Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
При выполнении сложных движений, требующих точности, обратная связь осуществляется с помощью зрения. Вдевание нитки в иголку протекает как типичный процесс сведения к нулю разности между достигнутым и желаемым результатами, причем эта разность координат ушка иголки и конца нитки воспринимается зрением. С закрытыми глазами вдеть нитку в иголку можно только случайно. Кинестетического чувства, т. е. обратной связи через проприо-цепторы, или рецепторы внутренней чувствительности, оказывается недостаточно. Даже свести концы указательных пальцев с закрытыми глазами удается далеко не всегда. При некоторых расстройствах проприоцептивной чувствительности оказывается затруднительным даже коснуться пальцем носа с закрытыми глазами.
* У некоторых животных, например у рыб, фокусировка производится не деформацией неподвижного хрусталика, а перемещением хрусталика, имеющего неизменную форму, относительно сетчатки вперед и назад.
153
Письмо и рисование протекают под неослабным контролем зрения. Существует забавный способ убедиться в этом наглядно. Предлагается с закрытыми глазами нарисовать на листе бумаги, не отрывая карандаша, очертание поросенка или собаки. В завершение рисунка -следует пририсовать глаз. При этом запрещается прикасаться к бумаге свободной рукой. Обычно на рисунке глаз оказывается на совершенно неподходящем месте, часто даже вне очертаний животного.
Слепые пишут обычно, пользуясь трафаретом, который позволяет им избежать ошибок.
В живом организме существует большое число примеров систем с положительной обратной связью. К их числу, в первую очередь, следует отнести замкнутые цепи нейронов в нервной системе, которые могут постоянно поддерживать свою активность за счёт самовозбуждения. В настоящее время имеются гистологические данные, доказывающие существование таких цепей. Первоначальный импульс, подаваемый на такую систему, может вызвать очень длительное возбуждение системы, которое облегчает прохождение всех последующих импульсов. Активность в процессе циркуляции импульсов возбуждения по замкнутым цепям поддерживается за счёт метаболизма (обмена веществ, связанного с питанием) нейронов, составляющих цепь.
Самовозбуждающиеся нейронные цепи с положительной обратной связью могут играть определенную роль в процессе образования и закрепления навыков животного, т. е. образовывать материальный субстрат памяти живого существа. Это утверждение подтверждается некоторыми экспериментами. Так, перерезание специфических замкнутых нервных путей приводит к исчезновению процессов образования навыков (опыт производился на головоногих моллюсках).
Различного рода циклические процессы, протекающие в живом организме, являются следствием работы систем с положительной обратной связью. К числу нормальных циклических процессов относится, в первую очередь, работа сердца, которое периодически сокращается, даже если все подходящие к нему нервы перерезаны. Начало сокращения сердца — сокращение предсердий — наступает при раздражении нервных узлов стенки предсердия, которое по коротким выростам клеток проводящей системы распространяется к мышечным волокнам предсердия. Мышечные волокна желудочков возбуждаются другим чувствительным узлом (атриовентрикулярный узел), расположенным в сердечной стенке, который возбуждается от узлов
151
предсердия, но с некоторой задержкой. Таким образом, приток крови в предсердия вызывает сокращение сердца (систолу), а последнее прогоняет кровь сквозь сердце в сосудистую систему и, в свою очередь, вызывает новый приток крови, замыкающий цикл.
Интересно отметить, что в нормальном состоянии члены тела не находятся в покое, а совершают хаотические колебания малой амплитуды с частотами порядка десятка герц. Такие колебания регистрируются, например, при изучении антигравитационных рефлексов. Положение членов тела определяется тонусом (степенью напряжения) мышц, который регулируется по схеме рефлекса. Однако прохождение сигнала нервною возбуждения по рефлекторной дуге происходит с задержкой. Основная доля задержки происходит в соединениях нейронов—синапсах. Время задержки и определяет средний период колебаний. Дело обстоит здесь совершенно так же, как в технических системах с обратной связью, лри наличии задержек, о чём мы говорили выше. Механическая инерция членов тела препятствует появлению колебаний большой амплитуды при частоте порядка 10—15 герц. При физическом или умственном утомлении или при заболевании синаптическая задержка прохождения нервного возбуждения возрастает. Это ведёт к понижению частоты собственных колебаний, что, в свою очередь, влечёт за собой увеличение амплитуды. Становится заметным дрожание пальцев, рук, головы.
К циклическим процессам относятся такие патологические явления, как дрожь от переохлаждения тела, заикание, икота и т. п.
Смена сна и бодрствования представляет собой нормальный цикл.
Весьма поучительными, с точки зрения демонстрации действия обратной связи в организме, являются опыты венгерских физиологов Секей и Сентагота. Производилась пересадка ткани образующегося глаза от одного зародыша тритона другому. Пересадка производилась антисимметрично; правый глаз донора пересаживался на место левого глаза реципиента и наоборот, причем нижний край глаза оставался внизу. Таким образом, бывший задний сектор глаза донора оказывался на новом месте, расположенном спереди. После пересадки ткань приживалась и глаз развивался нормально. В процессе развития зародыша нервные связи сетчатки глаза и мозга устанавливались в соответствии с первоначальным расположением глаза у донора (задний сектор сетчатки донора, расположенный
