Основные принципы работы БНС.

Активация, Субактивация, Покой нейрона.

 

Наши далекие предки, имеющие недифференцированную НС, обладали примитивной реакцией на приходящие из внешней среды раздражители – диффузное тотальное сокращение всего тела. Эволюция, создав множество специализированных мозговых структур в виде рецепторных и двигательных нейронных комплексов и систем превратила древний диффузный и тотальный ответ в выборочный и специализированный.

При этом неизбежно возникает вопрос – на основании каких критериев могут быть активированы те или иные специализированные рецепторные и двигательные комплексы? Если исходить из основного критерия – то, что НС и ГМ – это первичная нейронная сеть, в которую погружены все специализированные мозговые структуры, то ответ будет очевиден.

Активация как отдельного нейрона, так и целых нейронных комплексов из всей массы этих нейронов и нейронных комплексов из всей нейронной сети возможна при условии выполнения трех критериев.

1. – индикация мощности воздействий (ИМВ). Для активации нейрона или НК к нему необходимо подвести воздействия свыше порога необходимой мощности активации.

2. – эти воздействия должны поступить в тот локус НС, в котором расположены эти самые нейроны или НК. То есть воздействия на нейроны или НК должны соответствовать не только параметру мощности, но также еще одному параметру – мощности, выделенной на метр квадратный. (Или пересчитайте сами в микроваттах и нанометрах).

3. – время активации. Если учесть, что по нашей НС и ГМ «гуляет» множество нейронных импульсов как целенаправленных, так и спонтанных, а нейроны имеют друг на друга как возбуждающие воздействия, так и тормозные, то становиться понятно, что в первую очередь будут активированы те участки в нейронной сети, в которые в первую очередь придет необходимое количество возбуждающих воздействий.

Эволюция выбрала в качестве основного переносчика энергии приходящих воздействий вещества химической природы – нейромедиаторы. И для этого, видимо, были веские основания. А именно – это позволяет сделать приходящие воздействия дискретными. А дискретность приходящих на нейроны ГМ сигналов (нейронных импульсов) позволяет расширить возможности управления нейронными комплексами. В норме для активации нейрона требуется около 20 одномоментно и локально приходящих на клетку нейронных импульсов. Импульсы, приходящие за большее, чем установленная единица время и приходящие на клетку не локально (то есть воздействия меньшей порога возбуждения мощности) вызвать процесс активации не могут. Это будет лишь субактивациянейрона или НК.

Субактивация – эта характеристика для нейронов, не находящийся, так сказать на «передовой» рецепторного процесса. Это то, что называют вставочными нейронами по признаку их локализации в головном мозге.

Что касается зрительной системы – то это нейроны надклеточного уровня восприятия сигналов. Субактивация – это воздействие на нейрон или НК факторов мощностью, менее пороговой и не приводящей к разряду нейрона. При этом состоянии нейрон активен, но серии нейронных импульсов не выдает, либо выдает единичные случайные разряды. Субактивация единичного нейрона или НК в НС является самостоятельным и очень важным фактором работы всей НС и ГМ. И вот почему. При этом состоянии облегчается активация нейрона. В случае каких то дополнительных воздействий предварительная субактивация РцНК обеспечивает преференции необходимой группе нейронов, облегчая восприятие нужных сигналов внешней среды, соответственно предварительная субактивация ДвНК облегчает его активацию и выдачу необходимой группы команд для исполнительных органов. Активация и субактивация РцНК и ДвНК также происходят в условиях локализации их в нейронной сети. В норме в ГМ между нейронами происходит постоянное воздействие нейронными импульсами, которые не вызывают активацию нейрона. Такие приходящие импульсы нейтрализуются постоянно работающими в синапсах ферментами – инактиваторами нейромедиаторов.

Необходимо отметить, что у периферических рецепторов, например зрительной системы, функцию субактивации нейрона практически не рассмотреть. Просто потому, что эволюция настолько «занизила» необходимый для активации порог мощности воздействий, что активация этих нейронов начинается практически с единичных фотонов света. А источники воздействий на нейроны с меньшей мощностью энергии чем фотоны света биология просто не берет во внимание.

А также нейрон, либо нейронный комплекс могут находиться в состоянии полного покоя. Состояние полного покоя не является нормальным физиологическим состояние для клеток НС и ГМ и в работе нашего главного органа встречаются исключительно при тяжёлой мозговой патологии.

В нормальных физиологических условиях у нейрона или НК – два состояния – субактивации или активации. По своему значению фактор субактивации нисколько не уступает фактору активации нейрона. Состояние покоя нейронов – это предвестник смерти организма. ГМ имеет специальную структуру, выполняющую функцию неспецифической локальной субактивации нейронных комплексов – ретикулярную (сетчатую) формацию - РФ. Также у животных имеется еще одна система неспецифической субактивации нейронов – нейрогуморальная.

Системынеспецифической активации – нейрогуморальная и ретикулярной формации существуют в дополнение к тому, что осталась от первичной нейронной сети наших предков – множественные прямые межнейронные контакты. Этот фактор показывает важность характеристики проведения воздействий между нейронами по различным направлениям.

В моделях же псевдонейронных, то есть вычислительных сетях, нейрон может находится либо в состоянии активности, либо в состоянии покоя. Никакого состояния субактивации для нейрона такие псевдонейронные сети не предусматривают. И таких нестыковок между моделями псевдонейронных сетей и биологическими нейронными сетями – что называется, прорва.

 

 

Как это все работает.

 

Мозг работает по программам, заложенным в нейронных процессорах. Эти программы заданы последовательностью расположения двигательных нейронов, их связями с исполнительными органами и последовательностью их активации, а запускаются они сигналами, поступающими с рецепторов. Сами же рецепторы активизируются специфическими воздействиями, поступающими в мозг из внешней среды или из самого организма.

Сложность выполняемых ГМ команд обусловлена количеством вовлеченных в работу НП и мотонейронов.

Сложность воспринимаемых сигналов, в свою очередь, обусловлена количеством вовлеченных в процесс восприятия рецепторов, как простых, так и сложных (многоклеточных). При этом возникает проблема выбора необходимой программы действий. Активация необходимых НП происходит с учетом факторов активации и субактивации соответствующих нейронных комплексов в условиях их локализации.

Или, говоря все это, языком функций сформированная процессом эмбриогенеза и обучения природная нейронная сеть представляет собой набор микропрограмм различной степени сложности (нейронных процессоров) и набор кнопок (рецепторов – простых или сложных) для запуска этих двигательных микропрограмм. Выбор же активации какого либо нейронного комплекса из всего их разнообразия в ГМ в данный момент времени зависит от того, в какой именно участок нейронной сети в данный момент времени придет наибольшее количество возбуждающих нейронных импульсов или других воздействий.

Мозг – это электрохимическая система. Не электротехническая, не цифровая, а именно электрохимическая. И при этом работающая по физическим (и конечно же биологическим законам). То есть процессы активации и дезактивации приходящих на нейрон воздействий реализуются через химических посредников – нейромедиаторов. Этот факт имеет большое значении во всей физиологии ГМ. Природа просто не смогла бы создать НС и ГМ как электротехническую или цифровую системы.

Головной мозг животных (и человека) имеет одну особенность – отсутствие состояния покоя. По данным электроэнцефалографии (ЭЭГ) – наличие электрических ритмов различных типов характерно для головного мозга при любом состоянии человека – сон, медикаментозный наркоз, либо даже мозговая кома. Появление на ЭЭГ изоэлектрической прямой трактуется как электрическое молчание коры головного мозга и означает смерть мозга. Переход от состояния сна или покоя к состоянию психической активности вызывает появление на ЭЭГ, так называемой, десинхронизации мозговой деятельности. То есть замены постоянных мозговых ритмов относительно хаотичными всплесками нейронных разрядов в различных отделах коры головного мозга. Такое же явление на ЭЭГ наблюдается и в период сновидений человека

Образно выражаясь, головной мозг животных – это «бульон, кипящий всю жизнь», в котором ни на миг не прекращаются спонтанные и вызванные, но «холостые» разряды нейронов. Без дополнительных воздействий эти спонтанные и холостые разряды вызывают лишь электроэнцефалографические признаки работы мозга. А при наличии дополнительных специфических воздействий по различным модальностям возникают как ощущения различной сложности, так и целенаправленные двигательные акты.

Прошу обратить внимание на тот факт, что нейрофизиологические признаки – ЭЭГ – сновидений и активного мышления одни и те же. Это очень интересный и примечательный факт. Заставляет о многом задуматься.