Илья Мартынов - Мозг. Как он устроен и что с ним делать [litres]

На научном языке связь между структурами называют когерентностью (согласованностью) частотных колебаний клеток. Фазовый сдвиг между колебаниями остается неизменным в течение всего времени, пока функциональная связь между областями активна. Когерентность связывает пространство и время в мозге. Образно говоря, мозг в определенный момент времени позволяет даже отдаленным областям договориться между собой.

Когда мы с вами говорили про сети мозга (дефолт-система, сеть выявления значимости и другие), речь как раз и шла о когерентности (согласованности) в их работе.

Таким образом, принцип, который одним из первых в мире обнаружил Ливанов, актуален и в рамках современных нейрофизиологических концепций. В общем-то, это повод для гордости за отечественную науку.

Интересно, что некоторые принципы работы дефолт-системы, открытой Маркусом Райхлом в 2001 году в США, могут быть объяснены еще работами Н. П. Бехтеревой 1960-х годов.

Одна из ключевых идей, предложенных Бехтеревой, сводилась к тому, что один и тот же психический процесс (скажем, вспоминание эмоциональных событий) может обеспечиваться системами, находящимися в различных участках мозга. Нейрофизиологические механизмы мышления состоят из жестких (стабильных) и гибких (вариативных) звеньев. Грубо говоря, есть некоторый остов (жесткие звенья), состоящий из структур, всегда включающихся в работу. Это может быть, допустим, гиппокамп (поскольку он оперирует информацией из памяти).

Также время от времени (в зависимости уже от специфики процесса) подключаются и другие области (гибкие звенья), например определенные участки префронтальной коры. Но самое удивительное в этой концепции другое. Жесткие звенья работают как своеобразные шаблоны. Они включаются всякий раз при схожем типе деятельности – как бы самоорганизуются. Вместо того чтобы каждый раз заново организовывать все этапы психического процесса, мозг автоматически «включает» набор нужных структур, а те в свою очередь «подтаскивают» к рабочему процессу новые (гибкие звенья). Получается очень экономичная система. Возможно, кто-то уже провел аналогию с динамическим стереотипом. Жесткие звенья – это вариант динамического стереотипа для самого мозга, а дальше уже возможны гибкие перестройки под конкретную ситуацию. За счет гибких звеньев корректируется динамический стереотип, а поведение подстраивается под условия новой ситуации.

Здесь я просто обязан выразить благодарность главному научному сотруднику НИИ эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН, доктору медицинских наук Александру Николаевичу Шеповальникову, который много лет был лично знаком с Н. П. Бехтеревой и который настоятельно мне рекомендовал упомянуть работы М. Н. Ливанова и некоторых других авторов.

Мозг – аналого-цифровой механизм

В разные времена ученые пытались сравнивать мозг с теми устройствами, которые были известны на тот момент развития техники. Так, Декарт объяснял функционирование нервной системы с позиций работы паровой машины. Нервы посылают сигналы в мышцы, в них входит «жизненный дух», и они раздуваются. Так мы совершаем движение.

Затем нервную систему пытались уподобить аналоговым устройствам: как на ленту бобины, мозг в свою память пишет новую информацию. С развитием цифровых алгоритмов обработки информации мозг все чаще начали сравнивать с компьютерами. И, кстати, делают это до сих пор!

Рис. 60. На графике видно, как функция кривой разбита на отрезки. Примерно так и представляются данные после преобразования Фурье

Но что не так во всех этих сравнениях? Если коротко, аналоговость означает непрерывность записи и обработки информации, в то время как цифровой вариант работает с дискретными (переменными) значениями.

Проиллюстрировать это можно на примере двух вариантов носителей информации: виниловой пластинке и лазерном компакт-диске. Игла проигрывателя непрерывно скользит по борозде (углублению) виниловой пластинки. А вот в случае с компакт-диском лазер скачет по лункам (называемым питами) и промежуткам между ними – лендам. Питы могут рассеивать или отражать свет лазера. Устройство считывания регистрирует изменения интенсивности отраженного света. То есть мы уже имеем дело с дискретно изменяющимися величинами.

Другим примером дискретизации может служить метод оцифровки аналогового сигнала. То есть если нам нужно с виниловой пластинки (аналоговый вид) перенести файл в компьютер или смартфон, необходимо произвести цифровое преобразование.