Что такое жизнь и как она возникла? IV-15-4. Мозг, психика, вера. Корневые гипотезы
4. Корневые гипотезы
Мозг является наиболее сложной из природных самоорганизующихся систем. Самоорганизацию, т.е. спонтанный процесс в отсутствие центра управления системой, приниципиально невозможно исследовать, сводя закономерности, проявляющиеся в целой системе, к совокупности более простых процессов, функционирующих и изучаемых на условиях любой степени автономности. Исследование отдельных нейронов или же томографическое исследование отделов целого мозга, как правило, несводимо к обобщённому эмпирическому знанию, полученному при исследованиях на уровне целостной системы мозга, как в норме, так и при различных патологиях. Что же касается теоретического знания, то в современной нейробиологии этим термином принято подменять совокупность огромного объёма экспериментальных данных, сгруппированных в терминологические кластеры.
Самоорганизующиеся системы по определению не конгруэнтны человеческой логике. Они недоступны для традиционных приёмов познания. Понимание отдельных связей и взаимодействий более простых подсистем подобных систем не может быть гарантией понимания законов функционирования всей системы. Таких законов практически не существует. Так, например, в крупнейших мировых метеорологических центрах с помощью мощнейших суперкомпьютеров сегодня решается одновременно порядка полумиллиона уравнений гидро- и аэродинамики, но точное предсказание локального проявления такой самоорганизующейся системы, какой является климат на Земле, возможно лишь в пределах весьма коротких промежутков времени.
Такая самоорганизующаяся система, какой является мировая экономика, может долгое время не реагировать на волюнтаризм сильных мира сего, пытающихся корректировать экономические процессы в соответствии с доступной их уму планарной логикой. Но на определенном этапе плоды этого "руководства" экономикой выливаются в цунами восстанавливающихся самоорганизующихся процессов, экономика начинает отвечать всей своей суммарной мощью, демонстрируя с помощью мировых финансовых кризисов тщетность попыток ведущих экономистов изменить смысл и направление стохастических процессов и направить их в русло примитивного прагматизма.
Мозг представляет собой беспрецедентно сложную самоорганизующуюся систему полуавтономных самоорганизующихся систем, общающихся между собой с помощью электрических и химических сигналов, а также прямых клеточных контактов. Многосторонние связи этих полуавтономных самоорганизующихся систем с функционированием целого мозга в ряде случаев обеспечивают им возможность поддержания узкой специализации и защиту от хаотизации в осуществлении специальных функций. Этот функциональный гомеостаз отдельных анатомических структур, будучи результатом сложного эволюционного усовершенствования структуры мозга, открывает возможности для изучению его функциональных компартментов с помощью т.н. метода корневых гипотез. Эта описываемая мною методология позволяет генерировать гипотезы, объясняющие поведение отдельных автономных систем мозга, но, конечно, с осознанием реальных границ возможного их применения.
Поясню смысл этого термина на следующем примере. Представим себе, что на небольшом участке земли образовались заросли из множества морфологически сходных видов растений, сформировавшиеся в симбиотическую систему. Ветки этих растений хаотически переплелись таким образом, что определить, где какое растение практически невозможно. Есть два пути выделить конкретное растение: двигаться от корней к веткам и от веток к корням. Если эти два пути накладываются друг на друга с обратным знаком, то можно с уверенностью говорить, что данное растение выделено из зарослей. Понятно, что при этом не имеет значение, с какой ветки было начато движение к корню. Но при движении от корня нет никакой уверенности, что в качестве конечного пункта движения будет какая-то конкретная ветка. Т.е. некая корневая гипотеза функционирования может проявляться в самых разных доменах самоорганизующихся систем или, проще говоря, в поведении различных анатомических компартментов мозга. Но выход на корневую систему от периферических систем (веток) представляет собой намного более сложную задачу.
Вывод отсюда один: разработка и накопление корневых гипотез намного полезнее и эффективнее с научной точки зрения, нежели обнаружение тех или иных экспериментальных находок с последующими попытками объяснить их природу. Ложное объяснение экспериментального факта может иметь существенные отрицательные последствия, в то время как генерирование корневых гипотез не несёт в себе практически никаких отрицательных последствий. Если в функционировании автономных подсистем самоорганизующихся систем применимость какой-то конкретной корневой гипотезы не обнаруживается и она остаётся невостребованной, то она просто уходит в архив. Генерирование корневых гипотез является нормальным результатом процесса познания под названием "абдукция", что я подробно буду рассматривать ниже. Мыслитель любого калибра - от техника до академика с ослабленными потенциями к абдукции или при недостаточной грамотности может нанести большой вред делу, которым занимается. Корневые же гипотезы лишены подобных отрицательных качеств.
Примеров отрицательного влияния ложной интерпретации экспериментальных результатов неисчислимое множество. Так, например, холестериновая теория атеросклероза была впервые предложена в 1912 году российским патофизиологом Н.Аничковым, который таким образом интерпретировал результаты своих совершенно безграмотных экспериментов. Он кормил кроликов холестерином и обнаружил у них начальные признаки атеросклероза. Но всё дело в том, что кролики питаются только растительной пищей, в которой нет стерина животного происхождения - холестерина, а присутствует другой - растительный стерин - "ситостерин". По этой причине несчастные кролики не могли адекватно реагировать на издевательства, которым их подвергал Н.Аничков. Необходимый им ситостерин синтезировался в их печени, а холестерин из пищи кролики разлагать не умеют, поскольку у них такой потребности не возникает. После прекращения холестериновой кормёжки, кролики полностью и быстро выздоравливали, что совершенно нехарактерно для атеросклероза. На этой откровенной глупости была построена ещё большего масштаба глупость в виде всемирной борьбы с холестерином, которая принесла ведущим фармакологическим фирмам сотни миллиардов прибылей.
Корневые гипотезы строятся путём сложных способов умополагания, систематизировать и классифицировать которые практически невозможно. Часто для выполнения этой задачи больше всего подходят именно дилетанты, которые в силу характерной особенности интеллекта предпочитают фокусировать своё внимание не на том, что составляет фронт современной науки и привлекает аспирантов-диссертантов, а на том, что стимулирует их творческое мышление. При этом отсутствие достаточной эрудиции не составляет для них серьёзного препятствия и именно это обстоятельство позволяет им быстро преодолевать области многолетнего топтания классической профессиональной науки. Характерным отличием дилетантов является то, что с первых шагов своих конкретных интеллектуальных услилия они постоянно заглядывают в конец пути, что вовсе не характерно для ординарных труженников науки. Подсчитано, что примерно 3% дилетантов принадлежит бОльшая часть фундаментальных открытий в науке, в связи с чем наука в лице её лучших представителей постоянно предпринимает усилия для того, чтобы дилетанты не портили жизнь настоящим учёным.
Во второй половине прошлого века в течение довольно короткого времени биологическая наука получила в своё распоряжение целый арсенал новых инструментальных физико-химических методов исследования (электронные микроскопы, хроматографы, полярографы, спектрографы, масс-спектрографы, томографы, компьютеры и пр.), отличавшихся от привычных инструментов исследования непривычно высокой производительностью, точностью и воспроизводимостью. Но главное - наличием достаточно строгой теоретической базы. Это обстоятельство оказало двойственное влияние на стиль и методологию биологических, в том числе и нейробиологических исследований.
С одной стороны, сказалось сильное влияние методологии физических и химических наук на психологию исследователей-биологов. Последние пытались добровольно активно пересматривать и редуцировать свои знания биологии, отбрасывать "лишние детали", знание которых является основой биологической профессии. Считая свою науку неточным знанием, они пытались подстраивать биологию под методологию физико-химии, принципиально несводимую к методологии биологических наук. Одним из проявлений этой тенденции в микробиологии следует считать кратковременное массовое увлечение т.н. нумерической (адансоновской) таксономией, когда сотни признаков самой разнообразной природы смешивались в куче и после встряхивания с помощью простой компьютерной программы выдавались за результат биологической эволюции.
С другой стороны, методология точных наук стимулировала в биологии тягу к измерениям всего, что поддаётся измерениям. При этом измерения осуществлялись с полной уверенностью, что, даже если сегодня трудно объяснить цель этой экспериментальной деятельности, то когда-то обязательно наступит время, когда измеренное должно будет пригодиться. Редукционизм с середины 50-х годов прошлого столетия стал активно в биологии вытеснять холизм, а научные догадки - основа холистического подхода в исследовании самоорганизующихся систем стали именоваться пренебрежительным термином "научные спекуляции".
В итоге, саркастически звучащая формула "померил - напечатай" вылилась в реальность огромного вала информации, которая в своём большинстве и от физики далеко ушла и к биологии так и не пришла. Глупая тенденция превратить биологию в точную науку имела не всегда ощутимые, но реально существующие отрицательные методологические последствия. Физика и химия развивались в основном в плане исследования процессов прямого действия: приложение силы, теплодинамика, электричество и т.п. Здесь были достигнуты наиболее важные успехи этих наук. Неизмеримо сложнее оказались результаты физико-химического исследования самоорганизующихся систем - результаты исследований физики элементарных частиц и физики Космоса.
Что же касается самоорганизующихся систем под названием "живые организмы", то системы эти нисколько не проще субатомного и космического уровней организации. И многочисленные "лишние детали" строения и функций биологических объектов оказываются как раз теми "инструментами", с помощью которых возможно поступательное развитие наук биологического профиля. Эти детали непонятного предназначения являются теми самыми веточками, с помощью которых происходит верификация корневых гипотез, если эти гипотезы несут в себе информационный заряд.
Точное предсказание ответа самоорганизующейся системы на внешние воздействия принципиально невозможно. Для мозга внешними воздействиями кроме информации от органов восприятия могут быть прямые внешние контакты, множество различных патологий, недостатки в поступлении необходимых продуктов питания, витаминов, микроэлементов... Но при всём при этом живой организм в многообразии взаимодействия своих доменов не может не базироваться на основных законах физики и химии, которые проявляются при прямых взаимодействиях структурных микроэлементов живого. Цепочки из таких простых взаимодействий и составляют основу корневых гипотез и могут пролонгироваться в малоизмененном виде в веточки автономных подсистем самоорганизующихся систем.
В качестве примера, иллюстрирующего сказанное о корневых гипотезах, можно привести результаты исследования функций т.н. шишковидного тела мозга, или эпифиза, или пинеальной железы (corpus pineale, epiphysis cerebri). Этот небольшой орган серовато-красного цвета, расположенный в центре мозга между полушариями в месте межталамического сращения, выполняет эндокринную функцию, выделяя гормон меламин. Глубокое расположение эпифиза в мозге, казалось, указывало на его значимость, что привело к восприятию его в качестве "мистической" железы, вокруг функции которой сложился ряд метафизических теорий. С древности эпифиз было принято рассматривать в качестве вместилища души. Рене Декарт назвал эпифиз "седлом души", будучи убеждённым в его уникальном месте в анатомии человеческого мозга в качестве непарной структуры.
С исследованием роли эпифиза связано несколько ложных гипотез. К слову сказать, Рене Декарт просто заблуждался в непарности эпифиза, поскольку под микроскопом можно наблюдать, что он всё же разделён на два полушария. В течение длительного периода времени, например, эпифизу приписывалось участие в синхронизации циркадных ритмов (биоритмов "сна - бодрствования"). Такой вывод был сделан по причине того, что свет оказывает тормозящее влияние на активность эпифиза, тогда как темнота - стимулирующее. Считалось, что регулятором чувства сонливости является синтезируемый из серотонина гормон мелатонин, выделяемый в кровь секреторными клетками эпифиза.
Хотя до сих пор функциональная значимость эпифиза для человека недостаточно изучена, хотя показано, что роль мелатонина в ощущении чувства сонливости просто придумана на основе ложных ассоциаций, мелатонин как средство от бессоницы до сих пор можно купить в любом магазине в США, а врачи продолжают выписывать это безвредное и даже в какой-то степени может быть и полезное производное триптофана в качестве лечебного препарата от бессонницы. То, что при приёме этого индольного производного лучше спится, может быть и правда. Неправда то, что эпифиз с помощью мелатонина регулирует циклы сна-бодрствования.
Несколько лет тому назад появились сообщения о том, что фактором, вызывающим сонливость является повышенная концентрация аденозина, продуцируемого клетками белого вещества мозга. Аденозин, структурно очень близок к кофеину, поэтому последний является антагонистом аденозиновых рецепторов мозга. По природе своей пуриновой структуры кофеин, проходя через гемато-энцефалический барьер, связывается с частью аденозиновых рецепторов, эффективно блокируя их. Снижение активности аденозина приводит к увеличенной активности нейротрансмиттеров допамина и глутамата, стимулирует выработку антистрессового гормона адреналина, вызывающего возбуждение, соотвественно бессонницу.
На фоне недавности обнаружения действия аденозина в качестве стимулятора сонливости встаёт закономерный вопрос: а почему корневая гипотеза о вышеописанной роли аденозина не рассматривалась несколько десятилетий тому назад? В 1929 году группой учёных Гарвардской медицинской школы был открыт аденозинтрифосфат (АТФ), а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке. АТФ образуется путём последовательно присоединения фосфатных групп к аденозину, с образованием, соответственно, АМФ, АДФ и АТФ. Повышение концентрации аденозина свидетельствует о снижении степени фосфорилируемости, а следовательно, о снижении энергетического заряда в мозге.
Самое примитивное гипотетическое построение даже в отсутствии понимания того, для чего нужен сон и сновидения, могло бы навести на мысль о том, что состояние сонливости свидетельствует о потребности мозга в увеличении концентрации АТФ, для чего необходимо прекратить его тратить на те процессы, без которых невозможно бодрствование, в основном на мышечную активность. В организме человека продолжительность существования одной молекулы АТФ менее минуты. За день средний человек синтезирует до 40 кг АТФ, в то время как в любой данный момент концентрация АТФ в теле человека не превышает нескольких десятков граммов. Это связано с тем, что практически все процессы обмена веществ протекают с применением АТФ, поэтому АТФ хранить для организма чрезвычайно опасно из-за возможности спонтанной стимуляции биохимических процессов в отрыве от жизненной целесообразности.
Во время сна мозг нуждается в огромных количествах АТФ, из которого синтезируется цикло-аденозинмонофосфат (цАМФ) с помощью семейства мембранных ферментов аденилатциклаз, катализирующих реакцию циклизации АТФ с образованием цАМФ и неорганического пирофосфата. цАМФ выполняет в организме роль вторичного посредника, использующегося для внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов (например, глюкагона или адреналина), которые не могут проходить через клеточную мембрану. Необходимо много десятков молекул цАМФ для того, чтобы одна молекула гормона оказала своё действие.
В процессе сновидения в нашем мозгу активируются некоторые гормоны галлюциногенного действия, которые при недостатке АТФ, соответственно, цАМФ не могут выполнять предназначенные им функции. Существенным фактором в процессе обездвижения спящего является окись азота, поступающая из аминокислоты аргинина. Показателем активности окиси азота является эрекция после просыпания. Для активизации всех этих гормонов, медиаторов, трансмитеров, эйкозаноидов, поддерживающих и регулирующих состояние сна, необходимы большие количества цАМФ, а следовательно, АТФ.
Вообще-то, на самом деле всё не так просто, как может показаться. Циклический АМФ рассматривается как вторичный медиатор общего действия, при помощи которого осуществляются физиологические эффекты регуляторного воздействия широкого спектра различных биогенных веществ. Под влиянием циклического АМФ, например, усиливаются метаболические процессы в самых разных органах и тканях, в том числе в мышечной ткани, слизистой оболочке желудка, ЦНС. Но если иметь ввиду процессы, лежащие в основе сна и сновидений, то нетрудно придти в выводу, что иммобилизация спящего определяется потребностью исключить или минимизировать расход энергетической валюты с целью насытить мозг максимальным количеством АТФ. В противном случае человек, животные и насекомые спокойно высыпались бы в состоянии бодрствования. И эта простая мысль является типичной корневой гипотезой.
Всё вышесказаное мною становится возможным понять уже на первом курсе медицинского института и трудно себе представить такую ситуацию, когда никому в голову не пришла мысль о роли аденозина в возникновении чувства сонливости, а вместо этого десятилетиями ложно приписывалась эта роль гормону мелатонину, экскретируемому эпифизом. В данном описанном мною примере корневая гипотеза состоит в том, что повышенная концентрация аденозина отражает низкую степень его фосфорилирования, т.е. низкий энергетический заряд клетки. Именно по этой причине, как известно, аденозин блокирует выделение всех нейромедиаторов, поскольку в отсутствие достаточного количества вторичного медиатора цАМФ, нейромедиаторы не могут выполнить предназначенные им функции.
Грубо говоря, корневые гипотезы на первый взгляд приличествуют в основном научно-популярной литературе и не должны вызывать особого интереса у профессионалов. Но можно привести множество примеров, когда в исследовании самоорганизующихся систем корневые гипотезы могут играть ключевую роль, поскольку классические научные подходы малосовместимы с исследованием этих систем. Ощущение того, что простая незатейливая мысль может быть во много раз полезнее серьёзных профессионально выполненных экспериментов, породило многочисленные попытки разработок гносеологических критериев оценки адекватности научных результатов, в том числе адекватности научных гипотез. При этом под влияниянием точных наук делался акцент на устранение заблуждений и ошибок, в отсутствие понимания того, что ошибки и заблуждения намного легче обнаружить и устранить, чем обнаружить и принять к сведению истину. Фигурально выражаясь, можно сказать, что в каждом конкретном случае заблуждений может быть много, а истина одна.
Именно по этой причине критерий научности эмпирической теории, предложенный К. Поппером в 1935 году, плохо сочетался с исследованием мозга и сознания. Вот что впоследствие писал К. Поппер: "В то время меня интересовал не вопрос о том, "когда теория истинна?", и не вопрос, "когда теория приемлема?". Я поставил перед собой другую проблему. Я хотел провести различие между наукой и псевдонаукой, прекрасно зная, что наука часто ошибается, и что псевдонаука может случайно натолкнуться на истину". (Popper K.R. Conjectures and Refutations. The Growth of Scientific Knowledge. London and Henley. Routledge and Kegan Paul, 1972.). К. Поппер в итоге пришёл к выводу о том, что теорию психоанализа проверке на фальсифицируемость подвергнуть невозможно в принципе. Как бы ни вёл себя человек, его поведение можно объяснить с позиции психоаналитических теорий, нет такого поведения, которое опровергло бы эти теории.
Дело в том, что в общем виде поведение самоорганизующихся систем не поддаётся логическому и математическому описанию. С точки зрения некой гипотетической теории, которая бы описывала поведение самоорганизующихся систем, классическая наука выглядела бы псевдонаукой чистой воды. Любая самоорганизующаяся система состоит из взаимодействующих доменов, поведение которых определяется взаимодействием двух видов хаоса: хаоса порядка (внутри доменов) и хаоса беспорядка (междоменное внутрисистемное взаимодействие). Именно по этой причине псевдонаучные идеи, нацеленные на описание поведения природных систем, будут скорее и в большей степени соответствовать критериям истинности, разработанным К. Поппером, нежели идеи и догадки, нацеленные на описание трудно или вообще нефальсифицируемых самоорганизующихся систем.
Критерий фальсифицируемости К. Поппера является критерием отнесения гипотезы к разряду научных теорий с целью демаркации её от ненаучного знания. Но теория, которая бы описывала поведение самоорганизующихся систем, на сегодняшний день нацело отсутствует, и именно по этой причине критерий К. Поппера в применении к самоорганизующимся системам принципиально не работает. БОльшую часть жизни К. Поппер преподавал физику и математику и работал на кафедре философии, логики и научного метода Лондонской школы экономики. Гносеологическую основу методологической концепции К. Поппера составляла основанная на логике идея о том, что наука освобождает человечество от заблуждений и предрассудков. Недаром его первая книга, опубликованная в 1934 г., называлась "Логика исследования".
Имитации теории самоорганизующихся систем типа синергетики, представляющей собой жонглирование математическими уравнениями и неспособной что-либо конкретно предсказать, легко фальсифицировать только потому, что это - не теория, а имитации теории. Таким образом, применительно к гипотезам, описывающим поведение самоорганизующихся систем, критерий фальсифицируемости неприменим. Необходимо возвращаться к верифицируемости, которая была отвергнута К. Поппером лишь потому, что он создавал свой метод фальсификационизма, имея перед глазами примеры теорий, допускающих применение логики и аддитивности.
Теоретические знания, догадки, научные гипотезы, включая и корневые гипотезы, могут положительно сочетаться с редукционистскими подходами. Гипотеза, принятая к рассмотрению до начала экспериментального исследования, играет роль аналитического инструмента, помогая обнаруживать наиболее интересные и наиболее критические аспекты будущего исследования целой системы. Гипотеза же на стадии рассмотрения результатов исследования играет роль инструмента, позволяющего правильно собрать воедино и сопоставить отдельные фрагменты изученной системы, завершить рациональным виртуальным синтезом аналитическую часть исследования, удостоверившись в принципиальной сводимости или несводимости полученных аналитических данных к исходной нативной системе.
Мозг является наиболее сложной из природных самоорганизующихся систем. Самоорганизацию, т.е. спонтанный процесс в отсутствие центра управления системой, приниципиально невозможно исследовать, сводя закономерности, проявляющиеся в целой системе, к совокупности более простых процессов, функционирующих и изучаемых на условиях любой степени автономности. Исследование отдельных нейронов или же томографическое исследование отделов целого мозга, как правило, несводимо к обобщённому эмпирическому знанию, полученному при исследованиях на уровне целостной системы мозга, как в норме, так и при различных патологиях. Что же касается теоретического знания, то в современной нейробиологии этим термином принято подменять совокупность огромного объёма экспериментальных данных, сгруппированных в терминологические кластеры.
Самоорганизующиеся системы по определению не конгруэнтны человеческой логике. Они недоступны для традиционных приёмов познания. Понимание отдельных связей и взаимодействий более простых подсистем подобных систем не может быть гарантией понимания законов функционирования всей системы. Таких законов практически не существует. Так, например, в крупнейших мировых метеорологических центрах с помощью мощнейших суперкомпьютеров сегодня решается одновременно порядка полумиллиона уравнений гидро- и аэродинамики, но точное предсказание локального проявления такой самоорганизующейся системы, какой является климат на Земле, возможно лишь в пределах весьма коротких промежутков времени.
Такая самоорганизующаяся система, какой является мировая экономика, может долгое время не реагировать на волюнтаризм сильных мира сего, пытающихся корректировать экономические процессы в соответствии с доступной их уму планарной логикой. Но на определенном этапе плоды этого "руководства" экономикой выливаются в цунами восстанавливающихся самоорганизующихся процессов, экономика начинает отвечать всей своей суммарной мощью, демонстрируя с помощью мировых финансовых кризисов тщетность попыток ведущих экономистов изменить смысл и направление стохастических процессов и направить их в русло примитивного прагматизма.
Мозг представляет собой беспрецедентно сложную самоорганизующуюся систему полуавтономных самоорганизующихся систем, общающихся между собой с помощью электрических и химических сигналов, а также прямых клеточных контактов. Многосторонние связи этих полуавтономных самоорганизующихся систем с функционированием целого мозга в ряде случаев обеспечивают им возможность поддержания узкой специализации и защиту от хаотизации в осуществлении специальных функций. Этот функциональный гомеостаз отдельных анатомических структур, будучи результатом сложного эволюционного усовершенствования структуры мозга, открывает возможности для изучению его функциональных компартментов с помощью т.н. метода корневых гипотез. Эта описываемая мною методология позволяет генерировать гипотезы, объясняющие поведение отдельных автономных систем мозга, но, конечно, с осознанием реальных границ возможного их применения.
Поясню смысл этого термина на следующем примере. Представим себе, что на небольшом участке земли образовались заросли из множества морфологически сходных видов растений, сформировавшиеся в симбиотическую систему. Ветки этих растений хаотически переплелись таким образом, что определить, где какое растение практически невозможно. Есть два пути выделить конкретное растение: двигаться от корней к веткам и от веток к корням. Если эти два пути накладываются друг на друга с обратным знаком, то можно с уверенностью говорить, что данное растение выделено из зарослей. Понятно, что при этом не имеет значение, с какой ветки было начато движение к корню. Но при движении от корня нет никакой уверенности, что в качестве конечного пункта движения будет какая-то конкретная ветка. Т.е. некая корневая гипотеза функционирования может проявляться в самых разных доменах самоорганизующихся систем или, проще говоря, в поведении различных анатомических компартментов мозга. Но выход на корневую систему от периферических систем (веток) представляет собой намного более сложную задачу.
Вывод отсюда один: разработка и накопление корневых гипотез намного полезнее и эффективнее с научной точки зрения, нежели обнаружение тех или иных экспериментальных находок с последующими попытками объяснить их природу. Ложное объяснение экспериментального факта может иметь существенные отрицательные последствия, в то время как генерирование корневых гипотез не несёт в себе практически никаких отрицательных последствий. Если в функционировании автономных подсистем самоорганизующихся систем применимость какой-то конкретной корневой гипотезы не обнаруживается и она остаётся невостребованной, то она просто уходит в архив. Генерирование корневых гипотез является нормальным результатом процесса познания под названием "абдукция", что я подробно буду рассматривать ниже. Мыслитель любого калибра - от техника до академика с ослабленными потенциями к абдукции или при недостаточной грамотности может нанести большой вред делу, которым занимается. Корневые же гипотезы лишены подобных отрицательных качеств.
Примеров отрицательного влияния ложной интерпретации экспериментальных результатов неисчислимое множество. Так, например, холестериновая теория атеросклероза была впервые предложена в 1912 году российским патофизиологом Н.Аничковым, который таким образом интерпретировал результаты своих совершенно безграмотных экспериментов. Он кормил кроликов холестерином и обнаружил у них начальные признаки атеросклероза. Но всё дело в том, что кролики питаются только растительной пищей, в которой нет стерина животного происхождения - холестерина, а присутствует другой - растительный стерин - "ситостерин". По этой причине несчастные кролики не могли адекватно реагировать на издевательства, которым их подвергал Н.Аничков. Необходимый им ситостерин синтезировался в их печени, а холестерин из пищи кролики разлагать не умеют, поскольку у них такой потребности не возникает. После прекращения холестериновой кормёжки, кролики полностью и быстро выздоравливали, что совершенно нехарактерно для атеросклероза. На этой откровенной глупости была построена ещё большего масштаба глупость в виде всемирной борьбы с холестерином, которая принесла ведущим фармакологическим фирмам сотни миллиардов прибылей.
Корневые гипотезы строятся путём сложных способов умополагания, систематизировать и классифицировать которые практически невозможно. Часто для выполнения этой задачи больше всего подходят именно дилетанты, которые в силу характерной особенности интеллекта предпочитают фокусировать своё внимание не на том, что составляет фронт современной науки и привлекает аспирантов-диссертантов, а на том, что стимулирует их творческое мышление. При этом отсутствие достаточной эрудиции не составляет для них серьёзного препятствия и именно это обстоятельство позволяет им быстро преодолевать области многолетнего топтания классической профессиональной науки. Характерным отличием дилетантов является то, что с первых шагов своих конкретных интеллектуальных услилия они постоянно заглядывают в конец пути, что вовсе не характерно для ординарных труженников науки. Подсчитано, что примерно 3% дилетантов принадлежит бОльшая часть фундаментальных открытий в науке, в связи с чем наука в лице её лучших представителей постоянно предпринимает усилия для того, чтобы дилетанты не портили жизнь настоящим учёным.
Во второй половине прошлого века в течение довольно короткого времени биологическая наука получила в своё распоряжение целый арсенал новых инструментальных физико-химических методов исследования (электронные микроскопы, хроматографы, полярографы, спектрографы, масс-спектрографы, томографы, компьютеры и пр.), отличавшихся от привычных инструментов исследования непривычно высокой производительностью, точностью и воспроизводимостью. Но главное - наличием достаточно строгой теоретической базы. Это обстоятельство оказало двойственное влияние на стиль и методологию биологических, в том числе и нейробиологических исследований.
С одной стороны, сказалось сильное влияние методологии физических и химических наук на психологию исследователей-биологов. Последние пытались добровольно активно пересматривать и редуцировать свои знания биологии, отбрасывать "лишние детали", знание которых является основой биологической профессии. Считая свою науку неточным знанием, они пытались подстраивать биологию под методологию физико-химии, принципиально несводимую к методологии биологических наук. Одним из проявлений этой тенденции в микробиологии следует считать кратковременное массовое увлечение т.н. нумерической (адансоновской) таксономией, когда сотни признаков самой разнообразной природы смешивались в куче и после встряхивания с помощью простой компьютерной программы выдавались за результат биологической эволюции.
С другой стороны, методология точных наук стимулировала в биологии тягу к измерениям всего, что поддаётся измерениям. При этом измерения осуществлялись с полной уверенностью, что, даже если сегодня трудно объяснить цель этой экспериментальной деятельности, то когда-то обязательно наступит время, когда измеренное должно будет пригодиться. Редукционизм с середины 50-х годов прошлого столетия стал активно в биологии вытеснять холизм, а научные догадки - основа холистического подхода в исследовании самоорганизующихся систем стали именоваться пренебрежительным термином "научные спекуляции".
В итоге, саркастически звучащая формула "померил - напечатай" вылилась в реальность огромного вала информации, которая в своём большинстве и от физики далеко ушла и к биологии так и не пришла. Глупая тенденция превратить биологию в точную науку имела не всегда ощутимые, но реально существующие отрицательные методологические последствия. Физика и химия развивались в основном в плане исследования процессов прямого действия: приложение силы, теплодинамика, электричество и т.п. Здесь были достигнуты наиболее важные успехи этих наук. Неизмеримо сложнее оказались результаты физико-химического исследования самоорганизующихся систем - результаты исследований физики элементарных частиц и физики Космоса.
Что же касается самоорганизующихся систем под названием "живые организмы", то системы эти нисколько не проще субатомного и космического уровней организации. И многочисленные "лишние детали" строения и функций биологических объектов оказываются как раз теми "инструментами", с помощью которых возможно поступательное развитие наук биологического профиля. Эти детали непонятного предназначения являются теми самыми веточками, с помощью которых происходит верификация корневых гипотез, если эти гипотезы несут в себе информационный заряд.
Точное предсказание ответа самоорганизующейся системы на внешние воздействия принципиально невозможно. Для мозга внешними воздействиями кроме информации от органов восприятия могут быть прямые внешние контакты, множество различных патологий, недостатки в поступлении необходимых продуктов питания, витаминов, микроэлементов... Но при всём при этом живой организм в многообразии взаимодействия своих доменов не может не базироваться на основных законах физики и химии, которые проявляются при прямых взаимодействиях структурных микроэлементов живого. Цепочки из таких простых взаимодействий и составляют основу корневых гипотез и могут пролонгироваться в малоизмененном виде в веточки автономных подсистем самоорганизующихся систем.
В качестве примера, иллюстрирующего сказанное о корневых гипотезах, можно привести результаты исследования функций т.н. шишковидного тела мозга, или эпифиза, или пинеальной железы (corpus pineale, epiphysis cerebri). Этот небольшой орган серовато-красного цвета, расположенный в центре мозга между полушариями в месте межталамического сращения, выполняет эндокринную функцию, выделяя гормон меламин. Глубокое расположение эпифиза в мозге, казалось, указывало на его значимость, что привело к восприятию его в качестве "мистической" железы, вокруг функции которой сложился ряд метафизических теорий. С древности эпифиз было принято рассматривать в качестве вместилища души. Рене Декарт назвал эпифиз "седлом души", будучи убеждённым в его уникальном месте в анатомии человеческого мозга в качестве непарной структуры.
С исследованием роли эпифиза связано несколько ложных гипотез. К слову сказать, Рене Декарт просто заблуждался в непарности эпифиза, поскольку под микроскопом можно наблюдать, что он всё же разделён на два полушария. В течение длительного периода времени, например, эпифизу приписывалось участие в синхронизации циркадных ритмов (биоритмов "сна - бодрствования"). Такой вывод был сделан по причине того, что свет оказывает тормозящее влияние на активность эпифиза, тогда как темнота - стимулирующее. Считалось, что регулятором чувства сонливости является синтезируемый из серотонина гормон мелатонин, выделяемый в кровь секреторными клетками эпифиза.
Хотя до сих пор функциональная значимость эпифиза для человека недостаточно изучена, хотя показано, что роль мелатонина в ощущении чувства сонливости просто придумана на основе ложных ассоциаций, мелатонин как средство от бессоницы до сих пор можно купить в любом магазине в США, а врачи продолжают выписывать это безвредное и даже в какой-то степени может быть и полезное производное триптофана в качестве лечебного препарата от бессонницы. То, что при приёме этого индольного производного лучше спится, может быть и правда. Неправда то, что эпифиз с помощью мелатонина регулирует циклы сна-бодрствования.
Несколько лет тому назад появились сообщения о том, что фактором, вызывающим сонливость является повышенная концентрация аденозина, продуцируемого клетками белого вещества мозга. Аденозин, структурно очень близок к кофеину, поэтому последний является антагонистом аденозиновых рецепторов мозга. По природе своей пуриновой структуры кофеин, проходя через гемато-энцефалический барьер, связывается с частью аденозиновых рецепторов, эффективно блокируя их. Снижение активности аденозина приводит к увеличенной активности нейротрансмиттеров допамина и глутамата, стимулирует выработку антистрессового гормона адреналина, вызывающего возбуждение, соотвественно бессонницу.
На фоне недавности обнаружения действия аденозина в качестве стимулятора сонливости встаёт закономерный вопрос: а почему корневая гипотеза о вышеописанной роли аденозина не рассматривалась несколько десятилетий тому назад? В 1929 году группой учёных Гарвардской медицинской школы был открыт аденозинтрифосфат (АТФ), а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке. АТФ образуется путём последовательно присоединения фосфатных групп к аденозину, с образованием, соответственно, АМФ, АДФ и АТФ. Повышение концентрации аденозина свидетельствует о снижении степени фосфорилируемости, а следовательно, о снижении энергетического заряда в мозге.
Самое примитивное гипотетическое построение даже в отсутствии понимания того, для чего нужен сон и сновидения, могло бы навести на мысль о том, что состояние сонливости свидетельствует о потребности мозга в увеличении концентрации АТФ, для чего необходимо прекратить его тратить на те процессы, без которых невозможно бодрствование, в основном на мышечную активность. В организме человека продолжительность существования одной молекулы АТФ менее минуты. За день средний человек синтезирует до 40 кг АТФ, в то время как в любой данный момент концентрация АТФ в теле человека не превышает нескольких десятков граммов. Это связано с тем, что практически все процессы обмена веществ протекают с применением АТФ, поэтому АТФ хранить для организма чрезвычайно опасно из-за возможности спонтанной стимуляции биохимических процессов в отрыве от жизненной целесообразности.
Во время сна мозг нуждается в огромных количествах АТФ, из которого синтезируется цикло-аденозинмонофосфат (цАМФ) с помощью семейства мембранных ферментов аденилатциклаз, катализирующих реакцию циклизации АТФ с образованием цАМФ и неорганического пирофосфата. цАМФ выполняет в организме роль вторичного посредника, использующегося для внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов (например, глюкагона или адреналина), которые не могут проходить через клеточную мембрану. Необходимо много десятков молекул цАМФ для того, чтобы одна молекула гормона оказала своё действие.
В процессе сновидения в нашем мозгу активируются некоторые гормоны галлюциногенного действия, которые при недостатке АТФ, соответственно, цАМФ не могут выполнять предназначенные им функции. Существенным фактором в процессе обездвижения спящего является окись азота, поступающая из аминокислоты аргинина. Показателем активности окиси азота является эрекция после просыпания. Для активизации всех этих гормонов, медиаторов, трансмитеров, эйкозаноидов, поддерживающих и регулирующих состояние сна, необходимы большие количества цАМФ, а следовательно, АТФ.
Вообще-то, на самом деле всё не так просто, как может показаться. Циклический АМФ рассматривается как вторичный медиатор общего действия, при помощи которого осуществляются физиологические эффекты регуляторного воздействия широкого спектра различных биогенных веществ. Под влиянием циклического АМФ, например, усиливаются метаболические процессы в самых разных органах и тканях, в том числе в мышечной ткани, слизистой оболочке желудка, ЦНС. Но если иметь ввиду процессы, лежащие в основе сна и сновидений, то нетрудно придти в выводу, что иммобилизация спящего определяется потребностью исключить или минимизировать расход энергетической валюты с целью насытить мозг максимальным количеством АТФ. В противном случае человек, животные и насекомые спокойно высыпались бы в состоянии бодрствования. И эта простая мысль является типичной корневой гипотезой.
Всё вышесказаное мною становится возможным понять уже на первом курсе медицинского института и трудно себе представить такую ситуацию, когда никому в голову не пришла мысль о роли аденозина в возникновении чувства сонливости, а вместо этого десятилетиями ложно приписывалась эта роль гормону мелатонину, экскретируемому эпифизом. В данном описанном мною примере корневая гипотеза состоит в том, что повышенная концентрация аденозина отражает низкую степень его фосфорилирования, т.е. низкий энергетический заряд клетки. Именно по этой причине, как известно, аденозин блокирует выделение всех нейромедиаторов, поскольку в отсутствие достаточного количества вторичного медиатора цАМФ, нейромедиаторы не могут выполнить предназначенные им функции.
Грубо говоря, корневые гипотезы на первый взгляд приличествуют в основном научно-популярной литературе и не должны вызывать особого интереса у профессионалов. Но можно привести множество примеров, когда в исследовании самоорганизующихся систем корневые гипотезы могут играть ключевую роль, поскольку классические научные подходы малосовместимы с исследованием этих систем. Ощущение того, что простая незатейливая мысль может быть во много раз полезнее серьёзных профессионально выполненных экспериментов, породило многочисленные попытки разработок гносеологических критериев оценки адекватности научных результатов, в том числе адекватности научных гипотез. При этом под влияниянием точных наук делался акцент на устранение заблуждений и ошибок, в отсутствие понимания того, что ошибки и заблуждения намного легче обнаружить и устранить, чем обнаружить и принять к сведению истину. Фигурально выражаясь, можно сказать, что в каждом конкретном случае заблуждений может быть много, а истина одна.
Именно по этой причине критерий научности эмпирической теории, предложенный К. Поппером в 1935 году, плохо сочетался с исследованием мозга и сознания. Вот что впоследствие писал К. Поппер: "В то время меня интересовал не вопрос о том, "когда теория истинна?", и не вопрос, "когда теория приемлема?". Я поставил перед собой другую проблему. Я хотел провести различие между наукой и псевдонаукой, прекрасно зная, что наука часто ошибается, и что псевдонаука может случайно натолкнуться на истину". (Popper K.R. Conjectures and Refutations. The Growth of Scientific Knowledge. London and Henley. Routledge and Kegan Paul, 1972.). К. Поппер в итоге пришёл к выводу о том, что теорию психоанализа проверке на фальсифицируемость подвергнуть невозможно в принципе. Как бы ни вёл себя человек, его поведение можно объяснить с позиции психоаналитических теорий, нет такого поведения, которое опровергло бы эти теории.
Дело в том, что в общем виде поведение самоорганизующихся систем не поддаётся логическому и математическому описанию. С точки зрения некой гипотетической теории, которая бы описывала поведение самоорганизующихся систем, классическая наука выглядела бы псевдонаукой чистой воды. Любая самоорганизующаяся система состоит из взаимодействующих доменов, поведение которых определяется взаимодействием двух видов хаоса: хаоса порядка (внутри доменов) и хаоса беспорядка (междоменное внутрисистемное взаимодействие). Именно по этой причине псевдонаучные идеи, нацеленные на описание поведения природных систем, будут скорее и в большей степени соответствовать критериям истинности, разработанным К. Поппером, нежели идеи и догадки, нацеленные на описание трудно или вообще нефальсифицируемых самоорганизующихся систем.
Критерий фальсифицируемости К. Поппера является критерием отнесения гипотезы к разряду научных теорий с целью демаркации её от ненаучного знания. Но теория, которая бы описывала поведение самоорганизующихся систем, на сегодняшний день нацело отсутствует, и именно по этой причине критерий К. Поппера в применении к самоорганизующимся системам принципиально не работает. БОльшую часть жизни К. Поппер преподавал физику и математику и работал на кафедре философии, логики и научного метода Лондонской школы экономики. Гносеологическую основу методологической концепции К. Поппера составляла основанная на логике идея о том, что наука освобождает человечество от заблуждений и предрассудков. Недаром его первая книга, опубликованная в 1934 г., называлась "Логика исследования".
Имитации теории самоорганизующихся систем типа синергетики, представляющей собой жонглирование математическими уравнениями и неспособной что-либо конкретно предсказать, легко фальсифицировать только потому, что это - не теория, а имитации теории. Таким образом, применительно к гипотезам, описывающим поведение самоорганизующихся систем, критерий фальсифицируемости неприменим. Необходимо возвращаться к верифицируемости, которая была отвергнута К. Поппером лишь потому, что он создавал свой метод фальсификационизма, имея перед глазами примеры теорий, допускающих применение логики и аддитивности.
Теоретические знания, догадки, научные гипотезы, включая и корневые гипотезы, могут положительно сочетаться с редукционистскими подходами. Гипотеза, принятая к рассмотрению до начала экспериментального исследования, играет роль аналитического инструмента, помогая обнаруживать наиболее интересные и наиболее критические аспекты будущего исследования целой системы. Гипотеза же на стадии рассмотрения результатов исследования играет роль инструмента, позволяющего правильно собрать воедино и сопоставить отдельные фрагменты изученной системы, завершить рациональным виртуальным синтезом аналитическую часть исследования, удостоверившись в принципиальной сводимости или несводимости полученных аналитических данных к исходной нативной системе.