Холографската вселена

в интервю за Сайколъджи Тудей
Загадката, от която Прибрам тръгва по пътя към формулирането на своя холографски модел, е въпросът как и къде в мозъка се съхраняват спомените. В началото на 40-те години на XX в., когато той за пръв път се заинтересува от тази мистерия, общоприетото схващане е, че спомените са разположени на определено място в мозъка. Смятало се е, че за всеки спомен, примерно за последния път, когато сте видели баба си, или за аромата на гардения, която сте помирисали, когато сте били шестнадесетгодишен, има определено място някъде в мозъчните клетки. Такива следи от спомени се наричали енгра-ми и въпреки че никой не знаел от какво е направена една енграма - дали е неврон или може би специален вид молекули - повечето учени били убедени, че е само въпрос на време това да бъде открито.

Тяхната увереност имала основания. Изследвания на канадския неврохирург Уайлдър Пенфийлд през 20-те години на XX в. предоставят убедителни данни, че определени спомени имат определени места в мозъка. Едно от най-необичайните качества на мозъка е, че самият обект не усеща пряко болката. Ако се приложи местна упойка към скалпа и черепа, могат да бъдат извършвани хирургически манипулации върху мозъка на човек в пълно съзнание, без той да усети някаква болка.

В серия от експерименти с голяма научна значимост Пенфийлд използва това обстоятелство в своя полза. Докато работи върху мозъците на епилептици, той стимулира с електричество различни области на техните мозъчни клетки. За негово изумление открива, че когато стимулира темпоралните лобове (областта на мозъка зад слепоочията) на своите пациенти в пълно съзнание, те преживяват наново минали епизоди от живота си в ярки детайли. Един от тях неочаквано преживява наново разговор със свои приятели в Южна Африка; момче чува майка си, която говори по телефона, и, след няколко докосвания от електрода на Пенфийлд, е в състояние да възпроизведе целия неин разговор; жена се оказва в кухнята си и може да чуе своя син, който свири отвън. Дори когато Пенфийлд се опитва да подведе своите пациенти, като им разказва, че стимулира друга област, докато всъщност не го прави, той открива, че когато докосва едно и също място, винаги възниква един и същи спомен.

В книгата си Загадката на ума, публикувана през 1975 г., малко преди смъртта му, той пише: „Веднага стана ясно, че това не са сънища. Имаше електрически активирания на последователния запис на съзнанието, запис, който е бил осъществен в по-ранно преживяване на пациента. Пациентът „пре-живяваше" всичко, което е осъзнавал през този по-ранен период, така както гледаме ретроспективни кадри във филм."1

От своето изследване Пенфийлд стига до извода, че всичко, което сме преживяли някога, се записва в нашия мозък - от лицето на някой непознат, който сме зърнали сред тълпата, до всяка паяжина, която сме съзерцавали в детството си. Той заключава, че именно затова при неговите проби ненадейно изникват спомени за толкова много незначителни събития. Ако паметта ни е пълен запис на дори най-рутинните действия от нашия всекидневен живот, то основателно е да се предположи, че произволно потапяне в хроника с такъв широк обхват ще извади наяве голямо количество незначителна информация.

Като млад стажант по неврохирургия Прибрам няма основание да се съмнява в теорията на Пенфийлд за енграмите. Но тогава се случва нещо, което завинаги променя мисленето му. През 1946 г. той отива да работи с големия невропсихолог Карл Лешли в Лабораторията по биология на приматите „Йеркс", тогава в Ориндж-Парк, щата Флорида. Повече от тридесет години този учен е посветил на своите все по-интензивни търсения на изплъзващите се механизми, отговорни за паметта, а Прибрам има възможността да се запознае от първа ръка с плодовете на неговата работа. Поразителното е не само, че Лешли не успява да намери доказателства за енграмата, но в действителност неговото изследване като че ли престава да подкрепя всички открития на Пенфийлд.

Лешли тренира плъхове да изпълняват разнообразни задачи, докато преминават през лабиринт. След това хирургически отстранява различни части на мозъците им и отново ги подлага на проверка. Целта му е буквално да изреже частта от мозъците на плъховете, която съдържа спомена за уменията, добити при преминаване на лабиринта. За своя изненада открива, че която и част от мозъците им да изреже, той не може да унищожи техните спомени. Често се случва двигателните умения на плъховете да намалеят и те тромаво да се препъват през лабиринта, но даже с отстранени масивни части от мозъците им техните спомени остават напълно непокътнати.

За Прибрам това са невероятни открития. Ако спомените имат определени места в мозъка по същия начин, по който книгите имат определени места на библиотечните рафтове, защо хирургическите грабежи на Лешли изобщо не им въздействат? Единственият отговор за Прибрам изглежда е, че спомените не са разположени в точно определени мозъчни области, а по някакъв начин са разпилени или разпръснати из целия мозък. Проблемът е, че той не познава механизъм или процес, който може да обясни такова състояние на нещата.

Лешли е още по-малко убеден и по-късно пише: „Понякога чувствах, докато преглеждах данните за локализирането на следите на паметта, че логичният и неизбежен извод е: запаметяването и научаването на нещо изобщо са невъзможни. Но въпреки това, въпреки наличието на такива данни против него, научаването наистина понякога се осъществява."2 През 1948 г. Прибрам получава работа в Йейл и, преди да напусне, помага за подробното описване на монументалните тридесетгодишни изследвания на Лешли.
Пробивът
В Йейл Прибрам продължава да обмисля идеята, че спомените са разпръснати навсякъде в мозъка, и колкото повече размишлява, толкова по-убеден става. В края на краищата, пациенти, на които са отстранени части от мозъка по медицински причини, никога не страдат от загуба на определени спомени. Отстраняването на голяма част от мозъка може да направи спомените по-смътни, но никой не излиза от хирургията със загуба на някаква избрана част от спомените си. По същия начин хора, получили травми по главата при автомобилни катастрофи или други инциденти, никога не забравят половината от семейството си или половината от романа, който са чели. Даже отстраняването на отрязъци от темпоралните лобове, областта от мозъка, която толкова се откроява при изследванията на Пенфийлд, не създава празноти в спомените на човека.

Мнението на Прибрам се затвърждава впоследствие от невъзможността той и други изследователи да повторят резултатите на Пенфийлд, когато стимулират мозъци на хора, които не са епилептици. Дори самият Пенфийлд не е в състояние да повтори резултатите си при такива пациенти.

Въпреки натрупващите се данни, че спомените са равномерно разпръснати, Прибрам все още недоумява как може мозъкът да извърши подобен подвиг, който изглежда направо магия. И тогава, в средата на 60-те години на XX в., той прочел в „Сайънтифик Америкън" поразила го като гръм статия, в която се описва първото конструиране на холограма. Не само идеята за холографията го поразява, но и това, че тя предлага решение на загадката, с която се е борил.

фиг. 1. Холограма се създава, когато излъчваната от единичен лазер светлина се раздели на два отделни лъча. Първият лъч се отразява от обекта, който трябва да бъде фотографиран, в случая ябълка. Тогава на втория лъч се позволява да се сблъска с отразената светлина от първия и появилата се в резултат на това интерференчна картина се записва на филм.

За да разберем защо Прибрам толкова се развълнува, е необходимо да научим малко повече за холограмите. Сред нещата, които правят холографията възможна, е явление, известно като интерференция. Интерференцията е структура на пресичане, която се получава, когато две или повече вълни, примерно водни, се пресрещат. Например, ако хвърлите камъче в езеро, то ще породи серия от концентрични вълни, които се разширяват. Ако хвърлите две камъчета в езерото, ще имате две серии вълни, които се разширяват и преминават една през друга. Сложното подреждане на гребени и падини на вълните, които се получават при такива сблъсъци, е известно като интерференчна картина.

Всеки вълноподобен феномен може да създаде интерференчна картина, включително светлина и радиовълни. Тъй като лазерната светлина е извънредно чиста, кохерентна форма на светлина, тя е особено добра за сътворяване на интерференчни картини. По същество тя предоставя съвършеното камъче и съвършеното езеро. Затова и холограмите, каквито ги знаем днес, станаха възможни след изобретяването на лазера.

Холограма се създава, когато излъчваната от единичен лазер светлина се раздели на два отделни лъча. Първият лъч се отразява от обекта, който трябва да бъде фотографиран. Тогава на втория лъч се позволява да се сблъска с отразената светлина от първия. Когато това стане, те създават интерференчна картина, която тогава се записва на фотоплака (вж. фиг.1).

За невъоръженото око образът върху филма като че ли няма нищо общо с фотографирания обект, фактически той дори малко прилича на концентричните кръгове, които се образуват, когато хвърлите шепа камъчета в езеро (вж. фиг. 2).

Но щом друг лазерен лъч (или в някои случаи просто ярък светлинен източник) мине през филма, триизмерният образ на оригинала отново се появява. Три-измерността на подобни образи често пъти е страхотно убедителна. Вие действително можете да обикаляте една холографска прожекция и да я разглеждате от различни ъгли, както бихте направили с реален обект. Ако се опитате да я докоснете обаче, ръката ви ще мине през нея и ще откриете, че там реално няма нищо (вж. фиг. 3).

фиг. 2. Парче холографски филм съдържа някакъв закодиран образ. За невъоръженото око образът върху филма не изглежда като фотографиран обект и е съставен от неравномерни вълнички, известни като интерференчни картини. Ако обаче филмът се освети от друг лазер, отново се появява триизмерен образ на оригинала.

фигура 3. Триизмерността на една холограма е често пъти толкова страхотно убедителна, че можете действително да обикаляте около нея и да я разглеждате от различни ъгли. Но ако се приближите към нея и се опитате да я докоснете, вашата ръка ще мине през нея. [„Несресаната Селеста". Холографска стереограма от Питър Кло-диъс, 1978. фотограф - Брад Кантос, колекция на Музея на хологра-фията. Използвана с разрешение.]

Именно това е характерната черта, която предизвиква такава възбуда у Прибрам, тъй като тя най-накрая предлага начин за разбиране на това, как спомените могат да бъдат разпръснати, а не разположени на определено място в мозъка. Щом е възможно всяко парче от холографски филм да съдържа пълната информация, потребна за създаване на цялостен образ, тогава изглежда също толкова възможно всяка част от мозъка да съдържа информацията, необходима за възкресяване на цялостен спомен.

фиг. 4. За разлика от обикновената снимка, всяка част от холографската фотоплака съдържа цялата информация за цялото. Затова, ако една холографска плака се накъса на парчета, всяко от тях може да бъде използвано за възстановяване на целия образ.

е холографско

Това е все едно да вярваме, че публиката в някое кино може да се наслаждава на филма дори и след като 90% от филмовия екран липсва, а неговите експерименти отново са предизвикателство спрямо стандартното разбиране за принципите на работа на зрението. Според водещата тогава теория между образа, който вижда окото, и начина, по който той е представен в мозъка, има абсолютно (едно към едно) съответствие. С други думи, смята се, че когато гледаме квадрат, електрическата активност в нашата зрителна кора също приема формата на квадрат (вж. фиг. 5).

Въпреки че открития от типа на тези, направени от Лешли, като че ли слагат край на тази представа, Прибрам не е доволен. Докато е в Йейл, той замисля серия експерименти, за да разреши въпроса, и прекарва следващите седем години във внимателно измерване на електрическата активност в мозъците на маймуни, докато те изпълняват различни зрителни задачи. Той открива, че не само не съществува никакво съответствие едно към едно, но липсва дори забележим модел на последователността, в която електродите се възбуждат. Той пише за своите открития: „Тези експериментални резултати са несъвместими с възгледа, че един подобен на снимка образ се проектира върху повърхността на кората."4

фиг. 5. Теоретиците на зрението смятаха, че има съответствие едно към едно между образа, който окото вижда, и начинът, по който той е представен в мозъка. Прибрам открива, че това не е вярно.

Остава само въпросът какъв вълноподобен феномен би могъл да използва мозъкът, за да създава такива вътрешни холограми. Веднага щом си задава този въпрос, Прибрам се досеща за един възможен отговор. Известно е, че електрическите съобщения между нервните клетки на мозъка (невроните) не протичат самостоятелно. Подобно на малки дървета, невроните имат клончета, и когато дадено електрическо послание достигне края на едно от тези клончета, то го излъчва навън, както вълната в езеро. Тъй като невроните са много плътно натъпкани, тези разширяващи се електрически вълнички - също вълноподобен феномен - постоянно се наслагват една върху друга. Когато Прибрам си припомня това, той осъзнава, че те несъмнено създават едно почти безкрайно и калейдоскопично множество от интерференчни картини, а те на свой ред може би придават на мозъка неговите холографски свойства. „Холограмата си е била там през цялото време, предвид вълноподобната природа на свързването между мозъчните клетки -отбелязва Прибрам. - Просто ние не сме били наблюдателни и съобразителни, за да го разберем."5

изяснявани чрез

холографския

модел на мозъка

Интересно е, че холограмите също притежават фантастичен капацитет за съхраняване на информация. Чрез променяне на ъгъла, от който двата лазера облъчват холографската плака, става възможно да се запишат множество различни образи върху една и съща повърхност. Всеки записан по такъв начин образ може да бъде възстановен просто като се освети фотоплаката с лазерен лъч под същия ъгъл, под който е бил записан от първоначалните два лъча. Като прилагат този метод, изследователите са изчислили, че на един квадратен инч (= 6,45 кв. см) филм може да се съхрани количеството информация, което се съдържа в петдесет Библии6!

За припомняне и забравяне

Холографската идея предлага допълнителна аналогия за асоциативните нагласи на паметта. За илюстрация служи друг вид техника за холографско записване. Първо, светлината от единичен лазерен лъч отскача едновременно от- два обекта, да речем фотьойл и лула. На отразената от всеки обект светлина след това се дава възможност да се сблъска с другата и получената в резултат интерференчна картина се улавя върху филма. Впоследствие винаги, когато фотьойлът се осветява с лазерна светлина и светлината, отразена от него, мине през филма, ще се появява триизмерният образ на лулата. Обратно, винаги когато същото се прави с лулата, ще се появява холограма на фотьойла. Така че ако нашите мозъци функционират холографски, един подобен процес може да бъде отговорен за начина, по който определени обекти предизвикват точно определени, характерни спомени от миналото.

През 1970 г. физикът Питер ван Хирден публикува в английското списание „Нейчър" статия, в която изказва предположение, че един тип холография, известен като разпознаваща холография, ни дава начин за разбиране на тази способност^*. При разпознаващата холография холографски образ на обект се записва по обичайния начин, с изключение на това, че лазерният лъч се отразява от специален вид огледало, наричано фокусиращо огледало, преди да му се даде възможност да докосне неекспонирания филм. Ако втори обект, подобен, но не идентичен с първия, бъде окъпан в лазерна светлина и тя се отрази от огледалото и попадне върху филма, след като той е проявен, върху него ще се появи ярко светлинно петно. Колкото по-ярко и по-ясно очертано е светлинното петно, толкова по-голяма е степента на сходство между първия и втория обект. Ако двата обекта са съвършено различни, то светлинно петно няма да се появи. Като се постави светлочувствителна фотоклетка зад холографския филм, устройството може да бъде използвано като механична система за разпознаване7.

Една подобна техника, известна като интерференчна холография, също може да обясни как ние разпознаваме и познатите, и непознатите черти на даден образ, като например лицето на човек, когото не сме виждали от много години. При тази техника един обект се разглежда през парче холографски филм, което съдържа неговия образ. Когато това се направи, всяка черта на обекта, която се е променила, откакто образът е бил първоначално записан, ще отразява светлината различно. Човек, гледащ през филма, незабавно ще осъзнае доколко обектът се е променил и до каква степен е останал същият. Техниката е толкова чувствителна, че даже натискът с пръст върху гранитен блок ще се открои незабавно, а на процеса са намерени практически приложения в индустрията за изпитване на материали8.
Фотографска памет
През 1972 г. двама изследователи на зрението от Харвард - Даниъл Полен и Майкъл Трактенбърг - изказват предположение, че холографската теория на мозъка може да обясни защо някои хора притежават фотографски спомени (известни също като ейдетически спомени). Обикновено на хората с фотографска памет са им достатъчни няколко мига, за да сканират сцената, която искат да запаметят. Когато искат да видят сцената отново, те „прожектират" неин умствен образ, като си затворят очите или като концентрират погледа си върху бяла стена или екран. При едно изследване на такъв човек - професор по история на изкуството в Харвард на име Елизабет - Полен и Трактенбърг откриват, че умствените образи, които тя проектира, са толкова реални, че когато чете образ на страница от Гьотевия „фауст" очите й се движат, като че ли тя чете реална страница. Като отбелязват, че образът, съхраняван върху холографска фотоплака става все по-мъгляв с намаляването на размера му, Полен и Трактенбърг твърдят, че може би такива хора имат по-ярки спомени, защото по някакъв начин те имат достъп до много големи области от холограмите на спомените си. И обратно, може би мнозина от нас имат по-малко ярки спомени, защото достъпът ни е ограничен до по-малки области от холограмите на спомените9.
Прехвърлянето

на придобити умения

Същата тази гъвкавост може да обясни способността ни да разпознаваме нечие познато лице, без значение от какъв ъгъл го виждаме. Освен това, щом мозъкът е запаметил едно лице (или някакъв друг обект или сцена) и го е преобразувал в език на вълнови форми, той може, в известен смисъл, да превърта тази вътрешна холограма от всички страни и да я изследва от каквато си иска перспектива.