Самоорганизация и неравновесные
процессы в физике, химии и биологии
 Мысли | Доклады | Самоорганизация 
  на первую страницу НОВОСТИ | ССЫЛКИ   

От восприятия к мысли
от 01.03.05
  
Мысли


...Осцилляторы в ядрах таламуса могут генерировать ритмическую активность в условиях как отключения от притока импульсов от органов чувств и низших этажей ЦНС, так и после удаления новой коры...Синхронизация автоколебаний - нелинейное чудоявление природы...Самоорганизация трансмембрального потенциала

В бездонном (пространстве) царь Варуна с чистой силой действия
Держит прямо вершину дерева.
(Ветви) направлены вниз. Их основание - наверху
Да укоренятся в нас лучи! (РигВеда I, 24)
От восприятия к мысли
Схема строения нервной клетки - нейрона (на примере так называемого пирамидного нейрона коры полушарий мозга).
1 - дендриты, 2 - сома (тело) клетки, 3 - аксон, 4 - терминали аксона, у выхода аксона в теле клетки - аксонный бугорок
Нервная клетка состоит из тела (сомы) и отростков двух видов. Тело нейрона содержит ядро и некоторые другие микроорганы клетки и обеспечивает процессы обмена веществ, энергии и информации, лежащие в основе жизнедеятельности. Из клетки выходит один передающий отросток-аксон), который сильно варьируется по длине (от 1 мм до десятков сантиметров) и, разветвляясь, передает электрические сигналы - импульсы, вырабатываемые в определенном участке сомы клетки (аксонном бугорке), через тонкие конечные веточки (терминали) к местам контакта последних с другими нейронами. Эти точки контакта - синапсы, представляют собой сложное образование, состоящее из окончания приходящей терминали, воспринимающей мембраны другой клетки и щели между ними. В синапсе, структура которого детально изучена с помощью электронной микроскопии, происходит преобразование электрического сигнала в химический (в так называемой пресинаптической части синапса). Химический сигнал в виде специфического вещества (передатчика-трансмиттера) выделяется в синаптическую щель и воздействует на особые рецепторы в мембране постсинаптической части синапса, меняя таким образом ее проницаемость для ионов. Возникновение ионных токов (в силу существующих электрохимических градиентов) приводит к изменениям зарядов
по обе стороны мембраны, т.е. вновь возникает электрический сигнал, который может быть зарегистрирован с помощью микроэлектродов, максимально приближенных к клетке или введенных сквозь мембрану внутрь клетки. Один нейрон передает свой импульс к многим нервным клеткам, на каждой из которых имеется много (порядка тысячи) синапсов. Совокупности аксонов многих нейронов образуют проводящие пути внутри мозга и периферические нервы. Древовидные отростки нейрона - дендриты,
которых обычно несколько, относительно небольшой длины (до 1 мм), рассматриваются (вместе с сомой) как аппарат клетки, предназначенный исключительно для восприятия и переработки влияний (импульсов), исходящих из других клеток. На дендритах и соме расположена основная масса синапсов
...Белое вещество мозга образовано скоплениями длинных отростков (аксонов) мозговых клеток - его проводящими системами, которые передают импульсацию от одних клеток и их скоплений (ядер) к другим, а также от периферической части нервной системы к мозгу и обратно.
...Серое вещество мозга...
...весьма важно, что в нейроне могут возникать качественно отличающиеся электрические процессы двух видов; быстрые (порядка 1 мс) и медленные, которые могут длиться десятки и сотни мс. Первые представляют собой бегущие нервные импульсы (спайки, токи действия), генерируемые в аксонном бугорке тела клетки по закону - все или ничего - в ответ на надпороговые воздействия и распространяющиеся по аксону без затухания, с прямой зависимостью амплитуды спайка от диаметра волокна. Повторная генерация спайки возможна не сразу, а лишь после определенного периода невозбудимости (абсолютной и затем относительной рефрактерности), который длится до ~1 мс. Медленные процессы генерируются субсинаптической мембраной (или особым механизмом - в случае способности нейрона к генерированию спонтанных ритмов - автогенерации), являются градуальными и распространяются вдоль мембраны дендритов и сомы с затуханием (некоторые данные позволяют допустить и бездекрементное распространение тока по дендриту к телу клетки). Они называются постсинаптическими потенциалами и могут суммироваться как в пространстве, так и во времени, что выражается в уменьшении или увеличении электрической поляризации мембраны. Снижение поляризации в области аксонного бугорка до критического значения (порога) приводит к генерации нервного импульса, т.е. быстрого колебания потенциала. Таким образом, медленные колебания потенциала отражают процессы восприятия клеткой (ее сомой, дендритами) поступающей информации и ее интеграции, а быстрые - возникающие в результате этого выходные команды. Поскольку нейроны окружены проводящей средой, то в случае возникновения разности потенциалов между частями клетки (например, между дендритом и сомой, разными участками аксона) возникают внеклеточные токи
...Установлено, что медленная активность, слагающаяся в волны ЭЭГ (электроэнцефалограмма) является отражением постсинаптических потенциалов. Синхронные быстрые (импульсные) процессы в нейронах не участвуют непосредственно
в ее формировании.
...волны ЭЭГ являются результатом...медленной активности сотен тысяч и миллионов нейронов в зоне расположения отводящего большого электрода. При этом выделяется активность той части нейронной популяции, которая работает синхронно. Для появления на поверхности мозга волн ЭЭГ достаточно синхронизации активности всего лишь 10-20% нейронов такой популяции,
причем каждый отдельный нейрон может то входить в синхронную активность, то выходить из нее, заменяясь другим
...было показано, что нейронные элементы коры (цепочки или контуры, образованные нейронами) сами по себе не обладают способностью к длительной генерации ритмических колебаний потенциала. В таком участке коры электрическая активность быстро
затухает и спонтанно, без приложения дополнительных раздражающих воздействий, не возобновляется...ритмическая активность ЭЭГ вызывается в коре мозга влиянием поступающих ритмических воздействий из других его отделов. Поэтому вторым важнейшим открытием следует считать выявление особых водителей ритмической активности, как говорят физиологи, пейсмекеров (осцилляторов, задающих ритмическую активность). С помощью погруженных в мозг электродов, в том числе и микроэлектродов, способных регистрировать локальную активность разных его отделов, а также отдельных нейронов, было установлено, что такие осцилляторы в мозгу высших животных расположены главным образом в ядрах таламуса
...Осцилляторы в ядрах таламуса могут генерировать ритмическую активность в условиях как отключения от притока импульсов от органов чувств и низших этажей ЦНС, так и после удаления новой коры
Проективная геометрияВ мозгу выделяют системы, которые осуществляют передачу и частичную переработку информации от разных органов чувств (зрения, слуха, обоняния, вкуса, кожных и мышечных рецепторов) в зоны коры больших полушарий, называемые проекционными, а также системы, передающие команды от коры (из двигательных - моторных - зон) к двигательным нейронам ствола и спинного мозга, а от последних - к мышцам, осуществляющим движения. Эти системы принято называть специфическими. Важно отметить три обстоятельства: 1) проекционные зоны коры (чувствительные - сенсорные - и двигательные) являются лишь своего рода входами и выходами, осуществляющими прием соответствующих видов информации, их частичную переработку, а также выдачу исполнительных команд, а не высшими центрами соответствующих функций, которые в значительной мере осуществляются мозгом как целым, с использованием широкого набора разнообразных операций, для решения существующих в данный момент задач с учетом приоритета их значимости; 2) весь поток сенсорной информации по пути к проекционным зонам коры обязательно проходит, прерываясь, через определенные ядра таламуса, особые для каждого вида чувствительности (так называемые специфические); 3) для осуществления некоторых автоматических действий переработка специфического сенсорного потока и запуск моторных команд могут происходить в ядрах ствола мозга и даже в спинном мозгу.
...Таламус - структура, в которой происходит обработка и интеграция практически всех сигналов, идущих в кору большого мозга от спинного, среднего мозга, мозжечка, базальных ганглиев головного мозга
...В таламусе оканчиваются аксоны большинства сенсорных нейронов, несущих импульсы в кору головного мозга . Здесь анализируется характер и происхождение этих импульсов, и они передаются в соответствующие сенсорные зоны коры по волокнам, берущим начало в таламусе. Таким образом, таламус играет роль перерабатывающего, интегрирующего и переключающего центра для всей сенсорной информации
...Таламус (от греч. - внутренняя камера) - область головного мозга, отвечающая за перераспределение информации от органов чувств, за исключением обоняния, к коре головного мозга. Эта информация (импульсы) поступает в ядра таламуса. Сами ядра состоят из серого вещества, которое образовано нейронами. Каждое ядро представляет собой скопление нейронов. Ядра разделяет белое вещество. В таламусе можно выделить четыре основных ядра: группа нейронов перераспределяющая зрительную информацию; ядро перераспределяющее слуховую информацию; ядро перераспределяющее тактильную информацию и ядро перераспределяющее чувство равновесия и баланса. После того как информация о каком-либо ощущении поступила в ядро таламуса, там происходит её первичная обработка, то есть впервые осознается температура, зрительный образ и т.д.
...Таламус является центром организации и реализации инстинктов, влечений, эмоций. Возможность получать информацию о состоянии множества систем организма позволяет таламусу участвовать в регуляции и определении функционального состояния организма в целом (подтверждением тому служит наличие в таламусе около 120 разнофункциональных ядер). Ядра образуют своеобразные комплексы, которые можно разделить по признаку проекции в кору на 3 группы: передняя проецирует аксоны своих нейронов в поясную извилину коры большого мозга; медиальная - в лобную долю коры; латеральная - в теменную, височную, затылочную доли коры. По проекциям определяется и функция ядер. Такое деление не абсолютно, так как одна часть волокон от ядер таламуса идет в строго ограниченные корковые образования, другая - в разные области коры большого мозга.
Основной функциональной единицей специфических таламических ядер являются релейные нейроны, у которых мало дендритов и длинный аксон; их функция заключается в переключении информации, идущей в кору большого мозга от кожных, мышечных и других рецепторов...Сложное строение таламуса, наличие в нем взаимосвязанных специфических, неспецифических и ассоциативных ядер, позволяет ему организовывать такие двигательные реакции, как сосание, жевание, глотание, смех. Двигательные реакции интегрируются в таламусе с вегетативными процессами, обеспечивающими эти движения
В правом и левом таламусах, анатомически и функционально тесно связанных между собой, имеется порядка 10^4 отдельных осцилляторов. Они разнятся по частоте следования волн, топографии проекций на кору, расположению в разных ядрах таламуса
Схема взаимодействия  таламуса и корыСхема взаимодействия пейсмекеров (осцилляторов) таламуса между собой и с функциональными единицами коры полушарий мозга. Нейроны трех осцилляторов таламуса А, В и С, разнящихся по собственной частоте, и связанные с ними колонки коры - особым образом организованные популяции корковых нейронов (а, b и с). Справа соответствующие записи электрической активности групп нейронов в таламусе (с помощью погруженных электродов) и ЭЭГ участков коры. Видны характерные отношения между импульсными разрядами нейронов и медленными волнами. Светлый кружок (тонкая линия) - возбудительные нейроны, черный кружок - тормозные, светлый кружок с толстым черным ободком - выходные нейроны таламуса (возбудительные или тормозные), непосредственно связанные с корой и передающие влияние осцилляторов таламуса. Обратные влияния коры на таламус в схеме не приведены.
...Наличие большого количества разнообразных связей в самом таламусе между его ядрами и внутри них приводит к синхронизации активности многих осцилляторов, особенно с близкими собственными частотами, так что число эффективных автогенераторов существенно меньше (примерно 400), и они еще могут быть дополнительно сгруппированы по диапазонам
частот ЭЭГ (альфа-, бета-, тета-, дельта-). Ритмическая активность таламических осцилляторов передается посредством залпов импульсных посылок в соответствующие участки коры, возможно, к функциональным единицам типа единообразно реагирующих колонок нейронов, их совокупностей
...Осцилляторы, образованные нейронами ядер таламуса, путем соответственно организованных ритмических залпов импульсов, генерируемых ими спонтанно, воздействуют на функциональные элементы коры. Эти элементы являются второй колебательной системой, обладающей свойствами пассивного колебательного контура с сильно выраженной нелинейностью
С.М. Осовец, Д.А. Гинзбург, В.С. Гурфинкель, Л.Р. Зенков, Л.П. Латаш, В.Б. Малкин, П.В. Мельничук, Е.Б. Пастернак. Электрическая активность мозга: механизмы и интерпретация. УФН 141 с.103-150 (1983)
http://ufn.ru/ru/articles/1983/9/c/
Физиология человека под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. Таламус
http://www.bibliotekar.ru/447/52.htm
От восприятия к мысли Несколько лет назад появилась популярная книга итальянского исследователя Джузеппе Кальоти  Динамика неоднозначности Она издана на итальянском (1982, 1986), на немецком (1990) и английском (1992) языках. Английское издание вышло с предисловием Г. Хакена. К готовящемуся изданию на русском языке предисловие написал И. Пригожин. И тот и другой очень высоко оценивают книгу. О чем же эта книга, заслуживающая столь высокую оценку? Эта книга прежде всего о связи и соотношении в современном мире науки и искусства или, как теперь говорят, о связи двух культур. Отметим лишь трактовку автором перехода от восприятия к мысли. На одной из первых страниц книги он пишет: При исследовании восприятия могут проявляться обьединяющие факторы. Именно неупорядоченные в начале сенсорные стимулы, начинают коррелировать и организуются в мозгу в упорядоченные когерентные структуры, которые затем и превращаются в мысль
Ю.Л. Климонтович. Введение в физику открытых систем
http://kirsoft.com.ru/freedom/KSNews_414.htm
http://sinsam.kirsoft.com.ru/KSNews_334.htm
http://sinsam.kirsoft.com.ru/KSNews_747.htm

  


СТАТИСТИКА