В.А. Дубынин - Ругулярные системы организма человека (1128370), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Особое значение имеет включенная в структуру функциональной системы работы мозга обратная связь между результатами поведения и блоком принятия решений. Любое мышечное сокращение приводит к изменениям сенсорных потоков (конечности перемещаются в пространстве, изменяется зрительная афферентация). Эти изменения и есть, по сути, результаты поведения, которые регистрируют сенсорные системы.
Полученная информация учитывается блоком принятия решений при выборе новой программы или используется для корректировки еще не завершенного поведенческого акта. Таким образом обеспечивается цикличность и непрерывность поведения, когда результаты одного этапа деятельности являются предпосылками для запуска следующего ее этапа. Функциональная система мозга как формализованная схема работы ЦНС ближе к реальности, чем чисто рефлекторные представления, но и в этом случае мы вынуждены проводить целый ряд упрощений — иначе предлагаемая схема приобретет слишком громоздкий вид.
Так, блок памяти включает в себя двигательную (процедурную) и сенсорную (декларативную) память, одновременно подразделяясь на целый ряд типов кратковременной и долговременной памяти. Наиболее 188 4. физиология высшкй нкгвной дкяткльностн сложную деятельность блока принятия решений обеспечивают ассоциативные структуры мозга, а также центры положительного и отрицательного подкрепления, регулирующие обучение и уровень эмоций. Все эти вопросы в той или иной мере будут освещены в следующих главах.
Работа мозга чрезвычайно сложна, и, пытаясь описать ее принципы, мы вынуждены прибегать, помимо использования собственно физиологических данных, еще и к аналогиям. При этом наиболее полезным оказывается сравнение ЦНС с объектами из мира техники. Так, Декарт сравнивал работу мозга с пневматической машиной. В конце Х1Х века ЦНС представляли телефонной станцией, где нервы — провода, а информация передается в виде электрических сигналов. Вступая в ХХ1 век, мы сравниваем мозг с компьютерами.
Принципиальное устройство вычислительной машины (например, персонального компьютера высокого класса) сходно с функциональной системой мозга, при этом блокам сенсорных и двигательных систем соответствуют устройства ввода (клавиатура, мышь, сканеры) и вывода (дисплей, принтеры, звуковые колонки). Присутствует в компьютере и память (кратковременная и долговременная); блоку принятия решений соответствует процессор. Но есть и существенные различия. Одно из них касается быстродействия.
И в вычислительной машине, и в мозге информация передается в виде стандартных электрических импульсов. Однако в первом случае частота передачи составляет сотни миллионов и миллиарды импульсов в секунду. В случае ЦНС эта величина не превышает 1000 Гц (поскольку длительность потенциала действия не может быть меньше 1 мс). Каким же образом мозг компенсирует эту разницу? Очевидно, что за счет огромного числа каналов передачи информации — аксонов, по которым распространяются сигналы. Сама организация ЦНС обеспечивает возможность широкой параллельной обработки информации в различных нервных структурах, что резко ускоряет производимые «вычисления» и увеличивает надежность всей системы, устраняя последствия возможной потери сигнала одним из кананов. Главное отличие нервной системы от компьютера — в сути выполняемых ими задач.
Компьютер создан для осуществления быстрых операций с точными числами, а целью работы мозга является то, что можно назвать вероятностным прогнозированием изменений в окружающей среде и организацией реакций организма, исходя из сделанного прогноза. 4. Ь ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯО ПРИНЦИПАХ ОРГАНИЗАЦИИ 189 Иными словами, достаточно сложно организованная ЦНС все время пытается заглянуть в будущее и учитывает результаты таких попыток, запуская поведенческие реакции; при этом рассматриваются несколько возможных вариантов реагирования, и, если их «привлекательность» для мозга достаточно близка, мы не сможем с точностью предположить, какая программа действий будет выбрана.
Это делает поведение индивидуума до определенной степени непредсказуемым, вероятностным, создает «шум» в работе нейронных сетей, безусловно, полезный по двум причинам. Во-первых, ЦНС оказывается способной к перебору разных вариантов решения одной и той же задачи, что увеличивает вероятность нахождения наиболее оптимального из них. Особенно важно это при помещении особи в некоторые новые условия, когда метод проб и ошибок оказывается единственным приемлемым путем, например, для выхода из запертой камеры или для достижения пищи.
Во-вторых. относительная непредсказуемость поведения выполняет в ходе эволюции защитные функции, поскольку предоставляет животному шанс спастись от хищника, который не может с точностью предугадать реакции своей потенциальной жертвы. Наиболее правомерно сравнивать ЦНС не с одним компьютером, а с целым комплексом вычислительных центров, что схематически изображено на рис. 4.3.
Каждый блок функциональной системы мозга можно представить в виде иерархически организованного комплекса вычислительных устройств, низшие из которых выполняют более простые операции (например, в случае зрительной системы идентифицируют светлые и темные точки). Чем выше в иерархии расположено устройство, тем более сложные функции с ним связаны (для зрительной системы задачами максимального уровня сложности являются чтение и узнавание лиц). При этом возможен очень широкий обмен информацией между отдельными «вычислительными устройствами» не только в рамках одной системы-центра (двигательного, центра памяти), но и между ними.
Иными словами, мозгу чужда авторитарность, и «нижестоящие» не нуждаются в разрешении «вышестоящих» для осуществления самых разнообразных контактов. Как правило, вышестоящие области стараются передать рутинные (многократно повторяемые) функции нижестоящим, высвобождаясь для выполнения более нестандартных, «творческих» задач. Наиболее яркий пример этого — автоматизация навыков в двигательных системах. 19О 4.
физиология высшкй нкгвной дкяткльности Центры памяти Рнс. 4.3. Компьютерная аналогия работы мозга, рассматривающая ЦНС как совокупность иерархически организованных вычислительных центров, состоящих в тесной взаимосвязи: 1 — обработка информации внутри центра («от простого к сложному»); 2 — сознательный уровень работы мозга; 3 — обмен информацией между центрами Аналогия «компьютерных центров» мозга позволяет сделать еще одно важное заключение. Легко понять, что наиболее сложные функции ЦНС сосредоточены на вершинах «пирамид» (рис.
4.3). В полной мере это относится и к такому высочайшему проявлению работы мозга, как сознание; вся остальная часть «айсберг໠— это подсознательная сфера. Конечно, следует учитывать, что центры нашего сознания имеют возможность подключения к подавляющему большинству «вычислительных устройств» мозга. Момент осуществления такого контакта — это момент переноса и удержания внимания на некотором объекте, воспринимаемом органами чувств, совершаемом необычном движении или внутреннем субъективном состоянии.
Однако число таких контактов, осуществляемых в одно и то же время, очень ограничено и часто равно единице. Таким образом, наше сознание можно уподобить «пользователю», находящемуся в огромном компьютерном комплексе. Пользователь стремится контролировать работу отдельных вычислительных устройств, для чего ему необходимо быстро переходить от одного компъютера к другому. При этом комплекс продолжает работать, и вычислительные устройства в от- 4.2. ВозникноВение Учения О Въ|сшей неРВнОЙ деЯтельности 191 сутствин пользователя (без контроля сознания) продолжают более или менее успешно выполнять свои функции. Некоторым из них пользователь может даже мешать, а в отдельных случаях вход в те нли иные программы запрещен, поскольку был бы вреден для организма в целом; в частности, мы не можем сознательно контролировать работу гипоталамуса (в том числе его эндокринную активность) и многие вегетативные функции.
4.2. ВОЗНИКНОВЕНИЕ УЧЕНИЯ О ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФИЗИОЛОГИИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Самая известная книга Ивана Михайловича Сеченова (1829 — 1905) «Рефлексы головного мозга» увидела свет в 1863 г. В ней ученый доказал, что рефлекс — это универсальная форма взаимодействия организма со средой, т. е. рефлекторный характер имеют не только непроизвольные, но и произвольные, сознательные движения.
Они начинаются с раздражения каких-либо органов чувств и продолжаются в мозгу в виде определенных нервных явлений, приводящих к запуску поведения. Сеченовым были впервые описаны тормозные процессы, развивающиеся в ЦНС. У лягушки с разрушенными большими полушариями он исследовал реакцию на раздражение задней лапки раствором кислоты: в ответ на болевой стимул лапка сгибалась. Сеченов обнаружил, что, если предварительно наложить на средний мозг кристаллик соли, время реакции увеличивается.
На основании этого он заключил, что в ЦНС возможно развитие центрального торможения. Сеченовым был сделан вывод, что мозг — это область непрерывной смены возбуждения н торможения. Два эти процесса постоянно взаимодействуют друг с другом, что приводит как к усилению, так и к ослаблению (задержке) рефлексов. ЦНС не просто пассивно реагирует на внешние раздражители, но может усиливать действие одних стимулов и затормаживать действие других, поэтому организм реагирует на одни раздражители и не реагирует на другие. Он также обратил внимание на существование врожденных н приобретенных рефлексов. Он отмечал, что последние, являясь результатом 192 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
