Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
образования. В качестве примера можно указать на заметное продвижение в моделировании периферии слуховой системы; по одной лишь подсистеме частотного анализа имеется ряд довольно близких моделей разных авторов.
Сложность нарастает очень резко при переходе к подсистемам, которые захватывают более высокие, особенно корковые отделы. Эта сложность определена тем, что физиологические данные нередко отрывочны (например, в сенсорных системах становится трудно понять снизь между реакцией клетки и стимулом, трудно установить адекватный стимул), нередко остается неясной локализация подсистемы (например, в слуховой системе функционально выделены, но цока неизвестны по локализации подсистемы, воспринимающие высоту или ритмику сигнала), чрезвычайно усложняется логика преобразований. Традиционный путь ведет к изолированному моделированию высших отделов этой подсистемы на основе результатов физиологических или психологических исследований. Но этот путь становится односторонним, если имеются разработанные модели подсистем, охватывающих нижележащие или смежные уровни.
Появление таких моделей в принципе меняет условия дли .моделирования подсистемы, простирающейся, скажем, на уровень выше. Теперь уже базой для повой .модели служат не только физиологические или психологические данные, но и сформулированные ранее модельные представления о механизмах переработки информации на других уровнях системы.
Итак, речь шла о стратегии моделирования механизмов работы многоуровневых систем, охватывающих периферию нервной системы. Понятно, что еще рано говорить о сочетании редукционизма и ин-тегратизма применительно к моделированию информационных механизмов мышления. Создание феноменологических моделей, базирующихся па данных психологии, является, по-видимому, пока основным способом постижения весьма общих принципов этого процесса. Между тем, нет сомнений, что со временем наступление на пысшие отделы мозга будет вестись па основе сочетания тех же двух путей. Нельзя не согласиться, что «обеспечение правильного сочетания, целесообразного соотношения редукционизма и иптег-ратизма является основой стратегии научного поиска в области познания явлений жизни. . . Руководящим принципом при этом до-жно быть стремление строить схемы и понятия иитегратизма, отправляясь от данных, получаемых на путях редукционизма, г. е. исходя из наиболее простых, элементарных условий, шаг за шагом подниматься по восходящим ступеням, переходя ко все возрастающим степеням усложненности исследуемых систем» (В. А. Эпгель-гард 13J).
Можно предполагать, что принципы переработки информации, выделенные в результате моделирования механизмов работы мозга,
постепеппо утратят свою специфику, связанную с биологическим происхождением, и вольются в арсенал средств кибернетики. В этой связи следует заметить, что любая классификация, в том числе и выделение двух подходов, может иметь и негативную сторону — игнорирование промежуточных или смешанных ситуаций. Нельзя упускать из виду, что в реальных работах могут быть отражены оба подхода и иногда в конкретном исследовании можно лини» усмотреть, какой из подходов доминирует.
С нашей точки зрения, общая тенденция состоит в постепенном формировании широкого научного направления, на одном фланге которого находятся работы, лацелепные на познание законов информационных преобразований и управление.в отделах мозга, па другом — работы, устремленные на создание искусственных систем, в конечном счете воспроизводящих функции мозга животных и человека.
о. Предлагаемая читателю книга написана по результатам исследований проведенных в 1968—1975 годах в лаборатории биоцини Института проблем управления. Она представляет собой продолжение и развитие книги «Моделирование нейронных структур» [4], обобщившей работы той же лаборатории за более ранние годы. В книге три части.
В первой части рассматриваются модельные представления о переработке информации в нервной клетке, причем основное внимание сосредоточено на процессах в депдритах. Рассмотрены новые физиологические данные и систематизированы результаты математического моделирования на ЭВМ процессов распространения первных импульсов в волокнах с возбудимой мембраной. Эти результаты указывают на возможность выполнения в элементарных дендритных звеньях таких операций, как управление задержкой импульса, операция совпадения и др. Такие операции дают основание предположить, что в нервной системе используется кодирование информации посредством изменения временных интервалов между импульсами (в том числе идущими по разным волокнам). Эти положения, а также подробные .морфологические данные о некоторых нейронах с относительно несложной структурой дендри-тов, позволили выдвипуть модельные представления о механизмах работы нейронов — детекторов ансамблей «параллельного» потока импульсов.
Во второй части приведены результаты моделирования периферических и подкорковых отделов слуховой системы, выполняющих предварительную переработку информации, предшествующую формированию звукового образа и классификации сложных сигналов. Предложена гипотетическая блок-схема структуры процесса переработки информации в слуховой системе. Рассмотрены механизмы частотного анализа, бинаурального слуха (пассивной локации), принц- ш,1 восприятия высоты и ритмики звуковых сигналов.
