Введение

В прошлом году научная общественность отмечала 15-летие проекта искусственных обществ (ИО) [4]. Напомним, что первые реализации ИО бащировались на нейросетевых моделях [4]. В последующем проект ИО стал ориентироваться на мультиагентную методологию. Однако наблюдаемый в последние 7 лет всплеск интереса к нейросетевым моделям, в особенности к моделям глубокого обучения, индуцирует вопросы о возможности использования в инструментарии ИО специальных теорий, ориентированных на имитацию моделей социокультурного назначения. К таким теориям относится концепция зеркальных нейронов.

Зеркальные нейроны, открытые группой Д. Риццолатти в 1990-х годах, активируются при наблюдении за действиями других. Более того, сторонники теории считают, что «зеркальные нейроны у человека способны кодировать не только цель действия, но и временные характеристики отдельных входящих в него движений» [14, с. 111] Используя методы картирования мозга, удалось выяснить, что существуют зоны, которые активируются во время наблюдения за действиями других: это передняя часть нижнетеменной коры и нижняя часть прецентральной извилины и задняя часть нижней лобной извилин, также, в ходе экспериментов было установлено, что данные области мозга, названные впоследствии зеркальной системой отвечают на изображения действий. С опорой на данные о функционировании зеркальных нейронов [30, p. 131-141] стали выдвигаться гипотезы относительно наличия не только и не столько корреляционных связей между биологическим субстратом и внутренними ментальными процессами и социальным поведением, сколько каузального влияния данного типа нейронов на сознание и социальное взаимодействие¹.

На основе полученных данных о механизмах работы зеркальных нейронов разработчики компьютерных моделей могут видеть возможность, в реализации разного рода интеллектуальных и поведенческих способностей (приписываемых зеркальной системе) в роботизированном агенте. Однако такая возможность сталкивается со значительными трудностями и противоречиями, связанными с методологическим инструментарием, имеющимся у современной науки. Проблема определения типа связи между нейробиологическими, ментальными и социальными объектами вызывает бурный интерес исследователей при объяснении функционирования сознания, как отдельных индивидов (и некоторых животных), так и социального взаимодействия². До сих пор нет единой теории, которая непротиворечивым образом связывала бы представления о сознании, зеркальных нейронах и социальном взаимодействии. Некоторые теории используют зеркальные нейроны для обоснования нейронной, а вслед за ней и ментальной эволюции, то есть появление разумных существ в след за усложнением нейронной структуры. Некоторые пытаются усмотреть каузальную связь между патологией в устройстве зеркальных нейронов и аутизмом³. Но пока все эти подходы относят в разряд гипотез, каждая из которых пытается редуцировать объяснение сознания к нейрофизиологическим проявлениям мозга. В данной статье мы сосредоточимся на рассмотрении того, как предлагается распространение естественно-научной методологии (на примере исследования зеркальных нейронов) в сферы изучения сознания и социального взаимодействия, и создания (в рамках все той же методологии) искусственных ментальных и социальных систем.

Стоит упомянуть, что одной из главных преград на пути распространения естественно-научной методологии за пределы нейробиологии, связано со спецификой получения данных о зеркальных нейронах. Во-первых, американские исследователи показали, что невозможно измерить активность только зеркальных нейронов, поскольку активность зеркальных нейронов сопровождается активностью иных, предположительно не содержащих зеркальные нейроны, областей [22, p. 13-18]. Во-вторых, применение точных инвазивных методов носит строго ограниченный характер. Инвазивные методы применяются в основном на животных (макаках) и только на некоторых больных эпилепсией, после чего, полученные данные экстраполируют для объяснения поведения людей без патологий. Далее на конкретном примере мы попытаемся показать, как необходимо относиться к такого рода экстраполяции, и можно ли инвазивные методы заменить неинвазивными⁴ при интерпретации полученных данных. Таким образом, выводы, полученные на основе исследований механизмов работы зеркальных нейронов для решения проблемы социального взаимодействия, не лишены противоречий и будут рассмотрены в данной статье.

Также, будет показано, что социальная философия неоправданно отводит минимальную роль данным, полученным в ходе изучения системы зеркальных нейронов. Такие результаты обеспечивают более глубокое понимание биологических основ социального взаимодействия. Напротив, значимость философского осмысления полученного материала также представляется крайне необходимой, требуется концептуальное прояснение многих понятий для более точного понимания функционального значения зеркальных нейронов в социальном познании. В естественных науках социальное взаимодействие, с одной стороны, понимается на структурном уровне - как процесс взаимодействия индивидов, который обеспечивает работой определенные системы мозга, так и на функциональном - социальное взаимодействие как адаптационный результат и одновременно механизм. Примечательным является тот факт, что в философии понятие «социальное взаимодействие» рассматривается как явление, присущее исключительно человеку, в то время как в биологии, социальные взаимодействия обусловлены рядом социальных способностей, которые присущи также и социальным животным. (например, способность к эмпатии, к узнаванию другого) [14; 19]. Однако отсутствие единого понимания категории «социального взаимодействия», использование в качестве базовой основы социального взаимодействия разных компонентов, порождает определенные методологические проблемы и могут препятствовать созданию компьютерной модели.

Зеркальные нейроны и сознание

В первой части статьи мы упоминали о наличие проблемы по выстраиванию связей между способами функционирования зеркальных нейронов и принципами функционирования сознания⁵ и способов объяснения квалитативных сознательных состояний⁶. Отдельное внимание будет уделено как естественно-научная методологическая программа ограничивает и изучение сознания, и создание сильного искусственного интеллекта аналогичного естественному.

Подтверждением того, что изучение зеркальных нейронов либо ограничено позволяет, либо не позволяет исследовать как естественные, так и искусственные сознательные системы, заключается в том, что с помощью зеркальных нейронов описывается нейрофизиологический уровень, и не описывается ментальный. Например, Якобони пишет: «...не было зафиксировано ни одного случая, когда на разрядку зеркальных нейронов во время наблюдения за чужим хватательным действием влиял бы характер объекта. Яблоко или апельсин? Арахис или изюминка? Не имеет значения. Значение имеет только размер, что абсолютно осмысленно в моторном плане» [19, с. 35]. Таким образом, Якобони хочет показать, что активность зеркальных нейронов отражает лишь корреляционную связь между нейрофизиологическим уровнем и ментальным. Также Якобони пытается приписать нейронам несколько функций, но при этом сам показывает, что функции отдельных нейронов специализированы, одни нейроны разряжаются при захватывании объекта пальцами, а другие нейроны при захватывании всей рукой. Поэтому описание и объяснение ментальных состояний и не может выстраиваться, опираясь лишь на данные от некоторого малого количества нейронов. Стоит отметить, что при анализе функционирования мозга и в дальнейшем сознания и искусственного интеллекта важным является не только определение специализации клеток или группы клеток в конкретном участке мозга, но и синаптические связи клеток из разных отделов. В научном сообществе все большую популярность набирает представление о сознании, как о глобальной активации нейронной сети⁸.

Проблема пантомимы, может предложить новые пути исследования сознания, но при дополнении экспериментальных данных интроспективными отчетами. Поскольку только с помощью интроспективных отчетов можно узнать, как человек себе представил объект, который отсутствует в актуальном мире. Например, во время наблюдения ставить задачу наблюдателю в одних случаях представлять несуществующий предмет, а в других случаях думать о самом движении, безотносительно объекта, то есть предлагать испытуемым во время наблюдения за пантомимой домысливать отсутствующие предметы или же наоборот, отстраниться от пантомимы и воспринимать наблюдаемые действия без связи с объектом. Пока можно предположить, что качественные характеристики сознательного опыта (т. е. то как именно человек переживает) могут влиять или быть причиной нейроактивности, что косвенно показала проблема пантомимы.

Следующее ограничение физикалистской методологии состоит в том, что естественно-научные методы не описывают влияние предшествующего сознательного опыта на последующие сознательные состояния индивида и его поведенческие реакции. Психологи О. В. Рычкова и А. Б. Холмогорова пишут, что «если ранний период развития человека был сопряжен с отрицательными эмоциями, явлениями депривации, сопровождался социальной изоляцией, это затруднит и исказит восприятие им себя, других людей и собственного опыта. Возникает неподходящая основа для понимания других людей, что ведет к нарушению способности делать выводы и вести себя на основе получаемой информации» [15, с. 90]. Вслед за психологами можно предположить, что в результате недостаточной социализации у человека могут формироваться деформированные представления, влияющие на его восприятие и себя, и окружающего мира. Таким образом, асоциальное поведение может быть вызвано, как патологией в работе зеркальных нейронов, поскольку на нейронном уровне сознательный опыт будет закрепляться неверно, так и тяжелыми условиями первичной социализации¹¹. Поэтому открытие зеркальных нейронов с одной стороны, вероятно, объяснит некоторые особенности формирования и развития психики и сознания, но в то же время остается неоднозначность интерпретаций функционирования этих клеток относительно объяснения сознания и создания искусственного интеллекта¹².

Во введении мы также указывали на проблему квалиа, через исследование “зеркальной” боли. Один из аспектов проблемы изучения “зеркальной” боли состоит в том, что нейрофизиологический уровень (зеркальные нейроны) не позволяют понять, что именно чувствует субъект, когда наблюдает за чужой болью. Одна из гипотез может заключаться в том, что в момент наблюдения за действиями другого человека мы приписываем собственные ощущения, которые испытывали в аналогичных ситуациях. Таким образом, «нейроны Ганди» или «нейроны сочувствия» показывают, что восприятие внешнего мира и, в частности, других людей, может носить сугубо индивидуальный характер и зависит от сознательного опыта, а не только от наличия базовых структур мозга, поэтому для создания сильного искусственного интеллекта недостаточно точного копирования нейронной сети.

Система зеркальных нейронов и социальное взаимодействие

Центральная нервная система включает два вида нейрокогнитивной системы, направленной на понимание других: а) система зеркальных нейронов 2) внутренняя ментализирующая система[31]. Данные системы работают на двух уровнях ментализации – автоматический, доконцептуальный (зеркальная система) и добровольный, концептуальный (внутренняя ментализирующая система). Первый уровень позволяет быстро идентифицировать психическую информацию, второй позволяет создавать модели психического состояния другого через свою систему принятия решений. Более того, зеркальная система и внутренняя ментализирующая система взаимозависимы относительно выполнения задач социального познания. Таким образом, конструирование модели психического фундировано индивидуальными особенностями субъекта, что, в свою очередь, позволяет говорить об увеличении параметров вариативности данной модели, и, следовательно, расширяет границы интерпретации.

В ходе экспериментов над обезьянами нейровизуализационными методами¹³ было обнаружено, что для зеркальных нейронов не так важен объект, над которым совершается действие, как важна цель¹⁴, понимание чужого намерения, т.е. чтобы понять состояние другого, следует смоделировать это состояние в собственном ментальном мире. В Лос-Анджелесе, в рамках научной программы «Человеческие рубежи», Марком Якобони был проведен эксперимент, направленный на выяснение роли зеркальных нейронов человека в имитации, при использовании фМРТ. У испытуемых стояла задача – совершать подражательные действия кистью руки и наблюдать за ними. В ходе совершаемых действий, у испытуемых активировались те же зоны мозга (F5 и PF), что и у макак в первоначальных экспериментах в лаборатории Риццолатти. Другой эксперимент Якобони был проведен на основе созданных Беккерингом имитационных игр, где дошкольники наблюдали и имитировали ипсилатеральные и контрлатеральные¹⁵ движения, целью которых было показать, что в ходе имитации основополагающим фактором в этом подражательном акте является цель, что дает возможность сделать вывод о том, что зеркальная система играет значительную роль в процессах подражания: она участвует (наряду с другими зонами коры головного мозга) в подражании действиям, которые уже присутствовали в двигательном репертуаре человека, а также зеркальная система способна кодировать наблюдаемые действия в определенные двигательные коды, тем самым предоставляя возможность их повторить [19, с. 75-85; 14, с.118]. В эксперименте Якобони, испытуемые должны были наблюдать и повторять ипсилатеральные и контрлатерильные движения указательного пальца, результаты получили следующие: «область лобной доли с зеркальными нейронами, соответствующая полю Брокка, была намного активнее при имитации движений пальца к красному кружку, чем при имитации его движений без красного кружка, хотя сами движения были идентичны», более того, зеркальные нейроны активировались в 4 раза сильнее при зеркальной имитации [19, с.84]. Таким образом, есть основания предположить, что зеркальная система предоставляет возможность интерпретировать эмоции другого через симуляцию наблюдаемого переживания, подавая сигнал через островок в лимбическую систему, где находятся центры эмоций, что подводит к выводу о том, что система зеркальных нейронов позволяет человеку войти в социум, предоставляет возможность интерпретации намерений и эмоций других, а также способствует формированию чувства собственного «я». Несомненно, такие исследования дают надежду ученым на создание искусственных систем, воспроизводящих функциональные особенности зеркальной системы, но, стоит отметить, что такого рода исследование механизмов на уровне нейрофизиологии позволяет фиксировать только корреляционное моменты, установление непосредственной причинно-следственной связи между наблюдаемыми социальными и биологическими феноменами требует дополнительной эмпирической проверки и адекватной теоретической интерпретации. Также, стоит сделать акцент на том, что при исследовании зеркальных нейронов методами фМРТ, испытуемые находятся в неподвижном состоянии, что, с определенной долей вероятности, влечет искажение данных, которые получены на основе теплового эффекта. Также, интересным представляется контраргумент, приведенный Грегори Хикоком о возможности зеркальных нейронов кодировать цель: любая цель может быть достигнута разным количеством действий, имеющим существенный диапазон значений, следовательно, если зеркальные нейроны не отражают действия и моторные представления не положены в основу понимания действия, то как объяснить способность к кодированию целей [27]? Особо отметим,что области головного мозга, включенные в зеркальную систему, не являются единственными зонами, активирующимися во время целенаправленного поведения.¹⁶ Более того, тот факт, что до сих пор существует пробел в объяснении механизма идентификации целенаправленности действия зеркальной системой, говорит о том, что результаты, получаемые в ходе экстраполяции таких данных, полученных в ходе исследования зеркальных систем, в область проектирования искусственных¹⁷, нуждаются в адекватной эмпирической и теоретической проверке.

Отметим, что на данный момент существует две теории, позволяющие пролить свет на природу зеркальных нейронов. Первая теория носит эволюционный характер и утверждает, что зеркальные нейроны созданы для укрепления социального взаимодействия через способность понимать друг друга с целью выживания, т.е. имеют строго адаптивную функцию. Вторая теория связана с гипотезой ассоциативного обучения [21], суть которой состоит в том, что формирование зеркальных нейронов происходит в процессе индивидуального развития, т.е. зеркальные нейроны представляют собой побочный продукт ассоциативного обучения. Важным аргументом в защиту данной теории является факт нейропластичности мозга и непрекращающе]мся процессе обучения. Стоит отметить, что данная теория не исключает роль естественного отбора, он скорее носит фоновый, а не основополагающий характер¹⁸. Генетическая природа зеркальных нейронов подразумевает инвариантность их свойств в разных средах¹⁹, следовательно, должны существовать выводы об атипичных свойствах²⁰ видов, что представляется невозможным при ассоциативном подходе. Это говорит о том, что при изучении обезьян необходим учет типа сенсомоторного опыта не только в лабораторных условиях, но и в условиях свободы. Отсюда можно сделать вывод о том, что «зеркальные нейроны у представителей одной человеческой культуры не являются репрезентативными для всего человеческого рода»[21]. Поэтому, при моделировании искусственных систем, а также описании и интерпретации функций мозга различного уровня, нам представляется важным сделать акцент на четком понимании методологических установок, исходя из конкретных областей научного знания. Принимая за методологическую задачу описание функционального потенциала нейронных механизмов, нейроученые предоставят возможность философам и психологам устанавливать корреляционные зависимости между биологическим и социальным уровнем для расширения границ понимания особенностей сознания и процесса социальных интеракций.

Более того, на сегодняшний день, остается открытым вопрос о природе «понимания действия»: активация двигательного зеркального нейрона ведет к пониманию действия или же, напротив, понимание действия вызывает активность нейронов? Существует предположение, что зеркальные нейроны играют значимую роль в эволюции языка и овладении языком, ведь область человеческого мозга, в котором располагается зеркальная система «перекрывает» зону Брокка, ответственную за язык. Отметим, что данное предположение подверглось серьезной критике, нейролингвист Грегори Хикок, в своей работе «Миф о зеркальных нейронах: настоящая нейронаука общения и познания» утверждает, что повреждение зоны Брока не ведет к проблеме восприятия речи [28]. Также, открытым остается вопрос о функционировании зеркальных нейронов в ситуациях быстрого реагирования на наблюдаемое действие. Таким образом, на сегодняшний день, изучение человеческого поведения в рамках естественнонаучного подхода затруднено в силу различных причин. К ним, например, относятся ограниченность использования экспериментальных методов, поэтому ученым приходится проверять гипотезы с использованием поведенческих моделей животных, что вызвано невозможностью исследований на надындивидуальном уровне.

Заключение

О значимости открытия зеркальных нейронов индийский ученый В. Рамачандран заметил, что «зеркальные нейроны играют важную роль в уникальности человеческих возможностей» [12, с. 157]. Данная система косвенно позволяет определять значение действия через установления соответствия между наблюдаемым и совершаемым действием, а также показывает, что моторная информация играет роль в понимании действий, а определенные области мозга способны развиваться в результате взаимодействия между индивидуумом и окружающей средой. В своей перспективе, основательно изученная модель зеркальной системы, возможно, откроет ряд возможностей для решения проблем в области робототехники, например, обучения роботов социальному взаимодействию посредством имитационного обучения. Но на сегодняшний день, говорить о построении успешно функционирующей модели социального взаимодействия в искусственных системах не представляется возможным, причем неважно, идет ли речь о социальной или социетальной интеракции.

Опираясь на открытия в области зеркальных клеток можно предположить, что наши чувства и переживания, которые в данном случае мы обозначаем как сознательный опыт, имеют связь со структурой головного мозга. Но, несмотря на это, опираясь исключительно на принципы функционирования зеркальных нейронов невозможно описать сознание. Таким образом, появляются новые аргументы, подтверждающие ограниченность применимости экспериментальных средств при исследовании сознания и создания с их помощью искусственного интеллекта. Во-первых, как отмечает индийский ученый Рамачандран, пока остается открытым вопрос о том, на основе чего эти клетки работают: зеркальные нейроны могут быть причиной отдельных сознательных состояний, но также активность этих клеток может носить не каузальный, а репрезентативный характер, т. е. отражать наличие тех или иных сознательных состояний, а не быть их причиной. Во-вторых, разница в их возбуждении у людей и макак, например, при наблюдении за пантомимой, может быть демонстрацией того, что сознание, а не только базовые структуры мозга, оказывает влияние на то, как воспринимается внешний мир. В-третьих, несмотря на то, что зеркальные нейроны показывают идентичную активизацию одних и тех же нейронов при ощущении боли и при наблюдении за болевыми ощущениями другого, но активность сама по себе не свидетельствует, что наблюдатель сопереживает, сочувствует боли другого. Пока лишь можно предполагать, что разряжение болевых зеркальных нейронов показывает перенесение своего квалитативного сознательного опыта на наблюдаемый опыт другого. Мы предполагаем, что на основе анализа данных о работе зеркальных нейронов появляется возможность проведение границы применимости эмпирических методов по описанию субъективного, ментального мира.

Теория зеркальных нейронов перспективна для имитационного компьютерного моделирования социокультурных процессов. Значимость этого подхода сравнима с моделями обучения. И заслуживает формализации и отражение в учебных программах наряду с вычислительными теориями и моделями машинного обучения. Отмеченные трудности будут полезны в реализации нового, социально-ориентированного подхода в проектах искусственного интеллекта и машинного обучения.

Авторы выражают благодарность Т. А. Вархотову за идеи и замечания, высказанные при работе над этой статьей.