О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Нередко эти мелкие нейроны образуют до 2000 синаптических соединений с соседними клетками. Часто говорят, что наш мозг содержит около 10й функциональных единиц, имея в виду нейроны. Но если считать такими единицами синапсы, то это число возрастает до 1013. Однако сложность всей системы не следует переоценивать. То, что мы видим, слышим, делаем или думаем, вовсе не зависит от каких-то единичных нейронов. Наш мозг работает статистически, и большей частью здесь важны массовые потоки импульсов. Фактически можно удалять весьма значительные по размерам части мозга без особых последствий. По мере старения мозга мы и естественным образом теряем 1-2 нейрона ежесекундно. Именно этот статистический аспект делает изучение мозга не совсем безнадежным делом.
Можно ли сравнить мозг с компьютером?
Мы часто рассуждаем о мозге так, как если бы он был компьютером. Но действительно ли это компьютер, отличающийся только тем, что он построен из углеродных соединений, а не кремниевых элементов? Ответ на этот вопрос не так прост.
17*
В некоторых важных аспектах мозг не похож на цифровую ЭВМ. Хотя отдельные нейроны генерируют и перерабатывают дискретные сигналы (импульсы), для получения конечного результата обычно важны не единичные импульсы, а целые их потоки. В этом отношении наш мозг напоминает скорее аналоговое вычислительное устройство, где переменные представлены количественными характеристиками (разностями потенциалов и т. п.), или логарифмическую линейку, где числа представлены отрезками на логарифмической шкале. Кроме того, в отличие от цифровой ЭВМ мозг может изменять силу синаптических соединений, особенно за счет выработки гормонов. Поэтому, строго говоря, нужно дать отрицательный ответ: мозг не очень похож на цифровой компьютер, но не вполне сходен также и с аналоговым.
Однако мозг, несомненно, производит вычисления. Более того, какого бы рода машиной он ни был, его функции, включая и аналоговые, можно моделировать или имитировать на цифровой ЭВМ. Поэтому в таком смысле работу мозга можно, по крайней мере в принципе, воспроизвести с помощью цифрового компьютера.
Когда мы думаем о мозге как о компьютере, мы стараемся построить модель, которая нам кажется более понятной, и это очень часто бывает полезным. Но для того чтобы решить, в чем наша модель адекватна и в чем нет, нужны здравые суждения и интуиция. Очень легко недооценить мозг, наивно приняв его за разновидность знакомого нам цифрового компьютера, но еще легче вообще не понять его, если мы не в состоянии сравнить его с ЭВМ.
Рефлекторная дуга
Первичный элемент функционирования нервной системы — это рефлекторная дуга, действие которой мы показали на примере втягивания щупалец у червя. В простейшей форме она состоит из одного нейрона, соединяющего сенсорную клетку (скажем, фоторецептор) с эффектором (например, с мышечной клеткой):
Рецептор -+ Нейрон -+ Мышца.
Получая сигнал от рецептора, нейрон передает его в форме нервных импульсов мышце, которая затем сокращается. Обычно между рецептором и эффектором имеется несколько нейронов; но независимо от их числа вся система подобна дверному звонку: вы нажимаете на кнопку и раздается звонок. Такие рефлекторные дуги есть у всех животных. Когда собака чует запах пищи, у нее начинает выделяться слюна; когда что-то мелькает у нас перед самыми глазами, мы моргаем.
Хотя в принципе рефлекторные дуги можно уподобить дверному звонку, они далеко не всегда так просты. Большая часть рефлекторных дуг идет от сенсорных органов сначала к центральной нервной системе, а уж оттуда к органам-эффекторам. Благодаря этому на срабатывание рефлекторной дуги могут влиять и сигналы из иных источников, в частности из другой рефлекторной дуги. В процессе эволюции отдельные рефлексы все больше интегрируются и попадают под контроль высших нервных центров. В свою очередь связи с этими высшими центрами можно рассматривать как рефлекторные дуги, осуществляющие контроль над дугами низшего порядка.
У более примитивных животных с диффузной нервной системой контроль над рефлекторными дугами осуществляется слабо. Рассмотрим, например, передвижение морской звезды. Это животное передвигается с помощью так называемых амбулакральных ножек — многочисленных выростов с присосками на концах. Амбулакральные ножки составляют часть сосудистой системы, содержащей морскую воду под небольшим давлением. Это давление в сочетании с активностью мышц заставляет ножки вытягиваться и прикрепляться к субстрату, а затем укорачиваться и перемещать животное (рис. 20-4).
В амбулакральных ножках имеется сеть нейронов, управляющих мышцами. Немецкого биолога фон Икскюлля поразили рефлексы этих ножек: как выяснилось, ножки реагировали только на раздражители, действующие в непосредственной близости к ним. У каждой из них был свой собственный набор рефлексов, и казалось, что их интеграция осуществляется чисто механически. Он описал морскую звезду как “республику рефлексов” и выразительно пояснил это следующим образом: если собака, чтобы бежать, двигает ногами, то у морской звезды ноги самостоятельно передвигают тело.
