1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Медицинская электроника дала возможность проникнуть в мозговые процессы. Физиологи стремились познать интимные механизмы взаимодействия между нервными клетками, изучить основные процессы — возбуждение и торможение одиночных нервных клеток. В этой связи И. П. Павлов писал: «Физиология клетки должна иметь свою чрезвычайную методику, не похожую на ту, которой мы пользовались, оперируя с целыми органами. Вы видели, что не бог весть какая трудность получить слюну в чистом виде от всей железы, перерезать нерв и т. д. А вы подумайте, что нужно делать, какими средствами надо располагать, чтобы войти в самую клетку и ответить на вопрос, как она работает... Понятно, ответить на эти вопросы страшно трудно. Здесь потребуется огромная острота ума, огромные гениальные ухищрения. Так что если вы подумаете, то поймете, что дно жизни, фундамент жизни спрятан от человека еще очень далеко и что для его достижения потребуется работа длинного ряда поколений исследователей. Но, конечно, как ни далека эта цель, человеческий ум уже начинает подходить к разрешению этих вопросов».

Непосредственное изучение свойств и деятельности нейронов стало возможным лишь благодаря достижениям электроники, позволившим внедрить в технику физиологического эксперимента методику внутриклеточной регистрации электрических потенциалов. С помощью микроэлектрода диаметром в один микрон клетка подвергалась прямому действию электрического тока с одновременной регистрацией ее «ответов» на различные возбуждающие и тормозящие импульсы. В нашей стране эта методика была впервые применена академиком П.Т. Костюком совместно с ее создателем австралийским физиологом Дж. Экклсом, исследовавшим ряд вопросов возбуждения нейрона.

Физиологи получили возможность улавливать сигналы головного мозга, исходящие от отдельных нейронов. Сигналы эти двоякие — электрические и химические. Резкий скачок электрического потенциала нейрона выглядит на экране осциллографа в виде пика («спайка») и известен под названием «потенциала действия». Волна изменения потенциала стремительно проносится по аксону до самого его конца во многом подобно тому, как бежит пламя по бикфордову шнуру.

Нейроны способны генерировать нервные импульсы в широком диапазоне частот: от одного до нескольких сот в секунду. Все нервные импульсы имеют одну и ту же амплитуду, так что информация, которую они несут, представлена числом импульсов, генерируемых в единицу времени: такой способ кодирования известен под названием частотного кодирования. Чем больше величина сигнала, который должен быть передан, тем выше частота разряда.

Функционирование мозга связано с движением потоков информации по сложным цепям, состоящим из нейронных сетей. Информация передается от одной клетки к другой в специализированных местах контакта — синапсах. Слово «синапс» обозначает «соединение, связь» и определяет специализированные контакты между возбудимыми клетками, служащими для передачи и преобразования сигналов головного мозга. Типичный нейрон может иметь от 1000 до 10000 синапсов и получать информацию от 1000 и более других нейронов.

В этом отношении мозг можно сравнить с компьютером. Некоторые нейробиологи не согласятся с этим, но большинство поддержит такое сравнение. Зато, пожалуй, все сойдутся во мнении, что компьютер — это машина, и ничего более. И мозг, и компьютер осуществляют прием, обработку, хранение и выдачу информации. Перерабатывая информацию, оба имеют дело с электрическими сигналами, содержат множество элементов. Значит, что же мозг — машина? Обратим, однако, внимание на одно из существенных различий между ними. Если учесть, что элементами нервной системы являются не только нейроны, но и синапсы, то число этих элементов «мозговой машины» достигает огромной цифры 1014 (100 триллионов). Объем памяти природного мозга по самым приблизительным подсчетам составляет 3,5-1016 бит (1 бит — двоичная единица количества информации). Попробуем теперь представить машину-компьютер с таким объемом памяти. Принимая во внимание возможности современной микроэлектроники, можно сделать расчеты, которые показывают, что объем «искусственного мозга» составит 35 млн. кубических метров! Сегодня создание такого компьютера выходит за рамки реального.


Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Copyright ©, МЕДИЦИНА Научно-популярный журнал, 2012-1018. Все права защищены.