Важнейшей проблемой современной нейрофизиологии является изучение кодирования информации в нейронных структурах мозга человека и животных. В книге «Разумный мозг» объединены две тесно связанные между собой работы, посвященные решению этой проблемы.
В. Маунткасл в своем исследовании «Организующий принцип функции мозга — элементарный модуль и распределенная система» рассматривает принцип колончатой организации коры больших полушарий головного мозга. Сравнивая соматосенсорную, зрительную и слуховую кору, он убедительно демонстрирует общий принцип их организации. Этот принцип состоит в том, что отдельные параметры внешнего сигнала представлены в коре отдельными вертикально расположенными мини-колонками. Нейроны в составе колонки, селективно настроенные на определенный параметр сигнала, образуют элементарный модуль обработки информации. Совокупность мини-колонок, в каждой из которых представлен определенный параметр сигнала, образует макро-колонку, которая соответствует отдельному участку внешнего пространства. Таким образом, огромное разнообразие свойств внешней среды получает отражение в коре больших полушарий так, что для каждого участка внешнего пространства осуществляется параллельный анализ свойств представленного там сигнала. Колонки обособлены друг от друга функционально благодаря латеральному торможению. Принцип колончатой организации харктеризует и моторную кору, где колонки нейронов управляют отдельными мышцами. Особыми свойствами обладают нейроны в колонках теменной коры. Наиболее важная особенность этих колонок заключается в том, что в каждой из них объединяются нейроны, связанные с локализацией тела в пространстве. Можно сказать, что для этих нейронов характерна константность при восприятии пространственных отношений.
В. Маунткасл специально останавливается на понятии локальных нейронных цепей (ЛНЦ). Дело в том, что дендриты нейронов коры больших полушарий могут выступать в качестве не только постсинаптических, но и иресинаптических структур. Такие связи между дендритами реализуются при помощи дендро-дендритных синапсов. Другими словами, отдельные участки дендритов разных нейронов образуют локальные цепи обработки информации. При этом единицей такой цепи является не нейрон в целом, а только небольшой участок его дендрита. Таким образом, информационная
система мозга — это .действительно распределенная система. Следует подчеркнуть, что колончатая организация коры реализует детекторный принцип выделения сигналов. Действительно, разным параметрам сигнала при фиксированном положении его в пространстве соответствуют разные колонки. При изменении параметров сигнала будут возбуждаться разные мини-колонки, отображая изменение сигнала. При изменении положения сигнала в пространстве будут возбуждаться одноименные мини-колонки в разных макро-колонках. Таким образом, на поверхности коры получает отражение как пространственное, так и качественное своеобразие внешнего сигнала. С этой точки зрения кора является реальным анализатором сигналов внешней среды, как об этом писал И. П. Павлов.
Работа Дж. Эделмена «Селекция групп и фазная повторная сигнализация; теория высших функций головного мозга», являясь самостоятельным исследованием, тесно связана с предложенной Маунткаслом концепцией распределенной информационной системы мозга. Основная идея Эделмена заключается в том, что образование адекватных связей между нейронами рассматривается как проблема отбора — проводится аналогия с естественным отбором в эволюции живых организмов. Концепция клоналыюй селекции, как известно, широко принята в иммунологии. В определенном смысле естественный отбор, иммунитет и запечатление являются аналогами. Но если для естественного отбора нужны годы и миллионы лет, для иммунной реакции часы и дни, то в нервной системе селекция совершается за секунды и миллисекунды. Важнейшее место в этой теории занимает принцип повторного входа сигналов в нейронные цепи. Механизмом этого явления считается ритмическая активность мозга. • Гипотеза о селекции связей между нейронами позволяет автору высказать ряд положений, которые подлежат экспериментальной проверке в будущем.
Говоря о книге как едином целом, следует подчеркнуть, что в ней реализован принцип междисциплинарной интеграции данных, который характеризует новую область знания, получившую название нейробиологии. Важнейшей особенностью этой науки, является стремление построить общую формальную теорию нервной деятельности, включающую всю сумму данных, полученных нейрофизиологией, нейроанатомией, нейрофармакологией, нейропсихологией и нейроэтологией.
Оригинальные гипотезы, излагаемые самими авторами, известными американскими исследователями, сопоставляются в книге с новейшими литературными данными, что представляет особую ценность для чита те лей-ученых, работающих в различных областях нейробиологии.
Е. Е. Соколов
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие редактора перевода ........... 5
Введение. Ф. Шмитт................ 7 ;
Литература ................. 14
!
Организующий принцип функции мозга — элементарный
модуль и распределенная система. В. Маунткасл ... 15 <
1
Филогенез неокортекса............. 18 '
Онтогенез новой коры............. 20 ,(
Существует ли причинная связь между цитоархитекто- j
ническими и функциональными различиями разных "S
областей коры?.............. 221
Колончатая организация коры больших полушарий . . 26 I
Внутренняя организация новой коры........ 45 -I
Внешние связи новой коры............ 48 J
Общие положения.....'.......... 521
Литература ................. 59 |
Селекция групп и фазная повторная сигнализация; теория |
высших функций головного мозга. Дж. Эделмен .... 681
Введение .................. 68
Селекция и ее предпосылки........... 70 I
Требования к селекции групп; вырожденность .... 74 -j
Вырожденная селекция групп в головном мозгу ... 81 ;
Повторный вход селективной сигнализации и нервные :
субстраты сознания............. 97 з
Условия, достаточные для сознательного восприятия . . 109 j
•i
Некоторые следствия и сравнения с другими точками
зрения.................. 113
Онтогенез и развитие первого ассортимента..... 115
Эволюция вырожденных систем, коры и локальных нейронных цепей............... 118
Некоторые предсказания и следствия........ 122
Резюме.................; . 124
Благодарность................ 126
Литература ................. 126
