Введение в структурно-функциональную теорию нервной клетки - Антомомнов Ю.Г.
Скачать (прямая ссылка):
модифицированной реакции. Примером такого взаимодействия структуры и
Функции в изменившейся среде могут служить сравнительно быстрые изменения
вирусов и бактерий, приспосабливающихся к
7
новым лекарственным веществам. В этом, собственно, и состоит единство
формы и содержания применительно к биологическим системам.
Чем дальше по пути эволюции идут биосистемы, тем более завуалированными
становятся взаимоотношения структуры и функции. В самом деле, поведение
животных в окружающей среде, конечно, зависит от их структурных
особенностей, от строения мозга. Но выяснить взаимоотношения между формой
и содержанием здесь уже гораздо труднее, чем на уровне макромолекул или
одноклеточных организмов. Вместе с тем можно все же утверждать, что
система поведенческих реакций животного определяется структурой
организма, структурой центральной нервной системы. Появление и развитие
нервной системы вызвано необходимостью на одной и той же структурной
основе получить большое разнообразие функций и возможность гибкого их
изменения. При изучении многоклеточных организмов, животных сложность
состоит в определении соответствующей изучаемой биосистеме среды, в
выделении элементов биосистемы, обладающих некоторой неделимой для данной
биосистемы функцией.
Некоторые принципы. Изучение структуры и функции биосистем позволило
установить некоторые общие принципы их взаимоотношений. Среди многих
концепций нам кажется целесообразным выделить следующие. И. П. Павлов,
изучая возникновение нового стереотипа поведения животных, пришел к
принципу "динамического уравновешивания организма со средой". Этот в
высшей степени современный и кибернетический принцип позволяет
содержательно трактовать сложные акты приспособления, адаптации животных
и человека в изменившихся условиях.
Примерно в то же время, изучая работу биосистем на уровне клеток, Э.
Бауэр сформулировал принцип устойчивого неравновесия биосистем: "Все и
только все живые системы никогда не бывают в равновесии и постоянно
выполняют за счет своей свободной энергии работу против равновесия,
диктуемого законами физики и химии" [15].
На наш взгляд, эти два принципа дополняют друг друга, ибо достижение
равновесия на уровне поведения, организации поведенческих реакций,
неизбежно основано на постоянном нарушении законов сохранения вещества
(химия) и энергии (физика).
Важным для работы биосистем является установление количественных значений
их взаимоотношений со средой. Для достаточно сложных биосистем
показателями такого взаимоотношения могут служить разнообразие или
сложность [102] и организация, относительная [79] или абсолютная [51.
Использование этих оценок позволило сформулировать принцип адекватности
[6]: для успешного функционирования биосистемы в среде необходимо, чтобы
сложность и организация биосистемы были адекватны сложности и организации
среды. Модификация принципа адекватности применительно к динамически
изменяющейся среде имеет следующий
8
вид: для успешного функционирования в изменяющейся среде биосистема
должна постоянно изменять свою сложность и организацию, выходя на новый
уровень адекватности с минимизацией времени, вещества и энергии.
Принцип адекватности, по-видимому, применим и к нервной клетке в том
смысле, что сложность и организация выходных реакций нейрона должны быть
адекватны сложности и организации импульсных потоков, приходящих на его
синапсы. Структурные особенности нейрона и функции его частей в единстве
обеспечивают адекватность нейрона его специфической среде. Эти
соображения приводят к принципу структурно-функционального единства
нейрона [501: пространственно-временная функциональная неоднородность
клетки обеспечивается взаимодействием пространственно распределенных
структурно-неоднородных синаптических образований со структурно-
однородной мембраной клетки.
Элемент системы. Появление нервной клетки в процессе эволюции - начало
создания сложных систем переработки информации. Это нервные сети
анализаторных систем организма. Это высшие слои коры, осуществляющие
взаимосвязанную работу анализаторных систем при взаимодействии организма
с окружающей средой. В нейронных сетях нервная клетка является элементом,
обладающим некоторой неделимой функцией - способностью генерировать
ритмические последовательности нервных импульсов. В нейронных сетях
возможности сложной переработки информации определяются свойствами
нейронов, их структурными особенностями и узором связей. Нейроны в сетях
выступают в качестве вещественной основы сложных функциональных свойств.
Для свойств сети важно, что нейрон является частотным устройством,
позволяющим осуществлять сложные логические и алгоритмические
преобразования входных сигналов. Кроме того, на уровне элемента сети
проявляются более сложные свойства, позволяющие нервной клетке
адаптироваться к определенным совокупностям входных сигналов.
Венец специализации клеток. Указанные выше свойства нервная клетка
