Сложные нейронные сети и высшие функции мозга: краткие сведения
Анализ взаимодейествия нейронов в сложных путях, вовлекающих в буквальном смысле миллионы нейронов, существенна более труден, чем анализ простых рефлексов . Передача информации в мозг при восприятии звука, прикосновения, запаха или зрительного образа требует последовательного вовлечения нейрона за нейроном, так же как и при выполнении простого произвольного движения. Серьезная проблема при анализе взаимодействия нейронов и структуры сети возникает из-за плотной упаковки нервных клеток, сложности их взаимосвязей и обилия типов клеток. Мозг устроен не так, как печень, которая состоит из одинаковых популяций клеток. Если вы обнаружили, как работает одна область печени, то вы знаете очень много о печени в целом. Знания о мозжечке , однако, ничего не скажут о работе сетчатки или любой другой части центральной нервной системы .
Несмотря на огромную сложность нервной системы, сейчас возможно проанализировать много способов взаимодействия нейронов при восприятии. Например, записывая активность нейронов в пути от глаза к мозгу , можно проследить сигналы сначала в клетках, специфически отвечающих на свет , и затем, шаг за шагом, по последовательным переключениям, до высших центров мозга.
Интересной особенностью работы зрительной системы является способность выделять контрастные образы, цвета и движения в огромном диапазоне интенсивностей цвета. Когда вы читаете эту страницу, сигналы внутри глаза обеспечивают возможность для черных букв выделяться на белой странице в слабоосвещенной комнате или при ярком солнечном освещении. Специфические связи в мозге образуют единую картину, несмотря на то, что два глаза расположены раздельно и сканируют отличающиеся области внешнего мира. Более того, существуют механизмы, обеспечивающие постоянство образа (хотя наши глаза непрерывно двигаются) и дающие точную информацию о расстоянии до страницы.
Каким образом связи нервных клетое обеспечивают подобные явления? Несмотря на то, что мы еще не способны дать полное объяснение, сейчас многое известно о том, как эти свойства зрения обеспечиваются простыми нейрональными сетями в глазе и на начальных стадиях переключения в мозге. Конечно, остается много вопросов о том, каковы связи между свойствами нейронов и поведением. Так, для того чтобы прочитать страницу, вы должны сохранять определенное положение тела, головы и рук. Далее, мозг должен обеспечить постоянное увлажнение глазного лблока, постоянство дыхания и многие другие непроизвольные и неподконтрольные сознанию функции.
Подобные проблемы, предусматривающие описание целостной картины координированных движений тела, выходят за рамки этой книги. В дальнейшем мы рассмотрим принципы организации нервной клетки, возникновения и распространения электрических сигналов от нейрона к нейрону. Функционирование сетчатки является хорошим примером основных принципов работы нервной системы.
