ТЕХНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

  Механистический материализм XVII—XVIII веков (склонный сравнивать мозг с часами и другими автоматами) в последнее время могучим потоком захлестнул всю биологию, и в частности науку о мозге. Творцы современных концепций, касающихся организации и функции нервной системы, предлагают разнообразные модели самоприспосабливающихся механизмов автоматической регуляции; эти модели создаются на основе принципов, принятых в технике, причем -в них используются представления о циклическом, а не вертикальном или горизонтальном плане строения мозга.
Особое значение придается механизму обратной связи, в котором часть выходного сигнала действующей системы, вновь возвращаясь в нее, видоизменяет ее деятельность. При положительной обратной связи происходит возрастание активности. Отрицательная обратная связь служит средством уменьшения активности системы. При наличии в системе устройства, обеспечивающего обратное -воздействие, направление которого всякий раз противоположно вызвавшей его причине, происходит поочередное включение противоположных воздействий, что приводит к стабилизации активности около некоторого оптимального уровня, и таким образом поддерживается гомеостатическое состояние.
Когда такая система автоматического регулирования нарушается, реакция все дальше отклоняется от оптимального уровня — сначала в одном направлении, затем в другом, пока не установится определенный тип колебаний. Исходя из этих представлений, можно объяснить такие характерные симптомы неврологических заболеваний, как мозжечковая атаксия и тремор при болезни Паркинсона и клонические судороги при спастической гемиплегии. Успехи гистологии и физиологии, хотя и не


Фиг. 13. Оригинальный рисунок, иллюстрирующий возвратные коллатерали аксона и клетку типа II [16].



Фиг. 14, Изображение Рамон-и-Кахалом взаимодействия между таламусом и корой мозга грызуна по принципу обратной связи [821.
Кроме восходящих волокон (б) от таламуса к коре, Кахал описывает нисходящие сенсорные волокна (а) от коры к сенсорным ядрам таламуса и называет их «волокнами направленного внимания».



столь поразительные, чтобы привлечь к себе всеобщее внимание, оказались серьезным вкладом в развитие современных кибернетических представлений о структуре и функциях нервной системы.
В период расцвета гистологии Гольджи [16] описал возвратные коллатерали аксонов крупных нейронов типа I и вставочные -нейроны типа II с короткими аксонами (фиг. 13), а Рамон-иЖахал [32] доказал гистологическими методами наличие кортико-таламических обратных связей (фиг. 14). Однако прошло полвека, прежде чем физиологи теоретически использовали наблюдения Гольджи или -проанализировали предположение Кахала о том, что «этот тип связи позволяет коре влиять на специфические области сенсорной системы, тормозя или усиливая их активность». В 20—30-х годах XIX века внимание исследователей было привлечено к проблеме рефлекторного разряда последействия, который сохраняется после прекращения вызвавшего его раздражения; это явление не находило объяснения, исходя из представлений об отношениях стимул — реакция. Для •его объяснения Форбс [12] предложил гипотезу бомбардировки мотонейронов через возвратные коллатерали импульсами, приходящими по сложным «путям задержки».

Поскольку количество таких длинных путей, очевидно, ограниченно, были учтены также описанные некогда Гольджи коллатерали аксонов и клетки с коротким аксоном; «путям задержки» приписывали не линейный, а круговой ход. Кьюби [20] и Лоренте де Но [22] предложили идею «самовозбуждающихся цепей» нейронов (фиг. 15), в то ъремя как Рансон и Хинси [33] разработали представление о «реверберирующих цепях» нейронов, которые образуются за счет коллатералей аксонов. Эти нейронные цепи можно считать субстратом положительных обратных связей, хотя в 30-х годах никто не внес подобного предложения. В книге «Кибернетика или регулирование и связь в живых организмах и машинах» Винер [42] заметил: «Если XVIII век считали веком часовых механизмов, а XIX — веком паровых машин, то наше время можно назвать веком сервомеханизмов». В 1953 году Грей Уолтер [41] писал: «С использованием пара, а позднее электричества возникла необходимость в создании особых автоматических устройств, которые позволяли бы машине самой регулиро-


Фиг. 15. Схема связей нейронов спинного мозга, обеспечивающих разряд последействия.
А. По Кьюби [20]. Б. По Лоренте де Но [22]. В. По Рансону и Хинсн [33].





Фиг• 16. Набросок устройства, предложенного Уаттом для а-втома- тического регулирования паровой машины [9].
Два груза, вращающихся на шарнирных рычагах, расходятся или сходятся, перемещая вверх и вниз стержень, вращающийся со скоростью главного вала машины. Центробежная сила вращения грузов регулирует степень открытия дроссельного клапана, чем определяется количество поступающего пара. Когда давление пара высоко и машина работает быстрее, регулятор замедляет подвод пара, а когда давление меньше, регулятор открывает клапан и повышает приток пара.


Фиг. 17. Горизонтальный, вертикальный и циркулярный планы организации центральной нервной системы [15].


вать эффективность использования генерируемой ею энергии. Первая паровая машина в работе была неустойчивой— при использовании энергии давление пара в котле падало, а если энергию не использовали, котел взрывался. Уатт (см. [9]) ввел предохранительный клапан и автоматический регулятор, которые регулировали давление в котле и число оборотов двигателя (фиг. 16). Эти два важных приспособления были приняты инженерами как нечто само собой разумеющееся, но великий Максвелл [26] посвятил специальную статью анализу регулятора Уатта и был, по-видимому, первым, кто понял значение этого исходного понятия об обратной связи».
В заключение этого краткого обзора приведем схему, на которой последовательная смена наших представлений о нервной организации выражена графически (фиг. 17). Слева показан ряд горизонтальных уровней, определяемых как последовательные морфологические сегменты мозга; посредине — вертикальная организация, где в центре лежат неопецифические системы, а на периферии — специфические. Справа изображены петли обратной связи, регулирующие мышечные, сенсорные, лимбические и высшие корковые функции. К счастью, эти модели не находятся в противоречии, а лишь дополняют друг друга. В действительности в организации мозга можно найти черты всех этих моделей. 

Еще по теме ТЕХНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ:

1. Математические модели в экологии. Модели биогеоценозов
2. Технические культуры
3. Техническое перевооружение физиологии
4. УДОБРЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ КУЛЬТУ
5. АГРОТЕХНОЛОГИИ ТЕХНИЧЕСКИХ КУЛЬТУР И КАРТОФЕЛЯ
6. Эфирная модель строения атома
7. Анализ моделей и сценариев
8. Модели роста популяций. 
9. Простые модели размножения
10. Модели межклеточного взаимодействия и формообразования
11. 3. Познавательные модели эволюционизма
12. Модели изложенных теорий
13. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СЕТИИ ПРОДУКТИВНОСТИ ДРЕВОСТОЕВ
14. 1-11. Человек - модель эволюции