Техника - молодёжи 1959-02, страница 9

На цветной вкладне показаны пути сигналов в головном мозгу человека. Синие пути проводят сигналы кожной и внутренней чувствительности, зеленые — сигналы зрения, желтые — сигналы слуха. Коричневым показан мозжечок — орган равновесия и частично — центры, воспринимающие сигналы вкуса и обоняния. Красные пути это пути двигательных команд. Сигналы, поступающие по всем этим путям, сначала запоминаются участками коры, расположенными у входов путей (эти участки мы окрасили интенсивно). Чем дальше от входа, тем более обобщенными становятся сигналы. Тепеоь они отражают не конкретные сообщения органов чувств и двигательные команды, а сложные и разнообразные отношения между ними. Поэтому удаленные поля коры окрашены неопределенно.

Наш друг Бип-Бип любезно демонстрирует смысл сигналов и, подобно хамелеону, окрашивается в соответствующие цвета.

МОЗГ и

Л. ТЕПЛОВ

В течение веков работа мозга удивляет людей. Поскольку мозгом мы думаем, то выходит, что все это время мозг удивляется самому себе.

«Что я такое? — думает мозг. — Посмотреть со стороны — просто разросшаяся, очень нежная, богато снабжаемая кровью ткань тела. В микроскоп видно, что я состою из клеток, как и все другие ткани. И между тем во мне таинственно гнездятся все мысли, переживания и представления человека. Я понимаю, сознаю, исследую мир. Я определяю речь человека, его движения, поведение, работу. И в то же время я совершенно не представляю, как, собственно, все это во мне получается».

Долгое время существовало убеждение — а некоторые, к сожалению, и сейчас так думают, — что мозг и не может понять принцип своей работы, так как для этого нужно более сложное и более развитое устройство, чем он сам. Говорили, что в мозгу гнездится «душа», а душа эта не похожа ни на что остальное на земле — она нематериальна и поэтому непознаваема.

О душе говорили много. Церковь утверждала, что «душа» бессмертна, то есть она бесконечна во времени и может существовать отдельно от мозга. Идеалисты-философы особенно упирали на то, что «душа» не имеет измерений— длины, ширины, веса и т. п.

В оправдание этих антинаучных представлений приводили действительное обстоятельство, что нигде в окружающем мире не было ничего похожего по свойствам на мозг человека и животных.

Первым работу мозга и машины попытался сравнить великий французский философ и математик Рене Декарт (1596—1650).

Что происходит, когда человек, почувствовав укол, отдергивает руку? Декарт говорит: это внутри нерва, ведущего от кожи к мозгу, натягивается тросик, в мозгу открывается клапан; особый «нервный газ» по трубке идет в мышцу и надувает ее. Мышца сокращается и отдергивает руку.

■«■•■■■■■а ■■■■■•■■■а

■ «HtilllM

амияяаввмв! вввввввввв,

• [цмавмп

"Л

iiiiiiiiiil ■ ■■■■■■■■•а

■■■■■■■■■■я

Для того чтобы в те дремучие времена проводить такое сравнение, нужна была научная смелость. Но нужен был, конечно, и предмет сравнения — подходящая машина (естественно, тогда механическая), в которой имелись бы как раз такие тяги, клапаны и пневматические устройства, которые Декарт использовал для объяснения работы мозга.

Кстати, Декарт не решился совсем изгнать из мозга «душу» и отвел ей место в крошечной шишке у основания мозга, функцию которой он не знал. Сейчас установлено, что эта шишка — остаток третьего глаза, существовавшего у вымерших ныне пресмыкающихся.

Дальнейшие исследования установили, что никаких полостей и тем более тяг в нервах нет и никакой движущий газ от мозга не исходит. И все-таки эта первая грубая попытка сравнения мозга с машиной была плодотворна: она ввела в физиологию понятие рефлекторной дуги, начинающейся чувствительным элементом, проходящей через мозг и оканчивающейся в двигательной системе. Исследованию рефлексов (функций рефлекторных дуг) были посвящены дальнейшие многочисленные работы ученых.

Наш выдающийся соотечественник Иван Петрович Павлов (1849—1936) предложил и отстаивал сравнение работы мозга с другой машиной — автоматической телефонной станцией. Он исследовал возникновение временных рефлекторных связей — условных рефлексов, возникающих в процессе обучения, приобретения навыков. В соответствии с этим сравнением импульсы, идущие от органов чувств по нервам, поступают в кору головного мозга, и здесь между разными нервными путями образуются временные замыкания, как в контактах искателей на телефонной станции, так что эти импульсы могут переходить к двигательным нервам и вызывать через них подобающие движения.

Для «души» Павлов не оставил никакого места в мозгу.

Это сравнение гораздо глубже и полней отражало особенности работы мозга, чем чисто механическая аналогия Декарта. Оно было ближе и по физической природе, так как в нервах действительно происходят электрические явления, хотя и не такие, как в проводах телефона. Оно правильно под-

Так И. П. Павлов в общих чертах объяснял образование условных рефлексов замыканием нейронных цепей в коре головного мозга.

МАШИНА

Рис. автора и Г. ГОРДЕЕВОЙ

черкивало значение временных связей между ощущениями и действиями, приобретаемых в процессе обучения и опыта, которые играют решающую роль в поведении человека и высших живот, ных. Немалую роль в выработке этих представлений сыграло то, что во времена Павлова уже работали такие сложные системы автоматического переключения множества цепей, как АТС.

И тем не менее представление о мозге как об АТС тела было неполным, очень приблизительным. Оно не учитывало того, какие сигналы идут по нервным цепям, как, скажем, конструктор АТС не учитывает, на каком языке будут разговаривать его абоненты. Оно сводило всю работу мозга к изменению связей ме,кду его клетками.

Современные быстродействующие электронные счетные машины (ЭСМ) появились лет десять спустя после смерти Павлова. Они по целому ряду признаков ближе напоминают мозг, чем АТС. АТС, например, «запоминает» только такие сигналы, которые вызвали перестройку ее цепей, и «хранит» их до нового переключения, а электронные счетные машины в своих органах памяти могут хранить любые сигналы, любое время. Это обеспечивается, в частности, наличием замкнутых контуров (линий задержки), в которых могут неопределенно долго циркулировать сочетания импульсов.

Элементы электронных счетных машин, в частности триггеры, похожи по своим свойствам на нервные клетки. Они могут передавать сигналы в одном направлении и принимать два резко отличных («экстремальных») состояния: включено — выключено, да — нет, возбуждено — заторможено. Кроме того, в арифметических устройствах ЭСМ серии сигналов могут сопоставляться и давать новые серии сигналов по законам, которые уже давно были выведены для логических действий — для элементарных действий мышления. Поэтому ЭСМ иногда называют «логическими машинами».

Работа мозга и ЭСМ возможна потому, что любые сообщения и любые команды могут быть выражены в сопоставимых сигналах. Это же мы умеем делать с помощью машин. Так, микрофон и иконоскоп преобразуют звук и световые изображения в электрические сигналы, которые затем могут быть преобразованы в удобную для сопоставления форму «дельта-модуляции»-—

Так представлял себе работу мозга Рене Декарт.

мозг

КОРА

ЦЕПЬ „ЗАМЫКАН И Й"

ВХОД I ▼ выход