata, odkrył sposób, w jaki ta planeta się rozwija i skąd pochodzimy, a także opracował narzędzia pozwalające na odkrywanie wszechświata i poznawanie jego tajemnic. Z tego punktu widzenia ludzie są okreś­lani przez swoją inteligencję i wiedzę, a nie przez geny. Zatem stojąc u progu przyszłości, musimy zdecydować, czy powinniśmy nadal kierować się naszą biologiczną przeszłością, czy raczej skupić się na naszej nowo powstałej inteligencji.

Bardzo możliwe, że nie uda nam się podążać obiema ścieżkami. Opracowujemy potężną technologię, która znacząco zmienia naszą planetę, modyfikujemy biologię, a wkrótce także będziemy konstruować maszyny mądrzej­sze od nas. Jednak nadal wykazujemy prymitywne zachowania, które doprowadziły nas do tego punktu. To połączenie stanowi rzeczywiste egzystencjalne zagrożenie, którym musimy się zająć. Jeśli zamiast genów jesteśmy gotowi zaakceptować inteligencję i wiedzę jako czynniki, które nas definiują, to prawdopodobnie możemy stworzyć przyszłość, która będzie trwać dłużej i dążyć do bardziej szlachetnych celów.

Droga, która doprowadziła do teorii tysiąca mózgów, była długa i zawiła. Kiedy przeczytałem esej Francisa Cricka, byłem w trakcie studiów na kierunku inżynierii elektrycznej i właśnie rozpocząłem moją pierwszą pracę. Ten tekst wywarł na mnie tak wielki wpływ, że zdecydowałem się na zmianę kariery i poświęciłem moje życie studiowaniu mózgu. Po nieudanej próbie uzyskania posady w Intelu związanej z badaniami mózgu próbowałem dostać się na doktorat w laboratorium sztucznej inteligencji w Massachusetts Institute of Technology. (Uznałem, że budowę inteligentnych maszyn najlepiej zacząć od badań mózgu). Podczas moich rozmów kwalifikacyjnych na MIT mój projekt tworzenia inteligentnych maszyn oparty na teorii mózgu został odrzucony. Usłyszałem, że mózg jest po prostu zagmatwanym komputerem i nie warto go badać. Zawiedziony, lecz nie zniechęcony, podjąłem próbę dostania się na studia doktoranckie z zakresu neuronauki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Rozpocząłem je w styczniu 1986 roku.

Kiedy przyjechałem do Berkeley, skontaktowałem się z kierownikiem studiów doktoranckich z zakresu neurobiologii, profesorem Frankiem Werblinem, aby zasięgnąć u niego rady. Profesor Werblin zasugerował mi, żebym opisał badania, które chciałbym przeprowadzić w czasie studiów. Napisałem więc esej, w którym wyjaśniłem, że zamierzam opracować teorię kory nowej poprzez zbadanie, jak ta struktura przewiduje wydarzenia. Tekst został entuzjastycznie przyjęty przez naukowców z wydziału, których profesor Werblin poprosił o recenzję. Profesor Werblin powiedział mi również, że moje ambicje są godne pochwały, podejście rozsądne, a zagadnienie, na którym chciałem się skupić, to jeden z najważniejszych problemów w nauce. A jednak – tego się nie spodziewałem – stwierdził również, że nie widzi możliwości, bym mógł zrealizować swoje marzenie w tamtym czasie. Jako doktorant neuronauki musiałem pracować dla danego profesora i skupić się na podobnym projekcie, którym ten profesor już się zajmował. A nikt w Berkeley ani w żadnym znanym mi miejscu nie pracował nad projektem zbliżonym do mojego.

Próba opracowania ogólnej teorii funkcjonowania mózgu była uważana za zbyt ambitną, a zatem także zbyt ryzykowną. Jeśli doktorant pracowałby nad takim projektem przez pięć lat i nie robił postępów, mógłby nawet nie zaliczyć studiów. Podobnie ryzykowali profesorowie, którzy mogliby nie dostać stałego etatu. Instytucje, które przyznawały granty na badania, również uznały, że to zbyt ryzykowne – propozycje projektów skupiające się wyłącznie na teorii były zazwyczaj odrzucane.

Mogłem pracować w laboratorium, wykonując eksperymenty, lecz po kilku rozmowach kwalifikacyjnych zorientowałem się, że nie byłoby to dla mnie najlepsze rozwiązanie. Spędzałbym wówczas długie godziny, trenując zwierzęta, konstruując narzędzia eksperymentalne i gromadząc dane. Każda teoria, nad którą bym pracował, byłaby ograniczona do tej części mózgu, którą zajmowano by się w moim laboratorium.

Następne dwa lata spędziłem więc w bibliotekach uniwersyteckich, wczytując się w artykuły z dziedziny neuronauki. Przeczytałem ich setki, włącznie z najważniejszymi artykułami opublikowanymi na przestrzeni ostatnich 50 lat, i nie pomijając tych, w których psychologowie, językoznawcy, matematycy i filozofowie wypowiadali się o mózgu i inteligencji. Zdobyłem pierwszorzędne, choć niekonwencjonalne wykształcenie. Po dwóch latach samodzielnej nauki zrozumiałem, że czas na zmianę. Opracowałem więc plan, zgodnie z którym pracowałbym przez cztery lata w branży, a potem znów rozejrzałbym się po środowisku akademickim. Wróciłem więc do pracy przy komputerze w Dolinie Krzemowej.

Zacząłem odnosić sukcesy jako przedsiębiorca. W okresie od 1988 do 1992 roku opracowałem jeden z pierwszych tabletów, GRiDPad, a następnie w 1992 roku założyłem firmę Palm Computing, co zapoczątkowało dziesięcioletni etap, podczas którego zaprojektowałem jedne z pierwszych smartfonów i przenośnych komputerów, takie jak Treo i PalmPilot. Jednak każdy, kto pracował ze mną w Palm Computing, wiedział, że moje serce należy do neuronauki, a tworzenie komputerów mobilnych to jedynie moje tymczasowe zajęcie. Projektowanie tych komputerów i smartfonów było ekscytującą pracą i zdawałem sobie sprawę z tego, że miliardy ludzi będą wkrótce korzystać z nich na co dzień, ale czułem również, że zrozumienie mózgu miało większe znaczenie. Wierzyłem, że teoria mózgu będzie miała większy wpływ na przyszłość ludzkości niż komputery, dlatego tak bardzo zależało mi na powrocie do badań nad mózgiem.

Żadna data odejścia nie byłaby wygodna, więc po prostu wybrałem konkretny dzień i odszedłem z firm, które pomogłem stworzyć. Z pomocą i dopingiem kilku przyjaciół naukowców (zwłaszcza Boba Knighta z UC Berkeley, Brunona Olshausena z UC Davis oraz Steve’a Zornetzera z NASA Ames Research) założyłem w 2002 roku Redwood Neuroscience Institute (RNI), który skupiał się wyłącznie na teorii działania kory nowej i zatrudniał na pełen etat 10 naukowców. Wszyscy byliśmy zainteresowani wielkoskalowymi teoriami mózgu, a RNI był jednym z niewielu miejsc na świecie, gdzie takie podejście było nie tyle tolerowane, ile wręcz oczekiwane. Przez trzy lata, podczas których prowadziłem RNI, odwiedziło nas setki naukowców wizytujących. Niektórzy z nich spędzali u nas po kilka dni, a inni – tygodni. Co tydzień odbywały się również wykłady otwarte, które zazwyczaj przeradzały się w wielogodzinne dyskusje i debaty.

Każdy, kto pracował w RNI, włącznie ze mną, twierdził, że było to fantastyczne miejsce. Miałem okazję poznać tam najlepszych neuronaukowców na świecie i zdobyć ogromną wiedzę w wielu dziedzinach neuronauki, co byłoby trudne przy typowej pracy na uczelni. Problem polegał jedynie na tym, że chciałem znaleźć odpowiedzi na zestaw konkretnych pytań, a całemu zespołowi nie­łatwo było się na to zgodzić. Poszczególni naukowcy byli zadowoleni, wykonując swoje własne zadania. Dlatego też po trzech latach prowadzenia instytutu postanowiłem, że najlepszym sposobem osiągnięcia moich celów będzie poprowadzenie mojego własnego zespołu badawczego.

RNI radziło sobie bardzo dobrze we wszystkich innych względach, więc postanowiliśmy przenieść się na UC Berkeley. Tak, w tym samym miejscu, gdzie usłyszałem, że nie mogę badać teorii mózgu, po 19 latach powiedziano mi, że centrum badań nad teorią mózgu jest dla nich idealnym przedsięwzięciem. RNI działa dziś pod nazwą Redwood Center for Theoretical Neuroscience.

Kiedy RNI przeniósł się na UC Berkeley, wraz z kilkoma kolegami założyłem Numentę. To niezależna firma badawcza, naszym głównym celem jest opracowanie teorii funkcjonowania kory nowej, a przy okazji chcemy także zastosować to, czego dowiemy się o mózgu, w uczeniu maszynowym i sztucznej inteligencji. Numenta przypomina typowe uniwersyteckie laboratorium badawcze, ale pozostaje bardziej elastyczna. Pozwala mi kierować zespołem, na bieżąco upewniać się, że wszyscy jesteśmy skupieni na tym samym zadaniu, i kiedy tylko chcę, mogę wypróbowywać nowe pomysły.

Podczas pisania tej książki Numenta liczyła sobie 15 lat, mimo to w wielu aspektach nadal przypomina start-up. Próby zrozumienia, jak działa kora nowa, są niezwykle wymagające. Żeby robić postępy, potrzebujemy elastyczności oraz skupienia typowego dla środowiska start-upów. Niezbędne są jednak także duże pokłady cierpliwości, co z kolei nie stanowi mocnej strony start-upów. Do naszego pierwszego ważniejszego odkrycia – dotyczącego sposobu, w jaki neurony wykonują przewidywania – doszło w 2010 roku, pięć lat po rozpoczęciu pracy, a odkrycie przypominających mapy układów odniesienia w korze nowej miało miejsce sześć lat później, czyli w 2016 roku.

W 2019 roku rozpoczęliśmy pracę nad naszą kolejną misją polegającą na stosowaniu zasad funkcjonowania mózgu w sztucznej inteligencji. Tego roku zacząłem też pisać tę książkę, żeby podzielić się tym, czego się dowiedzieliśmy.

Według mnie jest to niesamowite, że jedyny obiekt we wszechświecie, który wie, że wszechświat istnieje, to półtorakilogramowa masa komórek, która pływa w głowie każdego z nas. Przypomina mi to starą łamigłówkę: jeśli w lesie spada drzewo i nikt tego nie słyszał, to czy ono w ogóle wydało jakiś dźwięk? Podobnie możemy zapytać: jeśli wszechświat by się zaczął, a potem skończył, a w pobliżu nie byłoby żadnych mózgów, które by o tym wiedziały, to czy wszechświat w ogóle istniał? Kto zna odpowiedź na to pytanie? Kilka miliardów komórek zawieszonych w naszych czaszkach wie nie tylko, że wszechświat istnieje, lecz także, że jest ogromny i stary. Te komórki poznały również model świata, a jest to wiedza, która z tego, co wiemy, nie jest znana w żadnym innym miejscu. Przez całe moje życie próbuję zrozumieć, jak mózg to robi, i jestem podekscytowany naszymi odkryciami. Mam nadzieję, że wy także nie możecie się doczekać tego, co czeka was na kolejnych stronach. Zacznijmy zatem.ROZDZIAŁ 1
Stary mózg – nowy mózg

Żeby zrozumieć, jak mózg tworzy inteligencję, najpierw trzeba poznać kilka podstawowych faktów.

Wkrótce po tym, jak Karol Darwin ogłosił swoją teorię ewolucji, biolodzy zrozumieli, że sam ludzki mózg tak­że ewoluował na przestrzeni lat – a jego historię można odczytać, po prostu na niego patrząc. W przeciwieństwie do gatunków, które często znikają, kiedy pojawiają się nowe, mózg rozwinął się poprzez dodawanie nowych części do tych, które już istniały. Przykładowo niektóre z najstarszych i najprostszych układów nerwowych to zbiory neuronów, które biegną wzdłuż pleców malutkich robaczków. Te neurony pozwalają robakom wykonywać proste ruchy i są prekursorami naszego rdzenia kręgowego, który również jest odpowiedzialny za wiele z naszych podstawowych ruchów. Następnie na jednym z krańców ciała pojawiła się bryłka neuronów, która kontrolowała funkcje takie jak trawienie czy oddychanie. Ta bryłka jest przodkiem naszego pnia mózgowego, który w podobny sposób kontroluje nasze trawienie i oddychanie. Pień mózgowy niczego nie zastąpił, lecz był przedłużeniem tego, co już istniało. Wraz z upływem czasu mózg rozwinął zdolność wykonywania coraz bardziej skomplikowanych czynności poprzez kształtowanie kolejnych części – zaraz obok tych starych. Ta metoda wzrostu poprzez dodawanie odnosi się do mózgów najbardziej złożonych zwierząt. Łatwo także stwierdzić, dlaczego stare części mózgu nie zaniknęły: niezależnie od tego, jak mądrzy i zaawansowani jesteśmy, czynności takie jak oddychanie, jedzenie, seks i odruchy nadal są kluczowe dla naszego przeżycia. Najnowszym elementem naszego mózgu jest właśnie kora nowa. Mają ją wszystkie ssaki – wyłącznie ssaki – a ludzka kora nowa jest wyjątkowo duża i zajmuje około 70 procent naszego mózgu. Gdyby można wyjąć ją z naszej głowy i rozprostować, osiągnęłaby rozmiar sporej serwetki obiadowej. Byłaby też dwa razy grubsza. Owinięta jest wokół starszych części mózgu, więc kiedy przyglądamy się ludzkiemu mózgowi, widzimy głównie ją (i jej charakterystyczne fałdy i bruzdy) oraz fragmenty starego mózgu wraz z rdzeniem kręgowym wystającym z dołu.

Ludzki mózg

Kora nowa jest organem inteligencji. Niemal wszystkie zdolności, które utożsamiamy z inteligencją, takie jak wyobraźnia, język, muzyka, matematyka, nauki ścisłe i inżynieria – powstają właśnie tam. Kiedy o czymś myślimy, to wykorzystujemy do tego głównie korę nową. To wasza kora nowa czyta tę książkę (lub jej słucha), a moja ją pisze. Jeśli chcemy zrozumieć inteligencję, musimy zrozumieć, co robi i w jaki sposób pracuje ten organ.

Zwierzęta nie potrzebują kory nowej, żeby wieść skomplikowane życie. Mózg krokodyla przypomina, mniej więcej, nasz mózg, ale bez właściwej kory nowej. Krokodyle wykazują złożone zachowania, dbają o swoje młode i wiedzą, jak poruszać się w otaczającym je środowisku. Większość ludzi stwierdziłaby, że zwierzęta te mają pewien poziom inteligencji, lecz zdecydowanie nie przypomina on poziomu ludzkiego.

Kora nowa i starsze części mózgu połączone są włóknami nerwowymi, więc nie możemy traktować ich jako zupełnie oddzielnych organów. Przypominają raczej współlokatorów, którzy mają odmienne osobowości i obowiązki, ale którzy muszą ze sobą współpracować, żeby osiągnąć swoje cele. Kora nowa znajduje się na zdecydowanie nieuprzywilejowanej pozycji, ponieważ nie kontroluje zachowań w bezpośredni sposób. W przeciwieństwie do innych części mózgu żadna komórka kory nowej nie łączy się bezpośrednio z mięśniami, więc organ ten nie może samodzielnie mięśniami poruszać. Dlatego też kiedy kora nowa chce coś zrobić, wysyła sygnał do starego mózgu, prosząc go o przysługę. Przykładowo oddychanie jest funkcją pnia mózgu i nie wymaga myślenia ani żadnego innego wkładu kory, która jednak może chwilowo kontrolować oddech, tak jak wtedy, kiedy celowo go wstrzymujemy. Jednak kiedy pień wykryje, że nasze ciało potrzebuje więcej tlenu, wówczas zignoruje korę i przejmie kontrolę. W podobny sposób kora nowa może pomyśleć: „Nie jedzmy tego ciasta. Nie wygląda zdrowo”, ale jeśli starsze i bardziej prymitywne części mózgu stwierdzą: „Wygląda dobrze, pachnie dobrze, zjedzmy je”, to trudno będzie nam się temu oprzeć. Ta bitwa między starym a nowym mózgiem jest zasadniczym tematem niniejszej książki i odegra kluczową rolę, kiedy będziemy omawiać egzystencjalne zagrożenia stojące przed ludzkością.

Stary mózg zawiera dziesiątki oddzielnych organów, z których każdy pełni konkretną funkcję, każdy inaczej wygląda, a ich kształty, rozmiary i połączenia odzwierciedlają ich rolę. Przykładowo w ciele migdałowatym, starszej części mózgu, znajduje się kilka organów wielkości ziarnka grochu, które odpowiadają za różne typy agresji, takie jak agresja umyślna czy impulsywna.

Kora nowa jest zadziwiająco inna niż pozostałe części mózgu. Mimo że zajmuje niemal trzy czwarte objętości całego mózgu i odpowiada za niezliczone funkcje poznawcze, nie ma wydzielonych w widoczny sposób obszarów. Fałdy i bruzdy są niezbędne, aby kora nowa zmieściła się w czaszce, co przypomina widok, który zastalibyśmy po wciśnięciu serwetki do dużego kieliszka wina. Jeśli zignorujemy te fałdy, wówczas kora wygląda jak jeden duży arkusz komórek.

Jednak kora nowa jest podzielona na kilkadziesiąt obszarów odgrywających różne role. Niektóre z nich odpowiadają za wzrok, inne za słuch, a jeszcze kolejne za dotyk. Istnieją również obszary zajmujące się językiem i planowaniem. Kiedy kora nowa zostaje uszkodzona, powstałe deficyty zależą od tego, która jej część ucierpiała. Uszkodzenie tyłu głowy kończy się utratą wzroku, a uraz lewej części może doprowadzić do utraty mowy.

Obszary kory nowej łączą się ze sobą za pomocą wiązek włókien nerwowych rozciągających się pod korą – to tak zwana istota biała. Śledząc te wiązki, naukowcy mogą stwierdzić, ile jest takich obszarów i jak są one połączone. Badanie ludzkich mózgów sprawia wiele trudności, dlatego przebadanym w ten sposób pierwszym złożonym ssakiem był makak. W 1991 roku naukowcy Daniel Felle­man i David Van Essen połączyli dane z kilkudziesięciu badań, aby stworzyć słynną ilustrację kory nowej makaka. Poniżej znajduje się jedna z ich wizualizacji (mapa ludzkiej kory różniłaby się pod względem detali, lecz ogólna struktura byłaby podobna).

Dziesiątki niewielkich prostokątów reprezentują różne obszary kory nowej, a linie pokazują, jak informacje transportowane są przez istotę białą z jednego obszaru do drugiego.

Połączenia w korze nowej

Zgodnie z popularną interpretacją tej ilustracji kora nowa ma strukturę hierarchiczną jak schemat blokowy. Dane pochodzące ze zmysłów wchodzą dołem (na tym diagramie dane wejściowe ze skóry znajdują się po lewej stronie, a z oczu – po prawej) i są przetwarzane w serii kroków, podczas których wydobywane są coraz bardziej złożone szczegóły. Przykładowo pierwszy obszar, który otrzymuje dane z oczu, rozpoznaje proste wzory takie jak linie lub krawędzie, a te informacje przesyłane są do kolejnego obszaru, który może rozpoznać bardziej skomplikowane właściwości takie jak kąty czy kształty. Ten stopniowy proces trwa, dopóki jakieś obszary nie zakończą rozpoznawania całego przedmiotu.

Istnieje wiele dowodów popierających interpretację w duchu hierarchicznej sekwencji działań. Na przykład, kiedy naukowcy przyglądają się komórkom z obszarów w dolnej części hierarchii, okazuje się, że najlepiej reagują one na proste właściwości, a kolejne komórki reagują na bardziej skomplikowane właściwości. Czasami w wyższych obszarach znajdywane są także komórki reagujące na całe obiekty. Istnieje jednak również wiele dowodów sugerujących, że kora nowa wcale nie przypomina schematu blokowego – jak widać na diagramie, obszary nie są poukładane jeden nad drugim. Na każdym poziomie znajduje się wiele obszarów i większość z nich łączy się z wieloma poziomami hierarchii. Tak naprawdę większość połączeń między obszarami w ogóle nie pasuje do schematu hierarchicznego. W dodatku jedynie niektóre z komórek należących do każdego z obszarów mogą rozpoznawać właściwości i jak na razie naukowcy nie zdołali stwierdzić, czym zajmuje się większość komórek.

Mamy więc do rozwiązania zagadkę. Kora nowa, organ inteligencji, podzielona jest na dziesiątki obszarów wykonujących różne zadania, lecz powierzchownie wszystkie wyglądają tak samo. Obszary łączą się w skomplikowaną mieszaninę, która częściowo przypomina schemat blokowy – ale tylko częściowo. Nie jest zupełnie jasne, dlaczego organ inteligencji zbudowany jest właśnie w ten sposób.

Następnym oczywistym krokiem jest zajrzenie do wnętrza liczącej 2,5 milimetra grubości kory mózgowej, aby zobaczyć szczegóły jej obwodów. Można by założyć, że chociaż różne obszary kory nowej wyglądają tak samo na zewnątrz, obwody neuronalne, które odpowiadają za wzrok, dotyk i język, mają w środku odmienną strukturę. Rzeczywistość jest jednak inna.

Pierwszą osobą, która przyjrzała się szczegółom obwodów kory nowej, był Santiago Ramón y Cajal. W drugiej połowie XIX wieku wynaleziono techniki barwienia, które pozwalały na badanie poszczególnych neuronów pod mikroskopem, i Cajal wykorzystywał to do sporządzania ilustracji każdej części mózgu. Wyko­nał tysiące obrazków, które po raz pierwszy ukazały, jak wygląda mózg na poziomie komórkowym. Wszystkie ilus­tracje Cajala – piękne i misterne – rysowane były ręcznie. Ostatecznie otrzymał on za swoje osiągnięcia Nagrodę Nobla. Powyżej znajdują się dwa obrazki kory nowej autor­stwa Cajala: ilustracja po lewej ukazuje jedynie ciała neuronów, a na ilustracji po prawej stronie zawarte zostały również połączenia między komórkami. Obie ryciny odzwierciedlają przekrój przez dwuipół­milimetrową grubość kory nowej.

Neurony w przekroju kory nowej według rysunku Cajala (1899)

Dzięki barwieniu uwidoczniony został tylko niewielki procent, lecz gdyby zabarwiono wszystkie komórki, widzielibyśmy jedynie czerń – pamiętajmy, że rzeczywista liczba neuronów jest o wiele większa niż to, co można zobaczyć na powyższej ilustracji.

Cajal i inni naukowcy zaobserwowali przede wszystkim, że neurony w korze nowej poukładane są warstwowo. Warstwy, które rozmieszczone są równolegle do powierzchni kory nowej (na ilustracji poziomo), wiążą się z różnicami w rozmiarze neuronów oraz ich odleg­łościami między sobą. Wyobraźcie sobie, że do szklanej tuby wsypalibyśmy po 3 centymetry grochu, soczewicy i soi; patrząc na tubę z boku, widzielibyśmy trzy warstwy. Warstwy widoczne są także na powyższej rycinie. Liczba warstw zależy natomiast od tego, kto je liczy i jakie kryteria przyjmuje do ich rozróżniania. Cajal naliczył ich sześć. Prostym kryterium jest założenie, że każda warstwa neuronów odpowiada za coś innego.

Dziś wiemy już, że w korze nowej znajdują się dziesiątki różnych typów neuronów – znacznie więcej niż sześć, choć naukowcy nadal używają terminologii sześciu warstw. Przykładowo jeden typ komórek kryje się w warstwie trzeciej, a inny w warstwie piątej. Warstwa pierwsza to najbardziej zewnętrzna powierzchnia kory nowej najbliżej czaszki, która znajduje się na szczycie rysunku Cajala. Natomiast warstwa szósta usytuowana jest w mózgu najgłębiej, czyli najdalej od czaszki. Ważne jednak, aby pamiętać, że warstwy służą jedynie jako ogólny wskaźnik tego, gdzie można odnaleźć konkretny typ neuronów. Większe znaczenie ma natomiast to, z czym neuron się łączy i jak się zachowuje. Kiedy klasyfikujemy neurony pod względem ich połączeń, otrzymujemy dziesiątki typów.

Z ilustracji można też wywnioskować, że większość połączeń między neuronami biegnie pionowo, pomiędzy warstwami. Neurony mają przypominające drzewa wypustki zwane aksonami i dendrytami, które pozwalają im przesyłać informacje między sobą. Cajal zauważył, że większość aksonów przebiega prostopadle do powierzchni kory nowej (w dół i w górę ilustracji na stronie ….). W niektórych warstwach neurony tworzą długie poziome połączenia, ale większość z nich jest pionowa. Oznacza to, że informacje docierające do danego obszaru kory mózgowej przemieszczają się głównie do góry i na dół pomiędzy warstwami, zanim zostaną przesłane dalej.

W ciągu 120 lat, odkąd Cajal zaczął wykonywać ilus­tracje mózgu, setki naukowców badało korę nową, aby dowiedzieć się jak najwięcej o jej neuronach i obwodach. Na ten temat napisano już tysiące artykułów naukowych, znacznie więcej, niż mogę tu przywołać. Chciałbym jednak zaznaczyć trzy główne wnioski.

_Dalsza część książki dostępna w wersji pełnej_