Продолжение. Предыдущая статья
 Около 90% информации, получаемой человеком из внешнего мира, дает ему зрительная система. Исследования обнаружили, что в этой системе при переносе возбуждения по нервным пучкам сохраняется топологическое соответствие между входами и выходами.
«Зрительный нерв ... содержит около миллиона волокон, каждое из которых начинается в определенной точке ... сетчатки ... Каждое волокно соединено в определенном порядке с ... латеральным коленчатым телом ... и таким образом на коленчатом теле создается ... карта сетчатки». [Хьюбел, 1984, с. 28]
Но оказывается, топология передаваемых сигналов сохраняется не только в зрительном отделе мозга. Такие же наборы связей, соединяющие между собой топографически организованные области, имеются по всей нервной системе.
Идеальная топологическая точность переноса нервных импульсов зарегистрирована в многочисленных нервных пучках, проецирующих одни ансамбли нейронов мозга на другие. Топологическое соответствие не означает равенства или геометрического подобия картины возбуждения на входе и выходе пучка.
| При сохранении топологического соответствия рисунок возбуждения на выходе пучка может быть сплюснут, искривлен или еще более сложно деформирован по отношению ко входному рисунку, но каждый элемент рассматриваемого информационного массива на выходе при этом остается соседствующим с теми же элементами, что и на входе. |
Эта ситуация в чем-то перекликается с описанной нами ранее кариооптикой. Там тоже не соблюдается геометрически точная проекция организма на хроматин ядер. Между ними вклинивается клеточная структура, как сложная и дискретная среда, искажающая распространение волн и вносящая принципиальную дискретность. Однако, наперекор этим искажениям и дискретности, кариооптика надежно обеспечивает волновое управление геномами клеток. Такая ситуация вообще характерна для живой материи, имеющей неточные геометрические формы и дискретную организацию. Не мешает же нам, например, дискретность и геометрическая неправильность нашего зрения, строящего картину по сигналам отдельных, неравномерно расположенных колбочек и палочек — мы даже не замечаем этих искажений и дискретности!
Возникновение мозга в ходе эволюции одновременно и повысило, и понизило точность организации нервной системы. С одной стороны, нервные системы простых животных (коловратки, аскариды, виноградной улитки, аплизии и др.) имеют в каждом случае строго одинаковую схему нейронной сети, точно повторяющуюся для каждого из видов от особи к особи. По сравнению с мозгом, такие нервные системы обладают неизмеримо более высоким уровнем детерминированности клеточной структуры.
| А вот строение мозга человека более вариабельно, в значительной степени хаотично, описывается лишь в вероятностных терминах — точное описание для него вообще неприменимо. |
Даже очень малые фрагменты схемы соединения нейронов мозга у разных особей различны.
С появлением мозга изменчивость нейронной структуры повысилась скачкообразно. Антропологи отмечают яркие анатомические отличия мозга разных людей — изменчивость борозд и извилин (в том числе и самых крупных) на поверхности полушарий большого мозга так велика, что, как уже говорилось, нельзя найти не только двух одинаковых экземпляров мозга, но и двух полушарий у одного индивида, рисунки которых совпадали бы.
С другой стороны, на фоне общего снижения точности строения нервной системы при переходе к мозгу возник совершенно новый тип точной организации — идеально точное топологическое соответствие входов и выходов пучков нервных волокон при переносе информационных массивов.
Чтобы оценить, как непросто обеспечить топологическую точность переноса картины возбуждения, вспомним, например, насколько сложен путь сигналов к мозгу, например, от задней конечности млекопитающего.
| Нерв, иннервирующий конечность, хитро обходит мышцы и суставы, существенно деформируется при движениях конечности и при механических нагрузках, передает эстафету другим нейронам в спинном мозге, но нигде не нарушает топологию переноса нервных импульсов! |
Ситуация на грани фантастики. Но при том абсолютно реальная.
Появление в организме животного (вместе с мозгом) топологически точной организации передачи нервных импульсов (причем на фоне снижения точности подавляющей части нервной системы) свидетельствует об исключительной важности топологии сенсорных сигналов для физиологии мышления. Из этого факта следуют соответствующие выводы.
Информация передается в виде образов
С позиций КНГ (концепции нейроголографии), причиной появления в мозге топологически точных структур стал переход к использованию сенсорной информации в виде двумерных узоров нервного возбуждения или, как говорят кибернетики, в виде топологически организованных двумерных информационных массивов. Отсюда становится сразу же понятна бесплодность попыток расшифровки импульсации отдельного нейрона — это столь же «продуктивно» как пытаться расшифровать печатаемый текст по сигналу одной из многих форсунок струйного принтера. Отныне будем называть двумерный массив (узор) распределения нервного возбуждения «образом».
Сенсорная информация представлена в виде образов не только в зрительной системе — исследования показали, что и остальные 10% информации, приходящие от других сенсоров, мозг получает в виде образов [Сомьен, 1975].
| На самом же деле информация представлена в виде образов не только на входе мозга, но и вообще на всех этапах мышления. |
И этот факт проявился в топологической упорядоченности связей нейронов на всех уровнях мозга.
Как представлена сенсорная информация в слуховой системе, второй по информативности после зрительной? Каким образом нервное волокно доносит до мозга информацию о тонах свыше 10000 Герц, если частота нервных импульсов в нейроне не превышает 300 имп/с? Абсурд? Нет, ответ прост — каждый нейрон, в зависимости от своего расположения в пучке волокон слухового нерва, несет данные об определенной высоте воспринимаемого тона, так что сложная звуковая картина внешнего мира трансформируется в некий узор распределения нервного возбуждения.
Именно этим объясняются неудачи электродного протезирования слуха (т.е. имплантации электродов в улитку человека) в случаях использования единственного электрода или небольшого числа (9-12) электродов — в подобных экспериментах мозг может различать столько высот звука, сколько стимулирующих электродов имплантировано в улитку, и не более.
О слуховой системе пишут:
«Перевод частотной размерности в пространственную, начавшись в улитке, завершается в коре ... Неискаженная тонотопическая организация ... частот ... была обнаружена в кохлеарном ядре ... Нерв связывает отдельные участки улитки с кохлеарным ядром пространственно упорядоченным образом». [Сомьен, 1975]
Легко понять, что и тактильная (т.е. осязательная) информация организована в виде двумерного узора возбуждения. Это — наиболее естественный способ представления и передачи информации от разных участков поверхности нашего тела. Намного труднее понять, что в виде узоров передается даже информация от органов обоняния. Но исследования показали, что каждая из чувствительных клеток обонятельной луковицы реагирует на восприятие только одного типа молекул пахучего вещества, так что при восприятии сложного запаха на чувствительной поверхности луковицы тоже образуется двумерный узор распределения возбужденных клеток — данный образ и анализируется мозгом.
Вероятно, этим и объясняется тот факт, что наиболее изысканные духи являются смесью большого числа разных пахучих веществ. Смесь определяет распределение возбужденных обонятельных клеток, и мозг, анализируя запах, каким-то способом оценивает «красоту» предъявленного ему образа.
«Расшифровка топологического представительства в различных ядрах и слоях мозга точек тела, полей сетчатки, звуковых тонов, различных запахов, обнаружение упорядоченных проекций неизвестной природы явились крупнейшим достижением последних лет ... Широкое распространение топически упорядоченных структур является принципиальной особенностью нервной системы животных, обладающих мозгом». [Оленев, 1987]
Продолжение | 
