Динамика иерархических систем: эволюционное представление - Николис Дж.
Скачать (прямая ссылка):
время от времени совершает "свободный пробег" по неустойчивому
предельному циклу с основной ("эталонной") частотой ~ 10 Гц ("альфа-
ритм"). Это означает, что наш осциллятор имеет какое-то внутреннее
смещение, которое и вызывает неустойчивость его автоколебаний.
Насколько сильно такой осциллятор может синхронизовать группы "меньших"
осцилляторов, мы в общих чертах показали в разд. 4.8.2. Если наша
гипотеза верна, то соответствующая ЭЭГ должна обладать и некоторой
псевдопериодичностью, и некоторой стохастичностью в том смысле, что
амплитуды смежных сегментов такой активности (каждый сегмент
соответствует некоторому данному стационарному состоянию/структуре на
кортикальном уровне, образованному векторной суммой амплитуд
синхронизованных нейронных осцилляторов соответствующего подмножества
коры мозга) статистически не коррелированы. (Оптимальная выборка из
случайного процесса производится через случайные интервалы времени:
статистическая независимость означает, что выбранные модальности,
"воплощенные" в подмножествах синхронизованных нейронов, не должны
перекрываться.)
Насколько можно судить, в нашей модели все так и есть: амплитуды функции
плотности вероятности получаемой ЭЭГ подчиняются нормальному
распределению, как и следует ожидать, исходя из центральной предельной
теоремы (или "закона средних")!).
Рассмотрим теперь, что может произойти в режиме быстрого сна (быстрое
движение глаз) или выполнения интеллектуального задания: информация
поступает по восходящей ветви системы ретикулярной формации или по другим
каналам периферической нервной системы, переносящим приходящие извне или
изнутри сенсорные входные сигналы, распознаваемые затем корой мозга. На
наш таламокортикальный осциллятор воздей-
¦> Кто-нибудь из читателей может усмотреть здесь противоречие:
действительно, если постулируемый механизм есть перемежаемость /, то
амплитуды функции плотности вероятности должны иметь не гауссовское, а
гиперболическое распределение. Не следует забывать, однако, что процессор
разделяет время не между одним предельным циклом и иррегулярным
движением, а между многими неотличимыми модальностями, связанными с
предельным циклом. Именно поэтому экспериментально полученная функция
плотности вероятности представляет собой среднее по ансамблю от отдельных
гиперболических распределений и вполне может быть гауссовской.
Стохастичность: хаос и странные аттракторы
407
ствует флуктуирующий входной сигнал, и при значениях управляющего
параметра, превышающего некий порог, возникает каскад бифуркаций.
Предельный цикл, на который выходит в режиме перемежаемости осциллятор,
исчезает, и траектория осциллятора переходит на странный аттрактор. Иначе
говоря, устанавливается режим метастабильного хаоса; при сканировании
кортикальных нейронных подгрупп он проявляется в "спазматических" и
непериодических колебаниях.
Наша гипотеза подтверждается давно установленными экспериментальными
данными [6.28]. Возрастающее возбуждение восходящей ветви ретикулярной
формации приводит к поляризации специфически "ритмоводительных" ядер
таламуса, тем самым прерывая их выборочную функцию на временные
интервалы, продолжительность которых согласуется со степенью возбуждения,
т. е. интенсивностью стимулирования и, следовательно, скоростью передачи
информации от окружающей среды. Таким образом, при возбуждении
производимая корой мозга выборка ритмоводительных таламических ядер
переключается с режима перемежаемости на последовательный, или
секвенциальный, режим. Мы наблюдаем установление марковской цепи с
различными вероятностями щ на стационарное синхронизованное состояние i
(внутренняя структура)-цепи, порождаемой матрицей вероятностей перехода
Рц между последовательными состояниями/структурами. Следовательно (и этот
момент является решающим), время "удержания", в течение которого
кортикальный процессор находится в модальности г, зависит от времени
"прерывания", на которое настраивает сканирующий ритмоводитель в г-й
модальности информация, поступающая на его вход. Это время обычно (но не
всегда) возрастает с увеличением скорости, или частоты, поступления
входных сигналов.
Данные, подтверждающие эту точку зрения, взяты из анализа распределения
вероятности амплитуд на ЭЭГ, указывающего на смещение от гауссовского
распределения к асимметричным формам при выполнении пациентом
интеллектуальных заданий [6.23]. Однако мы опасаемся, что выдвинутая в
работе [6.23] интерпретация, согласно которой асимметрия функции
плотности вероятности отражает "возрастающую степень кооперативное(tm) среди
нейронных генераторов", ошибочна: изменения связей между нейронными
осцилляторами, которые и определяют* структуру, могут быть обусловлены
различными структурами; они приводят только к изменению (усилению или
ослаблению) степени когерентности той структуры, которой принадлежат, но,
разумеется, не имеют отношения к алгоритму мультиплицирования входных
сигналов с разделением времени или стратегией переключения с одной
