Коли ми вчимося бачити, відбувається приголомшлива церебральна трансформація. Це стається на дуже ранньому етапі життя, тому жодних спогадів про те, як виглядав світ доти, не залишається. Наша візуальна система за частку секунди визначає в потоці світла форми й емоції, і це відбувається без жодних зусиль чи свідомого розуміння, що треба щось зробити. Але перетворити світло на форми — настільки складне завдання, що ми досі не сконструювали здатних на це машин. Рóботи виходять у відкритий космос, керують літаками, грають у шахи краще, ніж найвідоміші гросмейстери, але не можуть бачити.

Для того щоб зрозуміти, як мозку вдається це робити, почнімо з обмежень: з’ясуймо, за яких умов на нього чекає поразка. Для цього пропоную простий, але красномовний приклад. Якщо вже ми розмірковуємо про здатність бачити, тут зображення заміняє тисячу слів.

Два об’єкти на наведених рисунках дуже схожі. І, звісно, дуже помітні. Але якщо занурити їх в океан штрихів, станеться дивна річ. Зорова система мозку поведеться абсолютно по-різному. Об’єкт праворуч неможливо не помітити, наче він іншого кольору й виділяється в прямому значенні слова. Об’єкт ліворуч поводиться по-іншому. Ми бачимо змійку зі штрихів, тільки старанно придивившись, а сприйняття нестабільне: варто сфокусуватися на одній частині, як інша потопає в текстурі.

Об’єкт, який ми помічаємо одразу, можна порівняти з мелодією, що звучить гармонійно й сприймається як одне ціле, другий об’єкт — із випадковими звуками. Візуальна система, як і музика, має правила, які визначають організацію зображення й диктують, що ми сприймаємо й запам’ятовуємо. Природно й цілісно згрупований об’єкт, обробка якого не потребує багатьох зусиль, називають гештальтом. Цей термін запропонувала група психологів, що на початку ХХ століття відкрили закони, за якими зорова система конструює форми. Ми засвоюємо ці правила, як і правила мови.

Далі ми розглянемо, як це працює. Чи можна натренувати й змінити мозок так, щоб він майже миттєво й автоматично помічав будь-який об’єкт? Відповідаючи на це запитання, ми окреслимо теорію людського навчання.

Сьогодні більшість кремнієвих комп’ютерів працюють з одним-двома процесорами. Вони здійснюють обчислення дуже швидко, але можуть опрацьовувати тільки одне завдання за раз. Натомість наш мозок — це дуже потужна машина паралельної дії, яка одночасно виконує мільйони розрахунків. Мабуть, це його головна особливість, яка дозволяє швидко й ефективно розв’язувати проблеми, які ми досі не можемо делегувати навіть найпотужнішим комп’ютерам. Розробники обчислювальної техніки докладають багато зусиль для розробки паралельних комп’ютерів, але результати їхніх старань непевні. Перед науковцями в цій галузі постають дві фундаментальні проблеми: знайти спосіб дешево виробляти необхідну кількість процесорів і навчити їх ділитися інформацією.

У паралельних комп’ютерах кожен процесор виконує своє завдання. Але результати колективної роботи потрібно координувати. Те, як мозок об’єднує всю інформацію, опрацьовану паралельно, залишається таємницею. Цей аспект його діяльності тісно пов’язаний зі свідомістю. А отже, якщо ми зрозуміємо, як мозок зводить докупи великомасштабні розрахунки, то наблизимося до сутності механізмів свідомості, а також збагнемо процес навчання.

Секрет віртуозності у певній діяльності — адаптування паралельної апаратури мозку до нових функцій. Видатні математики бачать математику. Гросмейстери бачать шахи. І причина криється в тому, що зорова кора — це найдосконаліша відома людству машина паралельної дії.

Зорова система складається з нашарованих одна на одну карт із різними функціями. Наприклад, існує окрема карта, що визначає колір. У зоровій області 4 (V4)[76] нейрони формують глобули — модулі приблизно міліметрового розміру, кожен із яких ідентифікує відтінки кольору на визначеній ділянці зображення.

Величезна перевага цієї системи полягає в тому, що розпізнавання зображення не потребує послідовного опрацювання за точками. Для мозку це особливо важливо. Нейрону потрібно багато часу, щоб завантажити й передати інформацію іншим, тому мозок виконує від трьох до п’ятнадцяти циклів обчислень за секунду. Це ніщо порівняно з крихітним процесором смартфона з мільярдами циклів за секунду.

Мозок компенсує істотну повільність свого біологічного матеріалу майже безкінечною армією нейронних ланцюгів[77]. Тому простий висновок, який я обстоюватиму далі, розв’язує проблему навчання. Справа в тому, що будь-яка функція, яку мозок виконує за допомогою паралельних структур (карт), працює ефективно, оперативно й здається автоматичною. Натомість функція, яка використовує послідовний цикл, працює повільно, потребує багато зусиль і повного усвідомлення. Тобто навчання переважно має вигляд паралелізації процесів у мозку.

В арсеналі розпізнавання зорових карт є рух, колір, контраст і напрямок. Деякі карти ідентифікують складніші об’єкти, наприклад два суміжні кола.

Інакше кажучи, очі, які на нас дивляться. Вам напевне знайоме те дивне відчуття, коли ви різко повертаєте голову й бачите, що за вами спостерігають. Звідки ми знаємо, що хтось на нас дивиться, іще до того, як переведемо на нього погляд? Відповідь — мозок розглядає можливість, що за нами стежать, тому паралельно й зазвичай несвідомо сканує все навколо. Помітивши на одній із карт характерну форму, він генерує сигнал, який ніби[78] каже увазі й системі керування рухами в тім’яній частці: «Поведи очима туди, там відбувається щось важливе». Ці карти наче ефективні й орієнтовані на дуже конкретні завдання заводські налаштування для вроджених умінь. Але їх можна модифікувати, комбінувати й перепрограмувати. Якраз у цьому полягає визначальний компонент навчання.

Кора головного мозку складається з колонок нейронів, кожна з яких виконує специфічну функцію. Це відкриття принесло Девіду Г’юбелу й Торстену Візелу Нобелівську премію в галузі фізіології. Під час подальших досліджень вони виявили, що в розвитку зорових карт існують критичні періоди. Ці структури розвиваються згідно з генетично закладеною програмою, але щоб повністю сформуватися, потребують багато візуальної інформації. Так само, як річка потребує постійного потоку води, щоб підтримувати своє русло.

На перших етапах розвитку сітківка генерує спонтанну активність, стимулюючи саму себе в цілковитій темряві. Мозок сприймає цю активність як світло, не розрізняючи зовнішні й внутрішні стимули. Отже, активний розвиток починається ще до того, як ми розплющимо очі. Те саме стосується й кошенят, що народжуються сліпими. Вони в прямому сенсі тренують свою зорову систему за допомогою внутрішнього світла. У котів, людей та інших ссавців зорові карти активно розвиваються в немовлячому віці й завершують формування за кілька місяців. Відкриття Г’юбела і Візела співзвучне зі ще одним міфом: навчитися деяких речей, коли ти вже дорослий, неможливо. Ми переглянемо цей висновок і додамо до нього поміркованого оптимізму: успішне навчання в старшому віці цілком імовірне, але вимагає багато часу й зусиль. У ранньому дитинстві їх знадобилося не менше, просто ми цього не пам’ятаємо. Зрештою немовлята й старші діти годинами, днями, місяцями й роками вчаться говорити, ходити й читати. А якщо доросла людина відкладе вбік свої справи й спрямує весь час і зусилля на опанування нових знань і вмінь?

Якщо озирнутися назад, це цілком зрозуміло. Рентгенологи навчаються бачити знімки в дорослому віці. Після тривалої практики вони легко визначають відхилення, яких не помічають інші люди. Очевидно, що це результат трансформації зорової кори. Рентгенологи діагностують швидко, автоматично, майже на інтуїтивному рівні, з несвідомим роздратуванням, яке ми відчуваємо, наприклад, натрапивши на граматичну помилку. Що спричиняє таку радикальну трансформацію сприйняття й мислення?