A thought as an organized wave group

A notion about the pattern wave passing through the neurocorrelator is close to the well-known saying “a sudden thought flashed across my mind”. However, the elementary realized thought is not equivalent to passage of a single pattern wave. The elementary act of thinking includes the solitary but functionally intraconnected group of nervous excitation waves, each of them performing a special individual function.

The research data allows one to conclude that a thought, as a rule, includes from three to ten nervous excitation waves. At that, only the source information and the total result of this complex process is memorized and therefore realized.

Например, в одной из серий экспериментов [Sheatz, Chaрman, 1969] регистрировались волны электроэнцефалограмм при исследовании отношения человека к различным стимулам. Вызванные потенциалы состояли как минимум из трёх последовательных волн. Если испытуемый наперёд знал, что сигнал не имеет значения и не требует ответа, то амплитуды второй и третьей волн снижались. Если он должен был сначала правильно определить сигнал, а затем мог не отвечать и больше не обращать на него внимания – тогда уменьшалась только третья волна. И все три волны достигали максимума, когда испытуемому приходилось сперва на мгновенье задуматься над стимулом, а затем ответить на него.

В подобных экспериментах особенно проявилась независимость управления каждой солитонной волной, что принципиально отличает их от синусоидальных колебаний.

Различие в функциях разных волн цикла, вероятно, вытекает из различия задач, решаемых каждой из них. Во-первых, пришедшая информация должна быть зафиксирована в голографической памяти, что требует прихода одновременно с волной-образом и немодулированной опорной волны. Во-вторых, новый образ должен быть классифицирован, должен пройти сравнение с несколькими из хранящихся в памяти эталонов, для чего может понадобиться несколько волн нервного возбуждения. В-третьих, после отыскания наилучшей корреляции результат должен быть подан на выход, и зафиксирован в последующих отделах памяти, где регистрируются уже не образы, получаемые извне, а итог их корреляционного сравнения с ранее записанными, известными образами.

В промежутке между прохождением двух солитонов, в нервной ткани, не относящейся к области памяти, происходит „стирание” предыдущей информации, чтобы она не повлияла на независимое протекание дальнейших вычислений. Обычно такое „стирание” имеет вид перехода ткани к хаотической импульсной активности. По-видимому, характер этих процессов сходен с характером процессов в зрительном анализаторе. Вот как описывается цикличность работы

For example, in one of the series of experiments [Sheatz, Chaрman, 1969] the electroencephalogram waves were recorded, when investigating a person’s attitude to different stimuli. The generated potentials consisted of at least three sequential waves. When a person being tested knew beforehand that a signal didn’t matter and required no response the amplitudes of the second and third waves went down. In the case when he had first to determine a signal properly and then could ignore it only the third wave was reduced. But all three waves reached the peak when a person under test had first to think about a stimulus for a while and then respond to it.

Such experiments demonstrated the independence of controlling each soliton that makes solitons principally different from sinusoidal oscillations.

The difference in functions of different waves of the cycle is likely to be derived from the difference of problems being solved by each of them. Firstly, the arrived information must be registered in the holographic memory, requiring its concurrent arrival with the pattern wave and unmodulated reference wave. Secondly, a new pattern must be classified and compared with some of the templates stored in the memory, which would need several nervous excitation waves. Thirdly, after the best correlation is found the result must be supplied to the output and registered in the following segments of memory where not patterns received from the outside but the outcome of their correlation comparison with the known formerly recorded patterns is registered.

In the nerve tissue not belonging to the memory segment, in the interval between the passages of two solitons, the previous information is “erased” so that it would not influence the independent course of further computations. Usually such “erasing” looks like turning of the tissue to chaotic impulse activity. The character of these processes seems to be similar to that of the processes taking place in the visual analyzer. The cyclic character of the work of our vision, as associated with saccadic eye movements, is described as follows.

нашего зрения в связи с саккадическими „скачками” глаза.

„В первый момент после скачка... система имеет характеристику фильтра низких пространственных частот,.. способна различать только крупные детали изображения... В следующие моменты разрешающая способность увеличивается... Процесс идёт непрерывно 50-70 мс и к концу этого времени... имеет... максимальную разрешающую способность. В этом оптимальном состоянии система находится 30-50 мс... /Затем/... происходит... функциональная дезорганизация полей. Благодаря этому стирается „предыстория”... и они становятся готовыми к новому циклу восприятия...” [Подвигин, 1979]

* * *

С позиций концепции нейроголографии, мозг (имеются в виду, совместно, головной и спинной мозг) можно условно поделить на две части – на подсистему принятия решений и исполнительную подсистему.

Подсистема принятия решений – это та часть нервной системы человека или обладающего мозгом животного, которая обеспечивает выработку стратегии поведения в сложных, быстро изменяющихся условиях внешней среды. Исполнительная подсистема обеспечивает реализацию найденной стратегии с учётом выработанных ранее навыков. Принципы их построения сходны, но не одинаковы. В рамках данной работы, ради ограничения объёма, будем говорить только о первой из них.

Подсистема принятия решений представляет собой сложную иерархическую структуру, построенную из нейрокорреляторов, и сходную с пирамидой. Разнообразная сенсорная информация приходит в эту подсистему со стороны основания пирамиды, и по мере обработки перемещается вверх, пока не выльется у вершины в единственное принятое решение.

Корреляторы первого уровня принимают информацию непосредственно от разных сенсоров. Следующие уровни получают от предыдущих всё более сжатую и абстрагированную информацию. Если первый уровень обрабатывает информацию разнотипных сенсоров раздельно и определяет

“At first moment after the movement … the system gets the characteristic of low spatial frequency filter, … is able to recognize only large details of the image … At the following moments the resolution increases … The process goes without interruption during 50-70 s and by the end of this time … has the maximum resolution. The system remains in this optimal state for 30-50 s … /then/ … the functional disorganization of the fileds occurs. Due to this fact the “history” is erased … and they become ready for the new cycle of perception …” [Podvigin, 1979].

* * *

In terms of neuroholography, the brain (here, we mean both the cerebrum and neuraxis) can be conditionally subdivided into two parts – decision-making subsystem and executive subsystem.

The decision-making subsystem is the part of the nervous system of a human or an animal possessing the brain, which forms the strategy of behavior in complicated and quickly varying conditions of the environment. The executive subsystem implements the established strategy based on the formerly acquired habits. The principles of both subsystems are similar but not the same. In the frames of the present work, for sake of lesser volume, we shall touch upon the first of them.

The decision-making subsystem is a complicated hierarchic structure that is composed of neurocorrelators and looks like a pyramid. The diverse sensory information arrives in this subsystem from the direction of the pyramid base and, as processing goes on, moves upwards until it runs out on top into the unique made decision.

The first level correlators receive the information directly from different sensors. The following levels receive more compressed and abstracted data from the previous levels. While the first level processes the information of the different-type sensors separately and defines the correlation signals of the first order, at higher

корреляционные сигналы первого порядка, то на высоких уровнях сигналы разнотипных сенсоров всё более объединяются, смешиваются, теряют второстепенные детали, уменьшаются в объёме. Происходит переход к вычислениям корреляционных функций всё более высоких порядков. Соответственно, на верхних уровнях уменьшается количество корреляторов.

От этажа к этажу пирамиды несколько меняется и содержание обрабатываемой информации. Сигналы на выходах корреляторов первого уровня говорят о степени и характере отличий вновь полученной информации от ранее зафиксированной. Корреляторы более высокого уровня определяют степень и характер новизны обнаруженных отличий по сравнению с хранящимися в памяти случаями. И так далее – по мере продвижения вычислений на верхние уровни пирамиды корреляторов происходит переход от обработки живых образов внешнего мира к обработке всё более абстрактной информации.

Принятие решения – это отыскание в памяти сходной ситуации, а затем для неё – удачной стратегии поведения. Чем привычнее задача, чем больший автоматизм её решения выработан предшествующим опытом, тем быстрее – на более низком уровне иерархической структуры – принимается решение (замыкается петля условного рефлекса). При более трудной ситуации процесс решения задачи докатывается до вершины пирамиды, максимально используя весь хранящийся в памяти опыт.

Сходное строение – в виде пирамиды нейрокорреляторов, но перевёрнутой вершиной вниз и опирающейся на вершину пирамиды принятия решений – имеет и исполнительная подсистема мозга. Здесь принятое решение, по мере поднятия на верхние этажи нейрокорреляторов, используя информацию, хранящуюся в памяти в виде привычных поз, движений, рабочих приёмов, всё более расширяется, превращается в массив сигналов, управляющих всеми элементами исполнительных органов.

Наиболее частые операции в работе мозга – это операции с данными из памяти: сравнение образов, поиск корреляционных

levels the signals of different-type sensors are more combined, mixed, they lose minor details and decrease in size. The switch-over to computing the correlation functions of higher orders takes place. Accordingly, at upper levels the number of correlators is reduced.

The content of processed information also changes from level to level of the pyramid. The signals at the outputs of the first level correlators point to the degree and character of differences of the newly received information from that recorded earlier. The correlators of higer level define the degree and character of novelty of the found differences as compared to the events stored in the memory. And so on, as computations move to higher levels of the pyramid of correlators, processing of the outside world patterns switches over to processing of more abstract information.

Decision making implies searching a similar situation in the memory and then searching a good strategy for it. The problem is more typical, the better automatism of its olution is formed by the previous experience, and the faster – at lower level of the hierarchic structure – the decision is made (the loop of behavior reflex is closed). In a more difficult situation the process of problem solution reaches the top of the pyramid, using to the maximum the whole experience stored in the memory.

The executive subsystem of the brain has a similar structure that is a pyramid of neurocorrelators but with its bottom side up and that rests on the top of the decision-making pyramid. Here, the decision made, as it goes up to the higher levels of neurocorrelators, turns into the array of signals controlling all elements of the executive members, using the information stored in the memory in the form of habitual poses, movements, working methods, etc.

Most frequent operations in the brain are those dealing with the data from memory: pattern comparison, search of correlation

связей и различий между ними, классификация образов по тем или иным признакам, выявление далёких ассоциаций и пр. Даже во время восприятия очень актуальной новой информации от органов чувств, не меньший объём данных вызывается из памяти.

Чем выше уровень развития животного, тембольше оно думает, т.е. тем большая доля вычислительной мощности мозга занята обработкой информации, извлекаемой из памяти, а не получаемой в этот момент от сенсоров.

Дата добавления: 2015-06-04