Сигнали мозку - медицина
У комп'ютері інформація обробляється при швидкому темпі імпульсів і в основному послідовно. У мозку темп набагато повільніше, але секрет у тому, що інформація може бути оброблена на відміну від машини паралельно в мільйонах каналів. Деталі сучасної обчислювальної машини дуже надійні, але виключення однієї з них може порушити всі обчислення. Нейрони мозку менш надійні, зате псування навіть чималого числа їх не веде до скільки-небудь помітної зміни процесу. Комп'ютер працює по строго бінарного коду, мозок користується менш точними, але куди більш різноманітними способами сигналізації. І не дивно, що, хоча комп'ютер точно і швидко виробляє великі арифметичні обчислення (у чому мозок значно слабкіше), людина здатна обробляти інформацію такими прийомами, до яких жоден із сучасних комп'ютерів ще навіть не наблизився.
Наочний приклад тому - сприйняття і обробка зорової інформації. Зір займає особливе положення серед почуттів як завдяки власному досконалості і чутливості своїх органів, так і внаслідок того, що в процес формування зорових образів залучено велику частину мозкової активності. Фізіологія другої половини XX століття формулює чітко: «Око - це частина мозку, висунута на периферію». Але значно раніше Ф. Енгельс висловлював цю саму думку: «До нашого ока приєднуються не тільки ще й інші почуття, а й діяльність нашого мислення».
«Що говорить очей жаби мозку жаби?» - відповідь на таке питання шукала група американських фізіологів у оці з І. Леттвіном. І знайшла кілька типів зовсім невідомих до того клітин - детекторів. Клітини ці спрацьовують, сприймаючи різні специфічні властивості зображення. Одні реагують на кордон між темним і світлим ділянками - на край предмета. Інші збуджуються, коли межа ця знаходиться в русі, але «мовчать», коли вона нерухома. Треті вказують, що в поле зору жаб'ячого ока з'явилося щось невелике і рухається, може бути, видобуток - муха.
Око більш високоорганізованих тварин, наприклад кішок, підкреслює лінійні контури зображень і посилає про це сигнали в мозок. На численні «лініях зв'язку» від ока в мозок йдуть «пачки» імпульсів, амплітуда яких постійна, а змінюється тільки їх кількість. Воно може залежати від ступеня роздратування даної рецептурної клітини - клітина перетворює зовнішні впливи в числа. Причому клітини не тільки перетворять впливу в числа, але можуть логаріфміровать їх: число імпульсів в «пачці» пропорційно, наприклад, логарифму освітленості.
Як «невелика частина мозку, висунута на периферію», очей здійснює лише обмежену первинну обробку зорової інформації. Більш складна обробка здійснюється корою великих півкуль. Це переконливо довели, використовуючи мікроелектронну методику, лауреати Нобелівської премії фізіологи Д. Хьюбол і Т. Візел, розкривши принципи переробки інформації в нейронних структурах, що сприймають зовнішні сигнали мозку.
Як зорового стимулу була взята лінія як найпростіший елемент. У корі виявилися прості, складні і надскладні поля. Виявилося, що прості поля «налаштовані» на виділення прямих тонких ліній. Якщо така лінія потрапляє в область сітківки, де розташоване поле, нейрон відразу ж подає сигнал: «Бачу!» Зникає лінія з екрану - пропадає і сигнал від клітини.
Складні поля виділяють перепади яскравостей типу «прямий край», «кут», «дуга». Подібно детектору очі жаби, вони спрацьовують і тоді, коли в поле зору з'являється рухомий предмет. Але у кішок клітини-сигналізатори знаходяться не в сітківці, а в корі мозку, що говорить про більшу складність і гнучкості їх зорового апарату. Існують поля, що відчувають нахил ліній приблизно через кожні шість градусів в діапазоні кутів від нуля до ста вісімдесяти градусів. Є поля, які реагують тільки на горизонтальну лінію, що рухається зверху вниз, а при переміщенні вертикальних ліній сигналів не подають.
Надскладні поля виділяють лінії певної довжини: при відхиленні розміру ліній в ту або іншу сторону нейрон сигналів не посилає. Проникаючи в кору, мікроелектрод приймає сигнали, що виходять від клітин, що утворюють своєрідні «стовпчики». До кожного стовпчика сходяться сигнали мозку від полів, які займають на сітківці приблизно одне й те саме місце і однаково орієнтованих: наприклад, виділяють тільки вертикальні лінії і краю. Поруч - стовпчик, що приймає сигнали від полів з нахилом, відмінним від вертикального, далі - стовпчики, що відбирають сигнали від ліній різної довжини.
Полів кори - мільйони. Вони утворюють тривимірну структуру мозку і дозволяють зоровому апарату за допомогою одних і тих же рецепторів оцінювати, вловлювати і рух предмета, і елементи його контуру, і яскравість, і колір. Коротше кажучи, сприймати навколишній світ у всій його зримою повноті і різноманітті, - за допомогою «елементарних» сигналів мозку, що сприймають «елементарні» прямолінійні штрихи, які малюють дивовижні «зорові картини».
Сигнали мозку від ліній переконливо підтвердили перспективність побудови телевізійних автоматів для впізнання зорових образів з використанням контурів зображень. «Електронне око» перш за все повинен вміти впізнавати прості зорові образи - прямі лінії і краю. Саме через ці елементи телевізійні роботи зараз сприймають світ.
Сигнали мозку. надійно вловлює засобами електроніки, можливо, забезпечать в недалекому майбутньому побудова симбіозу «людина - машина», що підвищує інтелектуальні можливості людини прямим взаємодією мозку і комп'ютера. І не дивно, що ще в 1958 р англійський фізик Джон Бернал писав: «Немає нічого неймовірного в тому, що людині вдасться, використовуючи систему електронних пристроїв, які з'єднано мозковими клітинами, вирішити задачу передачі думок безпосередньо від одного мозку до іншого, не вдаючись до допомоги мови слів. Це дозволить людству передавати від покоління до покоління дійсно все суттєве з того, чим окремі люди збагачують духовну скарбницю світу, а не тільки ті жалюгідні крихти, які складають межа можливостей ».