Техника - молодёжи 1974-10, страница 18

Наш институт необычен не только для Северо-Кавказского научного центра высшей школы. Впервые организован коллектив исследователей, в задачу которого входит изучение обширного круга проблем, начиная от секретов нервных клеток мозга и кончая конструированием искусственного интеллекта для роботов.

Приглашаю вас совершить заочную экскурсию по нашим лабораториям. Она позволит вам не только познакомиться с достижениями ростовских нейрокибернетиков, но и узнать о проблемах новой науки, растущей на стыке нейрофизиологии, психологии, теории информации и математической логики.

В чем надежность мозга?

Мозг составлен из миллиардов нервных клеток — нейронов. Иногда можно услышать, что секрет надежности его работы в какой-то особенной схеме их соединений. Но наши эксперименты свидетельствуют как раз об ином. Приходится говорить скорее о некоторой «бессхемности» мозга. Что под этим имеется в виду? Способность одних и тех же нейронов создавать ансамбли совместно работающих клеток. Причем картина таких ансамблей оказывается очень подвижной, способной к перестройкам для решения различных задач.

Одна из наших лабораторий оснащена так называемой мультимикроэлектродной техникой. Она позволяет одновременно регистрировать активность нескольких нейронов. К каждому из них подводится тончайший (около тысячной доли миллиметра) изолированный микроэлектрод.

Кибернетичесним «барбос».

Идет интересный опыт. Исследователи освещают глаза морской свинки вспышками света и регистрируют импульсы нейронов зрительных долей ее мозга. Вначале на световой сигнал откликнулся энергичным разрядом первый нейрон, через некоторое время включился в работу второй, на это время остановился третий, а четвертый остался безучастным ко всему происходящему. Казалось бы, последовательность реакций дает возможность нарисовать схему соединения этих живых деталей, определить путь, по которому побежал сигнал. Но повторяем вспышку света и с удивлением обнаруживаем- та же самая информация передается иной комбинацией нейронных разрядов. Теперь ведущим становится нейрон 2. Снова вспышка, и перед нами иная организация деятельности этого элементарного нейронного ансамбля.

Однако в перестройках нетрудно увидеть определенную закономерность. Нейроны 1 и 2 вместе с аналогично возбуждающимися соседями .ограничены рамками торможения, характерного для нейрона 3. За этим микроколлективом находится область нервных клеток, не участвующих в реакциях. Далее выявляется новый элементарный ансамбль, и другие, образующие все вместе динамическую мозаику активности.

Кооперативный принцип организации, когда нейроны действуют не в одиночку, а коллективно, образуя мозаику ансамблей, когда клетки передают друг другу свои обязанности, по-видимому, и делает конструкцию мозга высоконадежной. Ведь успешная работа мозаичной системы не зависит от состояния каждой отдельной клетки, а определяется статистическим результатом их совместной деятельности. И чем больше число элементов, тем выше надежность. Она настолько высока, что при выходе из строя даже миллионов клеток мозг оказывается работоспособным.

Академик М. Ливанов, изучая взаимодействие нейронов, показал, что они образуют целые цепочки возбуждения, своего рода эстафету передачи сигналов. Пользуясь методом М. Ливанова, сотрудники нашего института выявили типичные способы перестройки нейронных мозаик при обучении. Например, когда кошка впервые увидела вспышку света, «эстафета» клеток ее зрительного центра напоминала прохождение бегунов, растянувшихся на дистанции. Но когда та же вспышка света стала для кошки сигналом кормления, реакция