Topological accuracy of transfer

SOME FEATURES OF THE BRAIN

Топологическая точность переноса

НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА МОЗГА

Около 90% информации, получаемой человеком из внешнего мира, даёт ему зрительная система. Исследования обнаружили, что в этой системе при переносе возбуждения по нервным пучкам сохраняется топологическое соответствие между входами и выходами.

„Зрительный нерв... содержит около миллиона волокон, каждое из которых начинается в определённой точке... сетчатки... Каждое волокно соединено в определённом порядке с... латеральным коленчатым телом... и таким образом на коленчатом теле создаётся... карта сетчатки.” [Хьюбел, 1984, с. 28]

Но оказывается, топология передаваемых сигналов сохраняется не только в зрительном отделе мозга. „Такие же наборы связей... соединяющие между собой топографически организованные области [3], имеются по всей нервной системе...” [Там же]

Идеальная топологическая точность переноса нервных импульсов зарегистрирована в многочисленных нервных пучках, проецирующих одни ансамбли нейронов мозга на другие. Топологическое соответствие не означает равенства или геометрического подобия картины возбуждения на входе и выходе пучка. При сохранении топологического соответствия рисунок возбуждения на выходе пучка может быть сплюснут, искривлен или ещё более сложно деформирован по отношению ко входному рисунку, но каждый элемент рассматриваемого информационного массива на выходе при этом остаётся соседствующим с теми же элементами, что и на входе.

The visual system provides about 90% of information a man gets from the surrounding world. Investigations have shown that in this system during transfer of excitation over the neural bundles the topological correspondence between the inputs and outputs is retained.

Actually, the topology of transmitted signals is retained not only in the visual part of brain.

The ideal topological accuracy of the neural pulse transfer is registered in the numerous neural bundles that project one ensemble of brain neurons on the other. The topological conformity does not mean the equality or geometric similarity of excitation pattern at the input and output of the bundle. With retention of topological conformity the excitation pattern at the bundle output may be flattened, curved or deformed in a more complicated way, as compared to the input pattern, however every element of the information array being considered at the output remains adjacent to the same elements as at the input.

Эта ситуация в чём-то перекликается с описанной во второй части книги кариооптикой. Там тоже не соблюдалась геометрически точная проекция организма на хроматин ядер. Между ними вклинивалась клеточная структура, как сложная и дискретная среда, искажающая распространение волн и вносящая принципиальную дискретность. Однако, наперекор этим искажениям и дискретности, кариооптика надёжно обеспечивает волновое управление геномами клеток. Такая ситуация вообще характерна для живой материи, имеющей неточные геометрические формы и дискретную организацию. Но не мешает же нам, например, дискретность и геометрическая неправильность нашего зрения, строящего картину по сигналам отдельных, неравномерно расположенных колбочек и палочек. Мы даже не замечаем этих искажений и дискретности!

Возникновение мозга в ходе эволюции одновременно и повысило, и понизило точность организации нервной системы. С одной стороны, нервные системы простых животных (коловратки, аскариды, виноградной улитки, аплизии и др.) имеют в каждом случае строго одинаковую схему нейронной сети, точно повторяющуюся для каждого из видов от особи к особи. По сравнению с мозгом, такие нервные системы обладают неизмеримо более высоким уровнем детерминированности клеточной структуры. Строение же мозга более вариабельно, в значительной степени хаотично, описывается лишь в вероятностных терминах, точное описание для него неприменимо. Даже очень малые фрагменты схемы соединения нейронов мозга неодинаковы у разных особей.

С появлением мозга скачком повысилась изменчивость нейронной структуры. Антропологи отмечают яркие анатомические отличия мозга разных людей. Изменчивость борозд и извилин (в том числе и самых крупных) на поверхности полушарий большого мозга так велика, что нельзя найти не только двух одинаковых экземпляров мозга, но и двух полушарий у одного индивида, рисунки которых совпали бы.

С другой стороны, на фоне общего снижения точности строения нервной системы при переходе к мозгу возник

This situation has something in common with karyoptics described in the second part of the book. Therein, the geometrically exact projection of the organism on the nucleus chromatin was not observed either. The cellular array, being a complicated and discrete medium that distorts the propagation of waves and introduces the principal discreteness, was wedge between the nuclei. However, despite those distortions and discreteness, karyoptics enables the reliable wave control over the cellular genomes. It is typical of the living matter that has inexact geometry and discrete organization. But discreteness and geometrical inexactness of our eyesight that builds the picture basing on the signals of separate unequally arranged conus and rods do not disturb us. We even do not notice those distortions and discreteness!

Origination of the brain in the course of evolution has improved and at the same time deteriorated the exactness of the nervous system organization. On the one hand, the nervous systems of primitive organisms (Rotifera, Ascaris, edible snail, aplizia, etc.) always have strictly the same pattern of the neural network that is repeated exactly for each of the species, from individual to individual. Unlike the brain, such nervous systems exhibit immeasurably higher level of the cellular array determinancy. As for the brain structure, it is more variable and very much chaotic and is described only in probability terms. The precise description is inapplicable for it. Even very small fragments of the brain neurons connection pattern are not the same for different individuals.

With origination of the brain the variability of the neural structure has increased rapidly. The anthropologists observe the vivid anatomic differences of the brain of different people. Variability of the grooves and convolutions (including the biggest ones) on the surface of cerebral hemispheres is so great that one cannot find either two similar brain parts or even two hemispheres of one individual tha patterns of which would coincide.

On the other hand, with total decrease of exactness of the nervous system structure that occured with origination of the brain the fully

совершенно новый тип точной организации – идеально точное топологическое соответствие входов и выходов пучков нервных волокон при переносе информационных массивов.

Чтобы оценить, как непросто обеспечить топологическую точность переноса картины возбуждения, вспомним, насколько сложен путь сигналов к мозгу, например, от задней конечности млекопитающего. Нерв, иннервирующий конечность, хитро обходит мышцы и суставы, существенно деформируется при движениях конечности и при механических нагрузках, передаёт эстафету другим нейронам в спинном мозге, но нигде не нарушает топологию переноса нервных импульсов!

Появление в организме животного, вместе с мозгом, топологически точной организации передачи нервных импульсов, при чём – на фоне снижения точности подавляющей части нервной системы, свидетельствует об исключительной важности топологии сенсорных сигналов для физиологии мышления. Из этого факта должны быть сделаны соответствующие выводы.

Дата добавления: 2015-06-04