Избранные труды. Кибернетика функциональных систем

Чтобы немного яснее представить афферентный синтез, приведу пример перехода улицы с очень интенсивным движением транспорта. В тот момент, когда вы стоите на краю тротуара и намереваетесь перейти улицу, вы оцениваете, сколько машин идет в одну сторону и сколько в другую, как быстро идут машины, и только после этого принимаете решение, под каким углом вам нужно переходить улицу. К этому прибавляется еще оценка ваших собственных возможностей, как человека, который чувствует себя или способным, или неспособным быстро перейти улицу. Пожилой человек будет ждать, пока движение машин совершенно прекратится; молодой человек, который быстро двигается и может быстро проскочить между машинами, принимает более оперативные решения. Но всегда только после синтеза всех этих факторов возникает момент принятия решения.

Следовательно, для функциональных систем этот афферентный синтез является в высшей степени важным и обусловливающим успех развития всех последующих стадий.

Вся эволюция мозга, и особенно эволюция рецепторных частей, т.е. органов чувств, отражала усложнение условий жизни, а следовательно — и усложнение принятия решения. Вопросы “когда”, “как”, “где” и “что делать” становились все сложнее и сложнее в процессе эволюции, с расширением сферы действия животных, и особенно сложными они стали тогда, когда появился человек.

Вернемся к примеру с переходом улицы человеком. Здесь имеются два этапа. Первый — это афферентный синтез внутренней и внешней информации, завершающийся принятием решения. Первый этап переходит в обработку программы действия — какие мышцы должны реализовать принятое решение, по какому направлению следует идти и т.д. Это уже второй этап. Дальше действие дает результаты, а результаты благодаря своим афферентным параметрам воздействуют обратно на аппараты афферентного синтеза. На этом этапе осуществляется контроль полученного результата, контроль по его параметрам: соответствует ли он тому решению, которое было принято на основе афферентного синтеза. Такой контроль обеспечивается весьма тонким аппаратом, который широко изучается сейчас у нас в лаборатории. Еще давние (1933 г.) эксперименты показали нам, что параметры результата предсказываются мозгом ранее [2].

Рассмотрим вопрос о “предсказании результатов”. Этот вопрос до последних лет, пожалуй, до открытия аппарата акцептора результата действия, не имел субстратного решения. Уже до принятия решения определенная группа клеток формирует на основе проделанного афферентного синтеза некоторую модель последовательности действий и будущих результатов еще не свершившегося действия. Эта модель в основном имеет афферентное содержание, включающее в себя основные афферентные параметры последовательности действий и будущего результата. Кроме того, как только программа действий начинает реализовываться, то по специальным нервным волокнам (коллатерали) команда дает от себя копию к тому же нервному аппарату предсказания результатов.

Таким образом, прежде чем совершится само действие, которое было решено афферентным синтезом, уже оказывается сформированным аппарат, мобилизующий прошлый опыт и точную копию той команды, которая пошла на периферию. Когда же действие совершено и когда получены результаты, тогда по афферентным путям афферентные параметры результатов в форме обратной афферентации приходят в тот же аппарат предсказания результатов.

Данный этап поведений заканчивается, если информация о результатах действия совпадает с предсказанными параметрами этих результатов в акцепторе действия.

Однако если информация оказывается не соответствующей тому, что извлечено из памяти, то немедленно возникает рассогласование и через возобновление афферентного синтеза начинаются поиски нового, более совершенного действия. Разработанный нами аппарат предвидения результатов может дать очень многое для проведения моделирования. Его нейрофизиологическая основа ясна [4].

Много лет тому назад, еще в начале нашего столетия, ученые обратили внимание на то, что крупные нейроны коры отдают от своих аксонов боковые коллатерали. Физиологи обычно констатировали, что функция этих коллатералей непонятна и на первый взгляд бессмыслена. Действительно, зачем нейрону, когда он, получив информацию, посылает команду периферическим органам, давать затем 30—40, а иногда и даже 100 “копий” этой команды уже в коре головного мозга.

Роль коллатералей выяснилась, когда мы тщательно изучали те пункты, куда приходят эти копии, команды. Благодаря изучению микроэлектродным методом отдельных клеток мы нашли, что нервные клетки, получающие копии эфферентных возбуждений, являются поливалентными, т.е. мультисенсорными, способными получать на себя огромное количество афферентных сигнализаций с периферии — подчеркиваем, с периферии.