Лев Ительсон - Лекции по общей психологии

2. Рецепторные нейроны. Это нейроны, которые собирают и передают информацию о внешних воздействиях и состояниях организма. Они как бы переводят данные о свойствах раздражителей на язык стандартных сигналов (электрических импульсов), единственно понятный нервной системе. Среди этих нейронов одни реагируют только на включение раздражителя «оп»-ней-роны) или только на его выключение («оП"»-нейроны). Недавно обнаружены также нейроны, которые реагируют лишь на новизну раздражителя («нейроны внимания»). Среди перечисленных нейронов, в свою очередь, имеются специализированные и мультисенсорные. Первые отвечают лишь на один определенный раздражитель, например, только на свет, или только на звук. Вторые реагируют на любые (или, во всяком случае, разные) типы раздражителей (и световые, и звуковые, и обонятельные, и болевые и т.д.).

3. Ассоциативные нейроны. С их помощью образуются нервные связи. Ассоциативные нейроны — это и есть, так сказать, гвоздь программы. Это те самые нейроны, которые связывают между собой внешнее раздражение и ответ на него организма. Исследования показали, что ассоциативные нейроны бывают разных типов. Первый тип — это, так называемые, возбуждающие нейроны. Второй — так называемые, тормозные нейроны. Тормозные нейроны, возбуждаясь, подают команду торможения других нейронов. И, наконец, так называемые, дифференцирующие нейроны. Эти нейроны работают так: если он возбужден, то он тормозит другие нейроны; если он заторможен, то он возбуждает другие нейроны. Из логики известно и можно доказать, что трех таких элементов достаточно, чтобы описать любые логические связи, т.е. описанных типов взаимодействия нейронов достаточно, чтобы построить любую логическую модель действительности.

Еще одна особенность нейронов — для того, чтобы нейрон сработал, обычно не достаточно только одного импульса на входе. Нужно, обычно, чтобы одновременно совпали или последовали друг за другом импульсы от разных аксонов на несколько его входов. Иначе говоря, нейрон работает не просто как передатчик импульсов, но и как интегрирующее или дифференцирующее устройство.

Наконец, важнейшая черта — аксон работает по так называемому принципу «все или ничего». Суть его в следующем. Вплоть до некоторго порогового уровня силы раздражителя, например, при деполяризации до 60 милливольт, аксон вообще не реагирует. Как только деполяризация перевалит эту величину, аксон сразу срабатывает и выдает ответный импульс. Причем, величина ответного импульса всегда будет одинаковой. Сила раздражителя определяет лишь, сколько таких ответных импульсов выдает нейрон. Таким образом, нейрон работает, скорее всего, как пулемет. Пока сила нажима недостаточна для того, чтобы спустить курок, выстрела не будет. Как только достаточна — следует выстрел. Причем, выстрел будет совершенно одинаковый, а сами выстрелы будут следовать один за другим, пока вы жмете курок. В зарубежной литературе по физиологии иногда так и называют выдачу нейроном импульса — нейрон «выстреливает импульсом». А сам этот механизм «все или ничего» называют триггерным механизмом (триггер — в переводе означает «спусковой крючок»).

Разумеется, приведенная аналогия является упрощенной. В отличие от пулемета, число «выстрелов», которые совершает нейрон, зависит не только от времени действия раздражителя, но и от его силы. Причем, разные нейроны реагируют на тот же радражитель по-разному, так как они имеют разные пороги. К тому же эти пороги не являются постоянными. В отличие от исправного пулемета, нейрон может срабатывать и без видимых внешних причин. Такие внезапные самовозбуждения нейронов, вызванные какими-то внутренними причинами, называют спонтанными возбуждениями. Наконец, тоже в отличие от пулемета, возбуждение нейрона не прекращается сразу с прекращением действия раздражителя. Такую затухающую «стрельбу», после того как «тревога» уже закончилась, называют остаточным возбуждением (или торможением).

У разных нейронов период остаточного возбуждения (торможения) различен. У рецепторных нейронов он обычно измеряется долями секунды. Но у некоторых ассоциативных нейронов он может длиться до десяти и более минут. Кроме того, длительность остаточного возбуждения (торможения) зависит еще и от силы раздражителя, его длительности, числа и характера поступивших импульсов и других факторов.

Средствами математической логики можно показать, что описанные механизмы интеграции и дифференцировки сигналов в сочетании с разнообразными формами задержек (т.е. остаточных возбуждений и торможений) достаточны для анализа и синтеза сигналов, их статистической фильтрации и перекодирования в высшие алфавиты.

Иначе говоря, уже известные нам физиологические механизмы по переработке сигналов нейронами в общем обеспечивают те основные структуры переработки информации, которые, как мы видели, лежат в основе психической деятельности.

При этом некоторые взаимодействующие системы нейронов объединены врожденными связями. Такие системы образуют как бы готовые блоки, отбирающие раздражители с заданными свойствами и перерабатывающие информацию о них по заранее заданной врожденной программе. Другие блоки вместе с их программами селекции и переработки информации формируются в течение жизни индивида на основе обучения.

В последнее время появились данные о том, что мозг располагает еще особыми механизмами селекции и переработки информации, которые принципиально отличаются от научения. В основе этих механизмов лежат спонтанные самовозбуждения нейронных групп, на основе которых в мозгу замыкаются и образуются новые связи, модели и программы, не встречавшиеся в опыте организма. Эти модели и программы затем реализуются в поведении, и практика отбирает те из них, которые правильно отражают объективную реальность.

Таким образом, по новейшим данным мозг обладает в своей деятельности значительно большей свободой, чем предполагали до сих пор физиологи и психологи. Он не только перерабатывает поступающую, но и генерирует новую информацию по каким-то своим, неизвестным еще нам, законам. В этом свете требует определенной поправки все, что мы говорили о законах образования временных нервных связей. Образование их через подкрепления на основе связей, обнаруживаемых в опыте, по-видимому, не единственный возможный путь. Вероятно, что мозг пробует и сам «на свой страх и риск» образовывать новые связи, а затем уже проверяет их в опыте. Таким образом, механизм проб и ошибок работает не только на уровне поведения, но и на уровне собственной деятельности мозга.

В свете сказанного становятся понятнее творческие возможности мозга, механизмы возникновения нереальных фантастических образов, неожиданных идей и вообще творчества.

Всеми этими своими свойствами центральная нервная система существенно отличается от современных машин, даже самых сложных. Она обладает значительной степенью внутренней самодеятельной активности за счет спонтанной работы самовозбуждающихся колебательных контуров. В нее встроены множество собственных самодействующих программ сбора и переработки информации (врожденных и приобретенных). Она сама строит свои программы и гибко изменяет их в соответствии с изменяющимися условиями существования, сама вырабатывая при этом критерии их оценки и контроля. Наконец, в результатах работы существенную роль играет элемент случайности. Они (эти результаты) определяются не только свойствами раздражителей, действующих на входы, но и случайным сочетанием собственных самовозбуждений системы в момент действия этих раздражителей.

В итоге результирующая активность организма даже в строго одинаковых условиях оказывается различной, т.е. «вход» не определяет однозначно «выхода». Эту особенность работы управляющих систем живых организмов иногда формулируют в сильном виде, так называемым, Гарвардским законом, который гласит: «В полностью контролируемых условиях животное ведет себя так, как того дьявол захочет!»

Таким образом, в целом нейронная масса выступает, как чрезвычайно гибкая система взаимодействующих и взаимосвязанных генераторов, приемников, анализаторов и накопителей сигналов. В сочетаниях изменяющихся состояний своих элементов она отображает, моделирует значимые сочетания и свойства окружающей реальности и ответные реакции организма.

Поскольку такими состояниями являются возбуждение или торможение, можно предполагать, что окружающий мир и действия организма отображаются в мозгу сложнейшими подвижными мозаиками возбуждений и торможений огромных нейронных масс. Законы этой динамики открыл И.П. Павлов.

Он показал, что они могут быть сведены к трем основным процессам: иррадиации, концентрации и индукции. Под иррадиацией понимается распространение, «растекание» возбуждения или торможения от участков, на которых они возникли, по нейронным массам, которые связаны с этими участками. Под индукцией понимается торможение определенных нейронных групп, вызываемое возбуждением в связанных с ними нейронных системах и, наоборот, возбуждение одних участков, вызываемое торможением других. Наконец, под концентрацией понимается стягивание возбуждения или торможения к определенным ограниченным нейронным системам, вызванное взаимодействием процессов иррадиации и индукции. Поскольку любая генерация, передача и переработка сигналов мозгом выражается в возбуждении или торможении различных нейронных групп, моделирующая и регуляторная работа мозга может быть интегрально описана в терминах распространения, концентрации и взаимодействия в нем возбуждений и торможений. Отсюда и вытекает универсальность понятий, предложенных Павловым.