Наши предки примерно 550 млн лет назад перешли от радиальной симметрии, как у морской звезды или медузы, к двусторонней, как у червей, напоминающих современных нематод. В процессе этого перехода произошло множество физических и неврологических изменений.
• Двусторонний план тела свел навигационный выбор к двум простым вариантам: двигаться вперед или повернуть.
Сегодня, несмотря на огромное разнообразие животной жизни, подавляющее большинство имеет билатеральное строение тела, что Беннетт связывает с его большей эффективностью.
• Появились «валентные нейроны», влияющие на этот выбор.
Нейроны с положительной валентностью активируются стимулами, которые нематоды считают хорошими (например, запах пищи): нематода плывет к стимулу. Нейроны с отрицательной валентностью активируются стимулами, которые нематоды считают плохими (например, экстремальные температуры, запах хищников, яркий свет): нематода разворачивается.
• Появился первый централизованный протомозг для принятия решений.
Даже простейший мозг из тысячи нейронов, в отличие от распределенной сети нейронов, может эффективно обрабатывать противоречивую сенсорную информацию и принимать единственное решение на основе накопления «голосов» от нейронов с положительной и отрицательной валентностями.
• Валентные реакции модулировались внутренним состоянием.
Нейроны с положительной валентностью к запаху пищи у C. elegans становятся более восприимчивыми при наличии сигналов голода и менее восприимчивыми при наличии сигналов сытости.
• Появились нейромодуляторы – дофамин, серотонин, адреналин[1], – которые вызывают аффективные состояния.
Аффективные состояния – это примитивные эмоции: удовольствие, боль, насыщение и стресс. В отличие от других реакций, они сохраняются долгое время даже после того, как стимул, который их вызвал, исчезнет. Это меняет состояние животного для более эффективного ответа на внешние стимулы.
Эффективнее настойчиво обыскивать окрестности после встречи с едой, а не реагировать на запахи еды только в моменте. Аналогично, почувствовав запах хищника, лучше продолжать уплывать даже после того, как запах исчезнет.
Аффективные состояния регулируются нейромодуляторами. Дофамин высвобождается при предвкушении вознаграждения (еды), вызывая повышенную возбудимость; серотонин высвобождается при потреблении еды, вызывая пониженную возбудимость. Норадреналин, октопамин и адреналин вызывают аффективное состояние «бей или беги».
• У билатерий появилась способность к ассоциативному обучению для принятия решений на основе предыдущего опыта.
Если представить нематоде запах определенной пищи и запах вредного химического вещества вместе, она впоследствии будет избегать эту пищу даже без запаха вредного вещества. Если кормить нематоду при определенной температуре, она со временем станет предпочитать эту температуру.
Роботехник Родни Брукс выступал за постепенный подход к созданию интеллектуальных систем, увеличивая их сложность подобно процессу эволюции, вместо того чтобы сразу создавать сложные машины на основе человеческого интеллекта. Так появился простой робот-пылесос Roomba, на удивление схожий с первыми билатериями. Оба перемещаются движением вперед и поворотом. Оба используют приемы, которые позволяют ориентироваться в сложном мире, фактически не понимая и не моделируя этот мир: реагируя на хорошие и плохие стимулы (еда – мусор, хищник – стена) с помощью простых рецепторов и простых датчиков, основываясь на внутренних состояниях (голод – низкий заряд батареи).