Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Наряду с этим известны физиологические данные о не дискретной, а градуальной реакции нервных клеток, когда параметры импульсной последовательности в их ответе (число импульсов, частота их следования) зависят от параметров стимула. Проведенный анализ операций в депдритах также указывает на возможность ряда градуальных преобразований: управляемая задержка (латентность) появления сигнала па выходе нейрона, управляемая трансформация импульсной последовательности. Совокупность этих сведений позволяет заключить, что существует другой тип нервпых клеток, это нейроны-преобразователи, производящие аналоговые преобразования входных сигналов. Нейроны-преобразо-
ватели выполняют, по-видимому, такие функции, как суммирование сигналов, умножение (деление) частоты входных импульсов на управляемый или постоянный коэффициент, управление моментом появления выходного имиульса, а также ряд функций непрерывной логики (mod, max).
2. Кодирование информации. 11о-видимому, нет оснований говорить об едином для всей нервной системы способе кодирования информации. Набор операций в элементарных звеньях нейронов-детекторов сводится к двум основным: эта операция совпадения (включая ее разновидности: запрет и управляемая блокировка) и задержка импульса (постоянная и управляемая). Сочетание операций задержки и совпадения приводит к разного рода «схемам» селективно реагирующим па приходящий по системе входов ансамбль импульсов, характерный определенными времепными соотношениями.
Такого рода схемы в информационной технике относят к классу время-импульсных дешифраторов (применяются и иные названия), предназначенных для извлечения информации, закодированной в величинах интервалов между импульсами. Если представления о таком принципе работы нейронов-детекторов справедливы, то можно говорить о том, что в нервной системе используется время-импулъсный способ кодирования информации. На выходе нейрона-детектора информация заключена в моменте появлепия импульса.
Для нейронов-преобразователей к числу основных операций следует отнести операцию накопления возбуждения или «временную суммацию импульсов», широко отмечаемую в работах по физиологии нервной клетки. Как известно, такого рода приемники воспринимают информацию, закодированную в виде числа (за определенное время) или частоты следования импульсов. Выходной сигнал пейрона-преобразователя, с пашей точки зрения, может быть двух видов. В одних случаях это может быть трансформируемая частота следования импульсов (результат суммирования или умножения на постоянный или управляемый коэффициент) тогда, когда информация предназначается другим нейронам-преобразователям. В других случаях выходной сигнал может быть импульсным, временное положение которого изменяется (например, есть функция числа суммируемых входных импульсов), но это указывает на то, что информация адресована нейронам-детекторам .
Таким образом, общий вывод состоит в том, что способ кодирования в нервной системе определяется адресатом: приемник-де-шифратор временных интервалов получает информацию, закодированную во временных сдвигах между импульсами; приемник-накопитель получает информацию, закодированную в частоте или числе импульсов в посылке.
3. Запоминание информации. Анализ процессов в дендритах позволяет предположить, что существует несколько механизмов памяти. Кроме известных гипотез о формировании «весов» синапсов и прорастании новых дендритных и аксонных отростков (см. обзор в книге Прибрама [74]), может быть выдвинута следующая гипотеза, основанная на результатах моделирования дендритов. Если действительно существуют дендритные структуры, построенные из элементов задержки и совпадения («время-импульсные дешифраторы», избирательно реагирующие па ансамбль импульсов с определенными временными сдвигами), то весьма вероятна разновидность памяти, состоящая в настройке детектора на определенный ансамбль импульсов и последующей фиксации этой настройки. Настройка происходит за счет установления необходимых временных задержек между элементами совпадения. Процесс пастройки представляется следующим: на стадии формирования нового детектора величины задержек подбираются посредством подачи управляющих воздействий па изменяемые элементы задержек. Найденные в процессе настройки нужпые величины задержек фиксируются. Фиксация величин задержек, т. е. собственно запоминание, может быть результатом постепенного изменения длины или диаметра соответствующего отрезка дендрита. Постепенно отпадает надобность в управлении изменяемыми элементами задержек.
Углубление представлений о происходящих в нейропе информационных преобразованиях видится прежде всего па пути изу-чепия дендритных структур, включая принципы их формирования. Среди малого числа современных работ в этом направлении можно указать па работу [75], показывающую, что для разных отделов коры мозга характер роста дендритов различен. В принципе громадный интерес представляли бы данпые, проливающие свет, с одной сторопы, на измеиепие дендритных структур в онтогенезе, а с другой,— на зависимость между особенностями поступающей к нейрону информации и специфическими чертами роста дендритных ветвлений.
