1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

В компьютере информация обрабатывается при быстром темпе импульсов и в основном последовательно. В мозгу темп гораздо медленнее, но секрет в том, что информация может быть обработана в отличие от машины параллельно в миллионах каналов. Детали современной вычислительной машины очень надежны, но исключение одной из них может нарушить все вычисление. Нейроны мозга менее надежны, зато порча даже немалого числа их не ведет к сколько-нибудь заметному изменению процесса. Компьютер работает по строго двоичному коду, мозг пользуется менее точными, но куда более разнообразными способами сигнализации. И не удивительно, что, хотя компьютер точно и быстро производит обширные арифметические вычисления (в чем мозг значительно слабее), человек способен обрабатывать информацию такими приемами, к которым ни один из современных компьютеров еще даже не приблизился.

Наглядный пример тому - восприятие и обработка зрительной информации. Зрение занимает особое положение среди чувств как благодаря исключительному совершенству и чувствительности своих органов, так и вследствие того, что в процесс формирования зрительных образов вовлечена значительная часть мозговой активности. Физиология второй половины XX века формулирует четко: «Глаз — это часть мозга, выдвинутая на периферию». Но значительно раньше Ф. Энгельс высказывал эту же мысль: «К нашему глазу присоединяются не только еще и другие чувства, но и деятельность нашего мышления».

«Что говорит глаз лягушки мозгу лягушки?» — ответ на такой вопрос искала группа американских физиологов во глазе с И. Леттвином. И нашла несколько типов совершенно неизвестных до того клеток — детекторов. Клетки эти срабатывают, воспринимая различные специфические свойства изображения. Одни реагируют на границу между темным и светлым участками — на край предмета. Другие возбуждаются, когда граница эта находится в движении, но «молчат», когда она неподвижна. Третьи указывают, что в поле зрения лягушачьего глаза появилось что-то небольшое и движущееся, может быть, добыча — муха.

Глаз более высокоорганизованных животных, например кошек, подчеркивает линейные контуры изображений и посылает об этом сигналы в мозг. По многочисленным «линиям связи» от глаза в мозг идут «пачки» импульсов, амплитуда которых постоянна, а меняется только их количество. Оно может зависеть от степени раздражения данной рецептурной клетки — клетка преобразует внешние воздействия в числа. Причем клетки не только преобразуют воздействия в числа, но могут логарифмировать их: число импульсов в «пачке» пропорционально, например, логарифму освещенности.

Как «небольшая часть мозга, выдвинутая на периферию», глаз осуществляет лишь ограниченную первичную обработку зрительной информации. Более сложная обработка осуществляется корой больших полушарий. Это убедительно доказали, используя микроэлектронную методику, лауреаты Нобелевской премии физиологи Д. Хьюбол и Т. Визел, раскрыв принципы переработки информации в нейронных структурах, воспринимающих внешние сигналы мозга.

В качестве зрительного стимула была взята линия как простейший элемент. В коре обнаружились простые, сложные и сверхсложные поля. Оказалось, что простые поля «настроены» на выделение прямых тонких линий. Если такая линия попадает в область сетчатки, где расположено поле, нейрон сразу же подает сигнал: «Вижу!» Исчезает линия с экрана — пропадает и сигнал от клетки.

Сложные поля выделяют перепады яркостей типа «прямой край», «угол», «дуга». Подобно детектору глаза лягушки, они срабатывают и тогда, когда в поле зрения появляется движущийся предмет. Но у кошек клетки-сигнализаторы находятся не в сетчатке, а в коре мозга, что говорит о большей сложности и гибкости их зрительного аппарата. Существуют поля, чувствующие наклон линий примерно через каждые шесть градусов в диапазоне углов от нуля до ста восьмидесяти градусов. Есть поля, которые реагируют только на горизонтальную линию, движущуюся сверху вниз, а при перемещении вертикальных линий сигналов не подают.

Сверхсложные поля выделяют линии определенной длины: при отклонении размера линий в ту или другую сторону нейрон сигналов не посылает. Проникая в кору, микроэлектрод принимает сигналы, исходящие от клеток, образующих своеобразные «столбики». К каждому столбику сходятся сигналы мозга от полей, занимающих на сетчатке примерно одно и то же место и одинаково ориентированных: например, выделяющих только вертикальные линии и края. Рядом — столбик, принимающий сигналы от полей с наклоном, отличным от вертикального, далее — столбики, отбирающие сигналы от линий разной длины.

Полей коры — миллионы. Они образуют трехмерную структуру мозга и позволяют зрительному аппарату с помощью одних и тех же рецепторов оценивать, улавливать и движение предмета, и элементы его контура, и яркость, и цвет... Короче говоря, воспринимать окружающий нас мир во всей его зримой полноте и многообразии, — с помощью «элементарных» сигналов мозга, воспринимающих «элементарные» прямолинейные штрихи, рисующие удивительные «зрительные картины».

Сигналы мозга от линий убедительно подтвердили перспективность построения телевизионных автоматов для опознавания зрительных образов с использованием контуров изображений. «Электронный глаз» прежде всего должен уметь опознавать простые зрительные образы — прямые линии и края. Именно через эти элементы телевизионные роботы сейчас воспринимают мир.

Сигналы мозга, надежно улавливаемые средствами электроники, возможно, обеспечат в недалеком будущем построение симбиоза «человек — машина», повышающего интеллектуальные возможности человека прямым взаимодействием мозга и компьютера. И не удивительно, что еще в 1958 г. английский физик Джон Бернал писал: «Нет ничего невероятного в том, что человеку удастся, используя систему электронных устройств, взаимодействующих с мозговыми клетками, решить задачу передачи мыслей непосредственно от одного мозга к другому, не прибегая к помощи языка слов... Это позволит человечеству передавать от поколения к поколению действительно все существенное из того, чем отдельные люди обогащают духовную сокровищницу мира, а не только те жалкие крохи, которые составляют предел возможностей».


Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

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