Концепции современного естествознания

Система передачи возбуждений от органов чувств к мозгу называется нервной системой. Она состоит из нейронов, или нервных клеток. «Хотя под влиянием электрических токов они обнаруживают довольно сложные свойства, обычное их физиологическое действие очень близко к принципу „все или ничего“, т. е. они либо находятся в покое, либо, будучи возбуждены, проходят через ряд изменений, природа и интенсивность которых почти не зависят от раздражителя. Сначала наступает активная фаза, передаваемая от данного конца нейрона до другого с определенной скоростью; затем следует рефракторный период, когда нейрон не способен приходить в возбуждение, по крайней мере, под действием нормального физиологического процесса. По окончании этого эффективного рефракторного периода нерв остается бездеятельным, но может быть снова приведен в возбуждение… За исключением тех нейронов, к которым сообщения поступают от свободных нервных окончаний или чувствительных концевых органов, каждый нейрон получает сообщения от других нейронов через точки контакта, называемые синапсами. Число синапсов у отдельных нейронов может изменяться от нескольких единиц до нескольких сотен»[108].

В основе деятельности нервной системы лежит восприятие сенсорной информации, передача электрохимическим путем возбуждения, его обработка и соответствующее реагирование на воздействие. Все нейроны делятся на афферентные (сенсорные), приводящие импульсы от рецептора, и эфферентные (двигательные), передающие импульсы к эффектору. В состав последнего входят возбуждающие и тормозные нейроны, которые заставляют действовать или тормозят действие. Характер ответа, его величина и продолжительность находятся в прямой зависимости от природы стимула.

Нервные сигналы передаются в виде электрических импульсов. Нейроны называются возбудимыми клетками, так как на их мембране электрический потенциал меняется. Пока клетка находится в неактивном состоянии, ее потенциал покоя остается постоянным. Потенциал покоя имеет физико-химическую природу и обусловлен разностью ионных концентраций по обе стороны мембраны аксона — отростка нервной клетки — и избирательной проницаемостью мембран для ионов. При возникновении потенциала действия проницаемость мембраны аксона повышается, и в него входят ионы.

Рассмотрим механизм адаптации сенсорных нейронов. При длительном воздействии сильного раздражителя большинство рецепторов вначале возбуждают в сенсорном нейроне импульсы с большой частотой. Постепенно частоты этих импульсов снижаются. Значение адаптации сенсорных клеток состоит в том, что она позволяет получить информацию об изменениях в окружающей среде. Когда этих изменений нет, клетки находятся в покое, что предотвращает перегрузку центральной нервной системы ненужной информацией.

Интересно проследить сходства и различия между ЭВМ и нервной системой.

Сходства.

1. Работа по принципу «все или ничего» на основе электрических потенциалов.

2. Переработка энергии в информацию (ЭВМ потребляет гораздо больше энергии).

3. Способность к обучению.

Различия.

1. В мозгу, в отличие от ЭВМ, ничего не стирается.

2. Организмы состоят из больших белковых молекул, а машины — из малых небелковых молекул.

3. Живые системы более эффективны и приспособляемы.

4. Живые механизмы, как правило, имеют значительно меньшие размеры, чем изготовляемые человеком для аналогичных целей.

5. Машины могут производить и передавать в больших количествах электричество (электрические машины), генерировать короткие волны (радио), а живые организмы не могут.

На основании этого сопоставления можно сделать вывод, что мозг аналогичен управляющему вычислительному устройству, которое можно использовать как его модель.

Дисциплина, изучающая нервную систему живых организмов, получила название нейрофизиологии. Она является переходной между физиологией и психологией. Нейрофизиология изучает процессы передачи информации в нервной системе и строение мозга. Предметом ее исследования служат связи между физиологическими и психическими процессами. «Известно, что повышение температуры почти до физиологических границ облегчает выполнение большей части, если не всех, нейронных процессов», — подчеркивает эту связь Н. Винер[109].

Мозг состоит из серого и белого вещества. Серое вещество — нейроны, белое — нервные волокна, т. е. части аксонов (длинных отростков нейронов). Так как способность к научению у млекопитающих пропорциональна величине больших полушарий, очевидно, что именно они служат местом образования и хранения памяти.

Левое полушарие ведает регуляцией речи, письма, логического мышления, а правое участвует в распознавании и анализе зрительных, музыкальных образов, формы и структуры предметов, в сознательной ориентации в пространстве.

У большинства людей (правшей) лучше развито левое полушарие. Главная функция мозжечка — регулирование нервных механизмов обратной связи, участвующих в целенаправленной двигательной активности.