Предсказывая мир: как пройти тест на шизофрению и может ли человек пощекотать себя

Пресвитерианский священник XVIII века Томас Байес несколько столетий назад предложил теорему для оценки достоверности верований на основе имеющихся сведений. В упрощенном виде она выглядит так: изначальное убеждение + свежая информация = новое более точное предположение.

В развернутой формулировке теорема звучит сложнее: степень достоверности гипотезы после получения новой информации это произведение изначальной достоверности гипотезы на степень достоверности новой информации при условии правдивости гипотезы, разделенное на общую степень достоверности этой информации независимо от справедливости гипотезы. 

Математическая формула у теоремы Байеса такая:

P(B|E) = P(B) * P(E|B) / P(E)

Здесь P — вероятность, B — убеждение, E — свидетельства. P(B) — вероятность того, что B — истинно, P(E) — вероятность того, что E истинно. P(B|E) — вероятность B в случае истинности E, а P(E|B) — вероятность E в случае истинности B. Байес предложил ее в контексте религиозных верований, но сейчас у его теоремы появилась новая жизнь — ее обсуждают лидеры мнений, причем это не столько философы, сколько люди, занимающиеся технологиями и искусственным интеллектом. И теорема Байеса начала обретать невероятную популярность в XXI веке. 

Во-первых, некоторые из адептов этого подхода к оценке вероятностей правильнее других предсказали итоги выборов в США в 2016 году, когда Дональд Трамп одержал верх над Хиллари Клинтон.

Во-вторых, вышло несколько бестселлеров в жанре научно-популярной литературы (таких как «Теория, которая возродилась» Шэрон Бертш МакГрейн), рассказывающих о том, что это за теория и почему всем надо ее понимать.

В-третьих, ее популяризацией и продвижением в массы занялся известный «евангелист» здравого смысла и автор культовой книги «Гарри Поттер и методы рационального мышления» Элиезер Юдковски.

Наконец, ее суть подробно объяснил в одной из серий персонаж сериала «Теория большого взрыва» Шелдон Купер. На байесовских принципах основан генеративный искусственный интеллект, который пытается делать прогнозы, основываясь на своих обучающих данных. 

Среди фанатов Байеса — научный журналист Том Чиверс, который был соавтором книги «Цифры врут. Как не дать статистике обмануть себя» о том, как правильно подходить к статистическим данным и новостям науки. Свою новую книгу он полностью посвятил теории Байеса — самому ее автору и его истории, а также тому, как именно можно использовать предложенный им подход в повседневной жизни и для оценки вероятности тех или иных событий. 

Книга Тома Чиверса «Предсказать все. Как теорема Байеса объясняет наш мир» выходит в январе в издательстве Individuum. Forbes публикует отрывок.

Почему вы не можете сами себя пощекотать? 

Виноват. Перефразирую. Вы можете пощекотать сами себя? Наверное, я должен спросить, потому что если можете, это важно. Большинство людей не могут сами себя пощекотать. Но, видимо, не все. 

В 2000 году в журнале Neuroreport  была опубликована статья нейробиологов Криса Фрита, Сары-Джейн Блейкмор и Дэниела Вулперта . В ней был сделан и протестирован удивительный прогноз. Прогноз состоял в том, что люди, страдающие шизофренией, могут сами себя щекотать. 

Причина, по которой авторы выдвинули такой прогноз, связана с теоремой Байеса. Мы уже говорили, что наше восприятие мира на самом деле является его предсказанием — нашей байесовской априорной вероятностью, а не содержанием наших чувств, хотя эту вероятность и «сдерживают» данные, поступающие от органов чувств. Важнейшая составляющая этого механизма — мы уделяем меньше внимания тем сенсорным данным, которые можем точно предсказать. Помните: если вы существо, перемещающееся в мире, иногда изменения в ваших сенсорных данных будут вызваны изменениями во внешнем мире, а иногда — вашими собственными движениями. Человеку нужно уметь отличать одно от другого и не принимать во внимание последнее, чтобы у него возникло ощущение стабильного мира, в котором можно распознать движение. (Когда вы бежите или идете, у вас не возникает ощущения, что мир подпрыгивает, хотя все ваши данные, полученные от органов чувств, совместимы с гипотезой, что это именно так.) Из вашего восприятия мира изымаются высоко предсказуемые сигналы. «Когда вы движетесь, — рассказывал Фрит, — движения, которые вы «вызываете», подавляются; остаются движения, которые вы не «вызывали», но которые обычно важнее». 

Поэтому, кстати, мы «отключаем» фоновые шумы и внезапно замечаем их, если они прекращаются. Поэтому же, скажем, если звучит повторяющееся музыкальное произведение, которое воспроизводится снова и снова, с тем же ритмом из четырех ударов в такте, а затем через 20 минут в нем пропускается один удар, вы услышите его отсутствие почти как позитивный шум. Эти удары высоко предсказуемы, поэтому мозг предугадывает их появление и начинает игнорировать. Если они неожиданно прекращаются, это не было предсказано, поэтому становится очевидно. 

Так или иначе, все это работает для всех наших чувств. Был проведен изящный эксперимент, который показал то же самое на примере осязания . Людей разбили на пары и попросили положить левый указательный палец на доску. Сверху на доске находилось устройство, которое надавливало на палец, а управлял этим устройством другой участник. Два участника попеременно нажимали на кнопку. Чем сильнее они нажимали, тем сильнее устройство давило на палец оппонента. Задача состояла в том, чтобы соответствовать силе другого участника. 

Каждый раз участники переоценивали величину силы оппонента, что означало, что давление с каждым разом увеличивалось. Участники также смотрели, что происходило, когда машина нажимала на чей-то палец, и их просили применить такую же силу в ответ, нажимая на свой палец с помощью того же устройства. Испытуемые всякий раз переоценивали необходимую силу. (Авторы предположили, что этот механизм объясняет, почему детские драки на игровой площадке имеют тенденцию к обострению — каждый ребенок искренне верит, что бьет ровно настолько сильно, насколько сильно ударили его.) 

Но когда людей просили сделать то же самое с помощью не кнопки, а джойстика, управлявшего устройством, из-за которого силу было сложнее предсказать, люди стали лучше оценивать, какую силу следовало применить. Такой результат согласуется с идеей, что мы игнорируем высоко предсказуемые ощущения: мы просто не чувствуем их так уж сильно. 

Со щекоткой действует тот же принцип. Если вы попытаетесь сами себя пощекотать, мозг может с высокой точностью предсказать ощущения, которые получит. Если вы погладите мою ладонь и зафиксируете активность моего мозга, вы увидите внезапный всплеск числа нервных импульсов, «сработавших» в соответствующей части коры мозга . Но если бы я погладил ее сам, то увеличение активности было бы очень незначительным. «Когда вы дотрагиваетесь до себя сами, — совершенно невозмутимо пишет Фрит в своей книге , — ваш мозг подавляет вашу реакцию». 

Но вот что интересно. Люди с шизофренией меньше подвержены множеству оптических иллюзий, чем среднестатистический человек. Например, иллюзию «полой маски» можно использовать в качестве диагностического инструмента: одно исследование показало, что около 30% людей, страдающих шизофренией, видят иллюзию насквозь, тогда как среди населения в целом этот показатель равен 10% . У среднего человека в мозгу сформирована очень убедительная априорная вероятность того, что лица направлены наружу, а не внутрь, поэтому мы воспринимаем маски выпуклыми. Это представление настолько сильно, что даже при внимательном рассмотрении мы не можем заставить себя посмотреть на маски иначе. По мере поворота маски мозг как бы выворачивается: даже если вы только что видели, что маска отвернулась от вас, вы не можете воспринять ее выпуклой. Но у шизофреников мозг, по всей видимости, работает иначе. Если вы медик и имеете дело с трудно диагностируемым случаем, который может быть или не быть шизофренией, имеет смысл проверить, как пациент видит полую маску — как выпуклую или как вогнутую. 

Похоже, дело в том, что априорные представления у шизофреников слабее, чем у нас. Их предсказания мира менее точны, поэтому они могут, например, правильно оценить обратную маску как пустую, когда данные органов чувств соответствуют этой гипотезе. 

К сожалению, такая ситуация имеет и другие, менее благотворные последствия. Например, шизофреники часто рассказывают, что их организм находится под контролем какой-то внешней силы — что когда их рука двигается, ею управляют не они. Фрит в своей книге рассказывает о пациентке, обозначенной инициалами PH. «Мои пальцы берут ручку, — говорила она, — но я их не контролирую. Их действия не имеют ко мне никакого отношения» . Байесовское объяснение таково: прогнозы PH о том, как будет двигаться ее рука, менее точны, поэтому, когда она двигает рукой, это движение не «изымается» из ее опыта так, как это было бы у нейротипичного человека. Она переживает движение как «не подавленное», как если бы кто-то другой поднимал ее руку и двигал ею за нее. 

Этим же можно объяснить зрительные и слуховые галлюцинации. Шизофреники часто рассказывают, что слышат голоса в голове — так называемое «вкладывание мыслей». Но в рамках этой модели они просто слышат голос, который слышим все мы, или, по крайней мере, большинство из нас — наш собственный внутренний монолог . Разница лишь в том, что у большинства из нас мозг эти голоса предсказывает, и, следовательно, подавляет соответствующее ощущение, как в случае с движениями рукой. Но для шизофреников такие проявления столь же шокирующи и громки, как если бы кто-то действительно говорил у них в голове. 

А небольшие зрительные нарушения, порождающие незначительные ошибки прогнозирования низкого уровня, могут быть объяснены обработчиками более высокого уровня у нейротипичных людей, потому что их априорные представления достаточно сильны и поэтому в состоянии сказать: «Да ладно, лица не направлены внутрь» или что-то в этом роде. Они бы предсказали визуальные изменения, возникающие при движении головы, или зашумленные данные, поступающие от наших сетчаток с их слепыми пятнами, и подавили бы их обычным образом. 

Но шизофреники, у которых априорные представления слабее, не предсказывают мир настолько точно, поэтому те же поступающие данные вызывают ошибки прогнозирования, тревогу и интегрируются в модель мира. А поскольку ошибки случайны — они порождаются не реальными вещами, бытующими в мире, а шумом в чувственных данных или непредсказуемыми движениями — мозгу приходится придумывать странные гипотезы, чтобы объяснить их. Возможно, пульсация крови в венах сетчатки вызывает ритмические изменения в чувственных данных, которые мы все получаем, но большинство людей предсказывают это и подавляют эти изменения. Шизофреникам же, видимо, приходится объяснять их «дыханием стен». 

Я говорил здесь о сравнительно низкоуровневых прогнозах, но то же самое, похоже, применимо и к концепциям более высокого уровня: люди, страдающие шизофренией, могут невпопад удивляться, если в газете упомянут человек с таким же именем, или когда видят машину с номерным знаком, на котором есть цифра 13, или что-то в этом роде. Поскольку в таких ситуациях возникает ошибка предсказания, ее нужно объяснить какими-то гипотезами, из-за чего возникают обманчивые ощущения, например, что телевидение или газеты таким образом передают им секретные сообщения. 

Теперь, наверное, ясно, почему я заговорил о щекотке. Большинство из нас не могут пощекотать сами себя, потому что мы можем очень точно предсказать сенсорные данные, которые получим — палец, щекочущий нас, здесь в этот момент, другой здесь, — и эти прогнозы изымаются из наших ощущений. Но шизофреники, очевидно, не могут дать столь же точные прогнозы. Поэтому, в соответствии с гипотезой Фрита, Блейкмор и Вольперта, они могут щекотать себя сами. Если говорить точнее, они выдвинули предположение, что люди, испытывающие слуховые галлюцинации и другие симптомы шизофрении, с большей вероятностью скажут, что поглаживание собственной ладони вызывает такое же «интенсивное, щекочущее и приятное» ощущение, как и когда ее поглаживает кто-то другой. 

В итоге именно это они и выявили. Люди с симптомами шизофрении оказывались столь же восприимчивы к собственной щекотке, как и к щекотке со стороны других людей. 

Мне нравится, что прогноз здесь был выдвинут очень неожиданный. Кто бы мог подумать, что такие признаки будут характерны для шизофрении. Фрейдист не высказал бы такой гипотезы. Единственный путь, по которому можно было бы до нее дойти — думать о мозге в байесовском духе. И для меня это заслуга хорошей теории: она делает прогнозы, которые другие теории не выдвинули бы. Например, относительность. Мое личное пугало — это люди, выдвигающие теории, которые согласуются с чем угодно. Пусть лучше занимаются прогнозами! История с шизофренией — то, что надо.