ЭВМ и живой организм

Его существование мыслилось в связи с необходимостью сличать результаты действия с результатами афферентного синтеза.

Однако сформулировать еще не значит доказать. Нужно было подтвердить существование этого весьма предположительного механизма, нужно было выяснить его устройство.

С этой целью специальные наблюдения были произведены на людях.

В то время, когда мясом в кормушке собаки подменяли сухари (1932 г.), еще не существовало ни кибернетики, ни бионики. Не возникло еще и проблемы предвидения. Поэтому встреченное новое физиологическое явление было названо «заготовленным возбуждением».

18 лет спустя, после ряда новых опытов, это явление было изучено еще глубже и названо «опережающим возбуждением». Тогда уже была возможность применить новейшую аппаратуру и измерять электрические токи, возникающие в человеческом мозге – в частности, при возбуждениях, опережающих течение событий.

Опыт поставили таким образом. Регистрировались биотоки мозга, появляющиеся при воздействии на человека тремя последовательными раздражителями «звонок – сирена – свет». После длительной тренировки последовательность этого ряда воздействий была изменена: вместо света внезапно был опять включен звонок. А мозг реагировал на повторный звуковой сигнал так же, как на свет. Из этого следовало, что возбуждение пришло в зрительную область раньше, чем туда мог прийти внешний раздражитель.

Стало очевидным, что при организации цепи раздражений возбуждение распространяется по мозгу от пункта к пункту гораздо более быстро, чем сами реальные, последовательно появляющиеся внешние раздражители. Возбуждение опережает реальный раздражитель, который должен еще только в будущем подействовать на центральную нервную систему, и занимает те области мозга, которые он в будущем должен возбудить. Так возникла идея о приспособительной роли возбуждений, названных «опережающим возбуждением».

Способность нервной системы создать цепь опережающих возбуждений является древней основой, на которой развивается условный рефлекс и любое предсказание, или «прогнозирование», будущих явлений. Стала ясна и ориентировочно-исследовательская реакция животного на подмен сухарей мясом. Она могла возникнуть только потому, что возбуждение от условного раздражителя, сигнализирующего вполне определенные вкусовые ощущения, развивается в тех клетках, где оно должно появиться лишь в будущем, то есть в момент поедания пищи. Между тем, признаки мяса оказались несовпадающими с этими «заготовленными возбуждениями».

Принцип развития опережающих возбуждений является следствием свойств нервной ткани и потому имеет место всюду, где возникает необходимость, выражаясь языком И. П. Павлова, «предупредительной реакции». Практически он «предсказывает» вероятные результаты действия при данном решении и данной цели действия. Вместе с тем комплекс возбуждений, в котором закодированы свойства будущих результатов, полностью обеспечивает сопоставление полученных результатов с тем, что задано, или с совокупностью признаков данной ситуации. Механизм «акцептора действия» имеет универсальное распространение, и вряд ли возможен какой-либо даже самый простой акт (будь то акт поведения или чисто физиологический процесс) без предварительного его формирования.

Однако все это еще не дает ответа на вопрос о конкретном устройстве механизма, который обеспечивает предсказание результатов и их сличение с реально получаемыми сведениями.

Для его изучения была избрана система дыхания. Достоинства и удобства ее как объекта исследования очевидны. Система дыхания характеризуется значительно упрощенным афферентным синтезом по сравнению даже с самым простым актом поведения. Сопоставив мотивацию, обстановку, сигнал и память в случае, когда человек идет выпить стакан воды, с мотивацией, обстановкой, сигналом и памятью при дыхании, мы ясно видим, что в первом случае число возможных вариантов поступка, число «степеней свободы» человека неизмеримо больше. В самом деле, если дыхание мотивируется только необходимостью воздухообмена в легких, то наряду с мотивом «жажды» у человека может быть еще множество других желаний, которые усложняют картину его психической деятельности. То же самое положение и в других составных частях афферентного синтеза.

Словом, процесс дыхания прост с точки зрения психической деятельности да вдобавок и хорошо изучен физиологически.

Был поставлен опыт. На пути распространения команд от мозга к органам дыхания (на диафрагмальном нерве) было поставлено специальное электронное устройство. Задача этого электронного устройства состояла в том, чтобы расшифровать сигналы, поступающие по нерву, и превратить их в команду для специального аппарата искусственного дыхания (аппарат искусственного дыхания, естественно, выполнял в данном случае функции легких). Благодаря такому способу преобразования естественной команды дыхательного центра, прибор искусственного дыхания становился самоуправляемым – в точном соответствии с запросами организма. Весь процесс забора воздуха в этой установке управлялся самим «дыхательным центром» мозга, то есть точно так же, как и в обычной ситуации.

Такой способ самоуправляемого искусственного дыхания позволяет самому организму выбирать наиболее благоприятный для его окислительных процессов режим дыхательной деятельности. Это, естественно, может представить большой интерес для практических целей в медицине.

Однако нас сейчас интересует не эта сторона дела. Для изучения проблемы «акцептора действия» важна возможность «рассогласовывать» команды, посылаемые мозгом и передаваемые электронным устройством.

Рассогласование производилось следующим образом. Получив команду от мозга забрать, скажем, 500 кубических сантиметров воздуха, электронное устройство уменьшало эту цифру до 300 и ее-то передавало аппарату искусственного дыхания. В соответствии с измененной командой в легкие поступало воздуха на 200 кубических сантиметров меньше, чем «запрашивал» мозг. Естественно, сведения о таком уменьшении дозы мгновенно поступали от легких к мозговому дыхательному центру. Как прореагирует он на это внезапное «рассогласование», на это несоответствие между решением и истинной его реализацией?

Опыт показал, что, получив информацию от легкого только о частичном выполнении приказа, дыхательный центр мозга немедленно реагирует на это увеличением запроса с 500 кубических сантиметров до, скажем, 700.

Такая быстрая и точная реакция дыхательного центра на информацию с периферии о внезапно сниженном результате имеет свои причины. Она может возникнуть только в том случае, если одновременно с посылкой команды легким в дыхательном центре создается и нервный комплекс, способный проверить соответствие будущих результатов исходному решению, то есть акцептор действия.

Будь дело иначе, получай мозг команду о нехватке кислорода, например, по изменению состава крови, его реакция не была бы столь быстрой и точной.

Здесь же следует обратить внимание на одну важную деталь. Как сказали бы кибернетики, информация о результатах подается здесь «в другом коде», нежели она «записана» в акцепторе действия. Нужно сказать, что организм вообще с поразительной легкостью проводит перекодировку сигналов, значительно превосходя в этом ныне существующие устройства. Тут лежит одна из интереснейших областей поисков для конструкторов будущих электронно-вычислительных машин.

Возвращаясь к нашей теме, можно констатировать существование некоторой универсальной закономерности в работе мозга, которая, по-видимому, относится как к актам поведения, так и к физиологическим актам.

Эту закономерность можно сформулировать следующим образом: во всех случаях посылки мозгом возбуждений к рабочим аппаратам одновременно с «командой» формируется некоторая модель, способная предвосхитить параметры будущих результатов и сличить в конце действия это предсказание с параметрами истинных результатов.

Особенное значение эта закономерность имеет в случае сложных актов поведения человека. Здесь могут быть поставлены самые разные цели – и большие, и малые. Всюду акцептор действия, формирующийся в момент принятия решения, определяет степень совпадения между задуманным и полученным. Не претендуя на точность определения, можно сказать, что каждый из нас состоит как бы из двух индивидуумов – один действует, а другой поглядывает и поправляет.

Предсказание результатов действия является универсальной функцией мозга, предупреждающей всякого рода «ошибки», то есть свершение действий, не соответствующих поставленной организмом цели.