Кодирование и декодирование информации в нервной системе

Кодирование информации в нервной системе – это преобразование специфической энергии стимулов (света, звука, давления и др.) в универсальные коды нейтронной активности, на основе которых мозг осуществляет весь процесс обработки информации. Таким образом, коды – это особые формы организации импульсной активности нейронов, которые несут информацию о качественных и количественных характеристиках действующего на организм стимула.

В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, то есть наличием или отсутствием электрического импульса в тот или иной момент времени. Такой способ кодирования крайне прост и устойчив к помехам.

Информация о раздражении и его параметрах передается в виде отдельных импульсов, а также групп, или «пачек» импульсов. Амплитуда, длительность и форма каждого импульса одинаковы, но количество импульсов в пачке, частота их следования, длительность пачек и интервалов между ними, а также временной «рисунок» (pattern) пачки, различны и зависят от характеристик стимула. Сенсорная информация кодируется также числом одновременно возбужденных нейронов и их расположением в нейронном слое.

Важная особенность нервного кодирования – множественность и перекрытие кодов: для одного и того же свойства сигнала (например, его интенсивности) сенсорная система использует несколько кодов – частота и число импульсов в пачке, число возбужденных нейронов и их локализация в слое.

В коре мозга сигналы кодируются также последовательностью включения параллельно работающих нейронных каналов, синхронностью ритмических импульсных разрядов возбужденных нейронов, изменением их числа. Одним из основных используемых здесь способов становится позиционное кодирование. Оно заключается в том, что какой-то признак раздражителя вызывает возбуждение определенного нейрона или небольшой группы нейронов, расположенных в определенном месте нейронного слоя.

Декодирование информации – это процесс формирования субъективного образа стимула.

Показано, что в ассоциативных областях коры мозга имеются нейроны, которые активируются при предъявлении целостных образов. Такие нейроны, ответы которых инвариантны к изменению физических параметров объекта, называют гностическими. Отдельным зрительным образам соответствуют отдельные гностические единицы. Сами гностические нейроны являются продуктами обучения. Процесс формирования реакций гностических нейронов напоминает изменение свойств у нейронов-детекторов в сенситивный период развития. Предполагают, что в нижневисочной коре имеются резервные нейроны, которые слабо реагируют на разные стимулы. Под влиянием сигнала новизны из гиппокампа они активируются, включая па короткое время механизм пластических перестроек в сииапсах. Это и создает у нейронов «сенситивный период». В этих условиях сигнал, поступающий от детекторов к резервному нейрону, повышает синаптическую связь между ними. В результате нейрон становится селективно настроенным на восприятие иного стимула. Селективный период заканчивается с завершением процесса обучения, и синаптические связи нейронов перестают меняться.

3. Структура сенсорной системы (анализатора)

Сенсорная система (анализатор) состоит из воспринимающих элементов (рецепторов), нервных путей, передающих информацию от рецепторов в мозг и тех частей мозга, которые заняты переработкой и анализом этой информации (проекционные зоны коры).

Процесс передачи сенсорных сигналов (или сенсорных сообщений) сопровождается их многократными преобразованиями и перекодированием на всех уровнях сенсорной системы и завершается опознанием сенсорного образа. При опознании сенсорных образов возможны ошибки. Особую группу таких ошибок составляют сенсорные иллюзии, которые основаны на некоторых побочных эффектах взаимодействия нейронов, участвующих в обработке сигнала.

Преобразование информационного потока в сенсорной системе осуществляется с помощью нескольких типов нейронов.

Предетекторы, трансформирующие сигналы рецепторов в форму, эффективную для селективного возбуждения детекторов.

Детекторы – нейроны, избирательно реагирующие на определенные свойства стимула. Благодаря им осуществляется детектирование – избирательное выделение наиболее важного признака объекта (например, лягушка реагирует только на движущиеся объекты). Детекторы I порядка выделяют наиболее простые признаки сигнала, а II, III и т.д. порядков – целые образы.

Модулирующие нейроны – регулируют активность других нейронов, хотя сами не вызывают реакции. Они участвуют в процессе научения, изменяя проводимость синапсов других нейронов.

Гностические нейроны – кодируют целые образы, например, осуществляют узнавание знакомого лица, голоса, запаха. Окончательный образ складывается благодаря функционированию групп нейронов – нейронных ансамблей.

Командные – запускают определенные двигательные акты.

Нейроны новизны – активируются при действии новых сигналов и снижают свою активность по мере привыкания.

Существуют и другие типы нейронов

Дата добавления: 2014-01-04