Перечень основных эмпирических характеристик 15 страница

ности должны содержаться уже на <феноменологической поверх-

ности> тех характеристик нервного возбуждения, которые выра-

жают способ его модуляции изменяющимися параметрами раздра-

жителя-источника. Такое ожидание оказывается оправданным.

Что касается первой из форм нервного возбуждения, то анало-

гия дискретных, стандартных, модулированных по частоте нерв-

ных импульсов с двоичным дискретным сигналом в вычислитель-

ных устройствах лежит.у самых истоков кибернетического обоб-

щения, выявившего общую информационную структуру сигналов-

кодов. Дж. фон Нейман еще в 1948 году, т. е. действительно на

пороге рождения общей теории сигналов, основываясь на эмпири-

ческом законе <все или ничего>, выдвинул положение о нервной

системе как об автомате, работающем на цифровом принципе.

По всем своим характеристикам дискретное возбуждение, подчи-

няющееся закону <все или ничего>, представляет собой, по-видимо-

му, типичную форму сигнала-кода с частотно-импульсной модуля-

цией.

Однако уже тогда фон Нейман, считая цифровой код главной

формой организации нервных сигналов, указывал на нестрогий

характер этого заключения. Основываясь на некоторых известных

уже к тому времени фактах градуального возбуждения, фон Ней-

ман сформулировал предположение о <смешанном> характере

работы нейрона и о том, что предшествующее возникновению нерв-

ного импульса возбуждение, пропорциональное интенсивности

раздражения, представляет собой непрерывный код, имеющий ту

же форму организации, что и непрерывные коды в моделирующих

или аналоговых устройствах. Последующий ход развития нейро-

физиологии вполне подтвердил этот теоретический прогноз.

В 1968 году М. Бреже писала: <Одним из многих важных от-

кровений для создателей моделей был тот факт, что дискретный

характер передачи импульса есть свойство только нервного волок-

i° См.: Нейман Дж" фон. Общая и логическая теория автоматов. Прило-

жение к книге А. Тьюринга <Может ли машина мыслить?>. М., 1960.

i° Там же.

на, а на обоих его концах, т. е. на входе и выходе, электрические

процессы являются градуальными, т. е..аналоговыми по форме и,

по-видимому, могут быть представлены математически как не-

прерывная функция> Прямым эмпирическим свидетельством об-

основанности этого заключения является феномен Уивера - Брея,

известный как микрофонный эффект улитки. Измерения электри-

ческого потенциала, возникающего в улитке животного при дей-

ствии звуковых волн на его ухо, показывают, что временная харак-

теристика этого потенциала соответствует изменениям звукового

давления. В определённом диапазоне интенсивностей электрический

потенциал почти пропорционален звуковому давлению.

Если учесть, что прямое подключение этих потенциалов (соот-

ветственно усиленных) к мембране телефона приводит к возмож-

ности непосредственно услышать переданный по телефонному ка-

налу звук, воздействующий на улитку, то становится очевидным,

что улитка действительно выполняет функцию микрофона и что

тем самым ее градуальные потенциалы по своей информацион-

ной структуре тождественны телефонным сигналам и поэтому явля-

ются типичной формой кода с амплитудной модуляцией.

Обобщая данные исследований эффекта Уивера-Брея, Дэвис

указывает, что <микрофонный эффект в таком случае представляет

собой явление, подобное синоптическому потенциалу или, более

точно, местному потенциалу, являющемуся электрическим выраже-

нием местного процесса возбуждения в нервной или мышечной

клетке>.

Это заключение предполагает, таким образом, что рёцепторные

потенциалы микрофонного эффекта выражают общую природу вто-

рого вида нервного возбуждения, т. е. его непрерывной градуаль-

ной формы. Исходя из всего этого имеются, по-видимому, основа-

ния для общего предварительного вывода о том, что оба основных

- вида нервного возбуждения по своей информационной структуре-

типичные сигналы-коды, т. е. что они организованы в соответст-

. вии с общими условиями пространственно-временного изоморфизма

как исходного принципа организации и, соответственно, отнесены

к самой общей форме изоморфизма. Возбуждение, подчиняющееся

закону <все или ничего>, является частным видом дискретного ко-

да с частотно-импульсной модуляцией, а градуальное возбужде-

ние-частным случаем непрерывного кода с амплитудной модуля-

цией.

Современные данные нейрофизиологии о позиционном кодирова-

нии особенностей раздражителя в нервной системе не опровергают

этого заключения. Феномен позиционного кодирования состоит

в том, что воздействие определенных свойств раздражителя - ис-

" Бреже М. Биолог и математик-необходимый симбиоз.-В кн.: Со-

временные проблемы электрофизиологии центральной нервной системы. М., 1967,

с. 43. (Курсив наш.-Л. В.)

" См.: ДэвисХ. Психофизиология слуха и его нарушений.-В кн.: Эк-

спериментальная психологий, т. 2. Ред. С. С. Стивене. М.., 1963.

" Там же, с. 735.

точника информации вызывает ответ в форме изменения почен

циалов только в определенных нейронах рецептивного поля сет-

чатки (Леттвин, Матурана) или коры (Хьюбел, Визель), которые

и описываются соответственно как детекторы <движущегося края>,

детекторы <прямолинейного края>, детекторы <затемнения> и т. д.

Поскольку никакой дополнительной биофизической специфичностью

ни сами эти нейроны-едетекторы>, ни их электрические ответы, по-

видимому, не отличаются, каждая из характеристик раздражителя

кодируется здесь пространственным положением, или позицией, той

клетки, которая на эту характеристику отвечает изменением биопо-

тенциала. Этот способ кодирования вполне аналогичен применяе-

. мому в системах дистанционного управления кодированию какого-

либо параметра управляемого объекта положением соответствую-

щего ему сигнала-знака на информационном табло.

В обоих случаях (т. е. в нервной системе и в системе дистанци-

онного управления) использование позиционного кода как для ос-

ведомления о соответствующем свойстве источника, так и для ре-

гуляций ответного действия требует декодирования. Однако вклю-

ченность такого способа пространственного позиционного кода

в процесс перекодирования и декодирования информации в нерв-

ной системе не изменяет того факта и сделанного на его основе

вывода, что сигналы, реализуемые собственными средствами нерв-

ного возбуждения (в том числе и нервные реакции соответствую-

щих нейронов-детекторов), осуществляются в форме все тех же

двух основных видов нервных-кодов-дискретного кода с частот-

ной модуляцией и непрерывного кода с амплитудной модуляцией.

Это индуктивное заключение, сделанное при продвижении от

некоторых наиболее информативных фактов нейрофизиологии

к принципам общей теории сигналов, должно-теперь быть провере-

но обратной, дедуктивной операцией, реализующей попытку выве-

сти-хотя бы в первом приближении-совокупность остальных

описанных выше характеристик нервного возбуждения из того об-

щего уровня пространственно-временного изоморфизма, который,

как предполагает сделанное заключение, определяет форму орга-

низации нервных сигналов-кодов.

Первым из таких требующих своего объяснения фактов явля-

ется экспериментально установленное наличие двух основных видов

нервного возбуждения. Вытекает ли этот факт из общих законо-

мерностей организации сигнала-кода, или он представляет лишь

непонятную в своей принципиальной основе.эмпирическую реаль-

ность?

Всякий сигнал-код, как было показано, представляет собой

множество состояний своего носителя, упорядоченное относительно

множества-источника в соответствии с общими условиями изомор-

физма. Но множества элементов или состояний по самой своей об-

щей природе подразделяются на дискретные и непрерывные. Имен-

но поэтому общая теория сигналов содержит в себе положение

о двух видах сигналов-кодов. <Если множество значений, которые

может принимать некоторый параметр сигнала, конечно или счет-

V

.ЗНУ

:Д1

:~.?.

,- \

<..й.

но, то сигнал называется дискретным по данному параметру. Если

множество возможных значений параметра образует континуум,

.-по сигнал называется непрерывным по данному параметру>.

Поскольку наличие дискретных и непрерывных кодов вытекает

из общего принципа организации сигналов, а в ряде случаев дис-

кретное множество, будучи счетным, в большей мере отвечает раз-

личным задачам количественного анализа, в теприи сигналов раз-

работаны методы дискретизации непрерывных кодов, основанные

на теореме Котельникова.

Из этих общих положений следует, что эмпирический факт су-

ществования двух видов нервного возбуждения - импульсного

и градуального-действительно представляет собой частный слу-

чай общего принципа упорядоченности сигналов, заключающего

в себе возможность двух видов кодов в зависимости от структу-

ры реализующего их множества состояний-дискретной и конти-

нуальной.

, Демонстративным свидетельством того, что в двух видах нерв-

ного возбуждения представлен именно один из частных случаев об-

щего принципа, является тот факт, что совершенно аналогичный по

своей информационной природе частный случай реализуется в тех-

нических кодах. Широко известно, что существуют -два основных

вида современных информационных устройств-цифровые и ана-

логовые машины. Они различаются по характеру кодов, с которы-

ми работают. Цифровые машины работают с дискретными, а ана-

логовые-с непрерывными кодами. <В Качестве примера непре-

рывных цо амплитуде сигналов,-пишет Ф. П. Тарасенко,-можно

привести телефонный сигнал, сигналы в.аналоговых вычислитель-

ных устройствах; с дискретными по амплитуде и времени сигнала-

ми мы встречаемся в цифровой вычислительной технике, телегра-

фии и пр.>.

Такой дедуктивный ход анализа от общего принципа организа-

ции кодов к их конкретным эмпирическим характеристикам, пред-

ставленным как следствия этого.общего принципа, приводит, таким

образом, одновременно и к обоснованности наличия двух видов

возбуждения - дискретного и непрерывного, и к формам модуля-.

ции параметров сигнала в каждом из этих видов. Частотно-им-

пульсная модуляция дискретного кода и амплитудная модуляция

непрерывного кода послужили основанием для индуктивного за-

ключения, шедшего от нейрофизиологических фактов к поиску

общей формы организации нервного сигнала. Обратная же прове-

рочная дедуктивная операция, поскольку общий принцип объеди-

няет различные частные варианты, ведет от общего принципа ор-

ганизации сигнала в область не только нейрофизиологических, но

и технических кодов. Сходство характеристик нервных и техниче-

"° Тарасенко Ф. П. Введение в курс теории информации. Томск, 1963,

12.

" См., например: Харкевич А. А. Борьба с помехами. М" 1965.

Тарасенко Ф. П. Введение в курс теории информации, с. 12

ских кодов выступает здесь не как интуитивная аналогия, а как

результат теоретического анализа, идущего от общих закономерно-

стей к их различным частным формам.

Таким образом, эквивалентные по информационной структуре

основные виды нервных и технических сигналов и конкретные фор-

мы частотно-импульсной и амплитудной модуляции в нервных

и технических кодах выступают как два разных частных случая

единых общекибернетических принципов организации сигналоа.

Так, дедуктивный ход анализа показывает, что наличие двух ви-

дов нервного возбуждения и характер модуляции каждого из них

совместно вытекают из общего принципа изоморфизма. Эта со-

вместность естественна, поскольку формы модуляции характе-

ризуют специфические особенности тех основных двух видов кодов,

более общие параметры которых (дискретность и непрерывность)

лежат в основе разделенности сигналов на эти два вида.

Что касается эмпирической характеристики нервного возбуж-

дения, относящейся к обоим его видам и заключающейся в качест-

венной однородности этих обоих видов возбуждения в разных от-

делах нервной системы, то и она является следствием принципа

изоморфизма. Будучи общей формой упорядоченности сигнала, от-

вечающей оптимальным условиям его передачи, принцип изомор-

физма должен, как было показано выше, обеспечивать широкие

возможности перекодирования. Поэтому основные условия изо-

морфизма, требуя лишь однозначного соответствия элементов и от-

ношений в сигнале и источнике, не накладывают кроме этого ни-

каких ограничений ни на конкретный характер пространственно-

временных отношений между элементами, ни на физический ал-

фавит самих элементов. Это дает возможность кодировать разные

по физической природе источники в одном и том же физическом

алфавите.

В технических сигналах частным случаем этой необходимой

здесь индифферентности первого условия изоморфизма к конкрет-

ным физическим характеристикам элементов сигнала является, на-

пример, кодирование звукоряда и телевизионного оптического изо-

бражения в последовательности физически однородных состояний

намагничивания магнитофонной ленты. Другим, совершенно ана-

логичным частным случаем этого же общего принципа, относящим-

ся к нервной системе, являются качественная однородность обоих

видов нервного возбуждения в разных отделах нервной системы

и отсутствие модальных различий нервных сигналов в разных ана-

лизаторах, резко контрастирующее с наличием специфических мо-

дальных особенностей ощущений, возникающих в этих анализато-

рах.

Таким образом, качественная однородность и, в частности, меж-

анализаторная <безмодальность> (т. е. отсутствие принципиальных

межанализаторных различий) нервного возбуждения является

прямым следствием его отнесенности к наиболее общей форме про-

странственно-временного изоморфизма, т. е. его общекодовой струк-

туры.

Из общих условий изоморфизма, определяющих форму упо-

рядоченности нервного возбуждения как сигнала, вытекает и ха-

рактеристика его регулирующей функции, заключающаяся в том,

что нервный сигнал осуществляет адекватное управление рефлек-

торными эффектами без участия психических компонентов инфор-

мации только в тех актах, конкретная программа которых фиксиро-

вана в конструкции, как это имеет место в гомеостатических реак-

циях.

Как это было показано, всякий сигнал-код, форма упорядочен-

ности которого определяется оптимальными условиями его переда-

чи, допускает многообразные возможности перекодирования мо-

дальных и пространственно-временных характеристик и оставляет

в своей структуре инвариантной по отношению к источнику лишь

одномерную последовательность элементов как общий компонент

пространства и времени. Поскольку, будучи кодом множества изо-

морфных друг другу источников, такой сигнал не сохраняет инва-

риантной индивидуальную специфичность того конкретного источ-

ника, на который направлено регулируемое данным сигналом дей-

ствие, адекватное регулирование этого действия с необходимостью

требует какой-либо формы декодирования, приводящего к соот-

ветствию ответной реакции особенностям того индивидуального

раздражителя, на который она направлена. Но если декодирование

не реализуется преобразованиями самого сигнала, т. е. если его

структура остается о(вдекодовой, то оно по необходимости должно

быть жестко воплощено в конструкции рабочих органов или внут-

ренних связей системы. На долю сигнала остаются в этих услови-

ях функции пуска, остановки и регуляции интенсивности управляе-

мой им реакции.

Один из частных случаев этого вытекающего из общих условий

изоморфизма сочетания общекодового регулирования с конструк-

тивной фиксацией программы действия представлен в технических

системах автоматического управления, где регулируют сигналы-

коды, а конкретная программа рабочих эффектов воплощена в кон-

струкции. Этим и вызывается их узкая специализированность и,

соответственно, острый недостаток универсальности и надежности.

Второй частный случай этого же общего принципа реализуется

в нервном регулировании и выражен именно в упомянутом факте

связи психически не опосредствованного, т. е. <чисто> нервного,

регулирования с гомеостатическими реакциями, поскольку здесь,

в силу постоянства внутренней среды, программа рефлекторных

эффектов фиксируется в конструкции висцеральных аппаратов.

Таким образом, весь приведенный ряд эмпирических феноменов,

характеризующих информационную структуру и регулирующую

функцию нервного возбуждения как сигнала, может быть, по край-

ней мере в общих чертах, представлен в качестве частных следст-

вий той общей формы изоморфизма, которая определяет простран-

ственно-временную структуру сигнала-кода.

Такая возможность представить основные эмпирические факты

как следствия искомой общей формы организации нервного сиг-

нала как раз и реализует первый этап проверки сделанного индук-

тивного заключения об общекодовом принципе его упорядоченно-

сти. Тем самым, место нервного возбуждения как сигнала в иерар-

хической матрице уровней его организации есть основания считать

найденным-оно соответствует самой общей строке этой иерархии,

т. е. общей форме пространственно-временного изоморфизма,

определяемой лишь его основными условиями и детерминирующей

общекодовую структуру сигнала.

Поскольку цель нашего краткого анализа информационной

структуры нервного возбуждения - последующее соотнесение нерв-

ного сигнала с простейшей формой психических сигналов - ощуще-

ний, в заключение целесообразно рассмотреть вопрос о том, что

дает полученный выше вывод об общекодовой структуре нервного

возбуждения для понимания основ.психофизиологического пара-

докса, создающего качественную границу между нервными и нерв-

но-психическими процессами. Со стороны нейрофизиологических

процессов эта граница четко прочерчивается самим фактом возмож-

ности и необходимости выразить параметры нервного возбужде-

ния, в отличие от характеристик любого психического процесса,

в терминах свойств не его объекта, а его носителя. Именно так об-

стоит -дело при описании таких характеристик нервного возбужде-

ния, как частота нервных импульсов, амплитуда или длительность

градуальных потенциалов, избирательный отклик нейрона-едетек-

тора> на определенные свойства раздражителя (например, его дви-

жение) и другие особенности нервного процесса.

Между тем, вопреки существованию этой резкой границы, эм-

пирическая очевидность которой служила и продолжает служить

питательной почвой психофизиологического параллелизма, нервные

и нервно-психические процессы объединяются общим понятием сиг-

нала. Как и всякий сигнал, нервный процесс представляет собой,

как было показано, множество состояний носителя, упорядоченное

относительно объекта-источника. Поэтому объект-источник так или

иначе представлен в любом сигнале, что и составляет его инфор-

мационную сущность. Некоторые характеристики источника (раз-

ные в его различных формах) остаются в сигнале инвариантными.

Все это и составляет тот общий принцип, который, вопреки су-

щественной и даже парадоксальной разнородности процессов, ле-

жащих по разные стороны психофизиологической границы, все же

связывает их единством организации. Но откуда же внутри этого

единства такая резкая грань? Чем она определяется <снизу>, т, е.

со стороны допсихической формы организации нервных сигналов,

и вытекает ли она из полученного вывода об общекодовой форме

упорядоченности нервного сигнала по отношению к его источнику?

Феноменологически эта грань со стороны нейрофизиологии про-

цесса возбуждения выражена, как упоминалось, в том, что в его

характеристиках прямо представлена динамика изменяющихся со-

стояний его субстрата, которая в психических сигналах как раз за-

маскирована. Это различие, взятое с <нижней> стороны границы,

действительно является следствием общих условий пространствен-

но-временного изоморфизма, определяющих тот исходный уровень

организации сигналов, к которому относится нервное возбуждение.

Как было показано выше, существо наиболее общей кодовой

формы упорядоченности сигнала состоит как раз в том, что инва-

риантность пространственно-временной упорядоченности по отно-

шению к источнику минимальна. Она лежит на пределе, определяе-

мом структурной общностью пространства и времени и вместе

с тем оптимальными условиями передачи канализованного потока

информации. Таким минимальным предельным инвариантом и яв-

ляется линейная последовательность, выраженная в структуре ос-

новных кодов в природе и технике (в том числе и в нервном час-

тотно-импульсном или градуальном, амплитудном коде). Все ос-

тальные характеристики пространственно-временной структуры

и модальности сигнала, зримо> воплощающие в себе свойства ис-

точника, не остаются на этом уровне изоморфизма инвариантными.

Поэтому сигнал здесь и является кодом в собственном, первона-

чальном смысле этого слова - характеристики источника в нем

представлены не в явной, а в зашифрованной форме.

Свойства объекта замаскированы в этом коде характеристика-

ми физического алфавита состояний носителя информации, в ко-

тором формируется кодовая последовательность. Поскольку пара-

метры источника информации представлены кодом в скрытой фор-

ме, на поверхности здесь, наоборот, выступают в явном виде ха-

рактеристики состояний носителя. Поэтому, хотя нервные процессы

объединены с психическими процессами общими принципами ор-

ганизации сигналов, на общекодовом нервном уровне, т. е. с до-

психической сторон психофизиологической границы, парадокс

прямой отнесенности состояний носителя информации к ее объекту-

источнику еще не возникает.

Существенно, однако (особенно в контексте настоящего ана-

лиза), что общий принцип организации сигналов, объединяя нерв-

ные и нервно-психические процессы, вместе с тем позволяет понять

их существенное различие, в данном случае негативно выражающее-

ся в том, что на нервном уровне эта парадоксальность, во всяком

случае ее явная форма, не имеет оснований. Именно поэтому

<нервная модель стимула> (Е. Н. Соколов) при всей ее специфич-

.ности и особой центральной интегративной роли в жизнедея-

тельности организма остается в рамках <обычных> <телесных> об-.

щефизиологических явлений.

ГЛАВА II

ИНФОРМАЦИОННАЯ СТРУКТУРА СЕНСОР-

НЫХ ПРОЦЕССОВ

1. Основные эмпирические характеристики

ощущений

Метафорическое понятие барьера или границы, разделяю-

щей сферы нервных и нервно-психических явлений, имеет, однако,

кроме переносного и прямой психофизиологический смысл и даже

числовое воплощение в величинах, не случайно называемых сенсор-

ными порогами. Уже это исходное понятие психофизиологии самим

своим существом отчетливо показывает, что здесь пролегает не

только качественный рубеж, но и четко, определимая, подлежащая

измерению количественная граница.

По другую сторону этой границы, т. е. над порогом, начинается

сфера таких эффектов работы органов чувств, которые сразу, скач-

ком, т. е. действительно с самого порогового перехода, приобрета-

ют парадоксальную характеристику, состоящую (как неоднократно

упоминалось) в том что, будучи, как и все обычные физиологиче-

ские, в том числе и нервные, процессы, свойством своего носителя,

они всеми своими главными показателями обращены не к нему,

а к воздействующему на орган чувств объекту-раздражителю

(в терминах свойств которого эти показатели поддаются адекватно-

му феноменологическому описанию). Обладающие этой характери-

стикой (в отличие от подпорогового нервного возбуждения) сен-

сорные эффекты и есть ощущения. Именно по этому критерию они

и <зачисляются> в класс психических процессов в качестве их са-

мой элементарной формы.

Такой принципиальный философско-теоретический смысл кон-

кретно-эмпирического понятия порога отчетливо выражен тем, что

исследование сенсорных порогов вошло в науку и до сих пор в ней

сохраняется под именем психофизики. Поскольку ощущения обла-

дают свойством отнесенности к их физическому объекту независимо

от степени их элементарности и поскольку, с другой стороны, это

Свойство объединяет простейшее ощущение со всеми остальными,

в том числе и высшими, психическими процессами, такая <с поро-

га> возникающая парадоксальность содержит в себе эмпирические

основания упоминавшегося уже меткого замечания Вольтераотом,

что <чудо> сознания дается разом, объединяя простейшие ощуще-

ния маленького ребенка с высочайшими творениями <Ньютонова

мозга>.

В соответствии с общей стратегией данного исследования пер-

вым конкретным вопросом, возникающим при переходе к анализу

информационной структуры сенсорных процессов, т. е. к соотнесе-

является вопрос о том, в каких специфических экспериментально

выявленных характеристиках выражаются феноменологические осо-

бенности ощущений как простейших психических процессов. Пере-

чень основных эмпирических характеристик ощущений и послужит

исходным пунктом постановки вопроса о месте сенсорных сигналов

в иерархической шкале уровней их организации и соответственно

о дифференциации <первых> психических сигналов по сравнению

с сигналами нервными.

В этот схематический перечень войдут, однако, лишь общие

свойства ощущений. Особенности различных видов ощущений, под-

робно и многосторонне исследованные и описанные в эксперимен-

тальной психологии,, специально рассматриваться здесь не будут,

так как наша задача - выделить качественно-структурные свойст-

ва, объединяющие все виды ощущений.

Поскольку наиболее общей характеристикой, всякого сигнала,

прежде всего детерминирующей его место в спектре уровней изо-

морфизма, является пространственно-временная структура, именно

с нее целесообразно начать эмпирическое описание и рассмотрение

его некоторых теоретических предпосылок.

Пространственно-временная структура ощущений

Классической пространственной характеристикой любого ощу-

щения, вошедшей во все учебники общей психологии, является ло-

кализация, т. е. непосредственное воспроизведение местоположения

отображаемого раздражителя во внешнем объективном пространст-

ве. Этой пространственной характеристике по уровню общности со-

ответствует универсальный временной компонент ощущения - ото-

бражение длительности воздействия источника информации на ор-

ган чувств.

Есть, однако, как теоретические, так и эмпирические, базирую-

щиеся на прямых экспериментальных фактах основания считать,

что обе эти характеристики при всей их универсальности все же

являются не исходными, а производными от более общей, единой

пространственно-временной структуры сенсорных процессов.

Локализация - это то свойство ощущения, которое под именем

Дата добавления: 2015-06-27