медицинский портал медикул.ру

Сегодня 22 июнь 2017 года
Медицинский словарь Медицинские учреждения Медицинские препараты Анатомия человека О сайте




Мед разделы:


Главная страница
Традиционная медицина
Народная медицина
Секреты красоты
Питание и здоровье
Все о мозге человека
Поиск по сайту
Карта сайта


телефоны экстренной помощи






Сложные вычислительные и управляющие функции головного мозга



Сложные вычислительные и управляющие функции головного мозгаМногие автоматические реакции, контролируемые головным мозгом, требуют одновременного управления большим числом различных мышц или иных органов тела. Одни нервные механизмы, задача которых состоит в определении реакции мышц и желез на те или иные постоянно действующие факторы внешней или внутренней среды, функционируют непрерывно; другие (число их весьма велико) осуществляют сложную «разовую» двигательную реакцию, элементы которой согласованы во времени и пространстве и пусковым стимулом для которой служит какой-либо специальный раздражитель. Работа мозжечка представляет Собой пример непрерывной автоматической регуляторной функции, весьма сложной и в то же время точной. Мозжечок образно сравнивали с чем-то вроде личного секретаря больших полушарий мозга. Он, по-видимому, получает общие указания о характере движения, которое по нашей воле должно совершить наше тело, и вырабатывает детальные инструкции, которые должны быть направлены большому числу мышц с целью обеспечить гладкое и уверенное выполнение задачи. Без надлежащего автоматического механизма компенсации небольшое смещение центра тяжести, вызванное поднятием правой руки, вероятно, заставило бы нас упасть. Мозжечок всегда готов к решению такого рода проблем. Он получает от всех мышц тела сигналы, сообщающие об их удлинении или сокращении, и дополняет эту информацию данными, непрерывно поступающими по нервным волокнам от отолитов и полукружных каналов, т. е. данными о положении головы и, в случае ее вращательного движения — о скорости этого движения. Хотя сложные вычислительные операции, с помощью которых мозжечок достигает динамической стабилизации тела во время различных движений, еще далеко не ясны, они, по-видимому, связаны с характерной картиной электрических волн частотой от 200 до 400 герц. Эти электрические волны направляются в другие отделы головного мозга, где они накладываются на низкочастотные сигналы, характерные для внемозжечковых сенсорных и двигательных нейронов. В вычислительной технике, по-видимому, можно найти хорошие аналогии действию мозжечка. Например, в электронном вычислительном устройстве, контролирующем полет самолета или управляемого снаряда, обычно используется схема, в которой детальная, непрерывно осуществляемая стабилизация полета отделена от функции общего навигационного управления. В такой схеме сигналы, предназначенные для управления рулями, дефлекторами ракетных сопел или иными «мышечными» органами, необходимыми для поддержания стабильного курса, вырабатываются в специальной вычислительной аппаратуре, решающей соответствующую систему уравнений на основе данных, получаемых от различных входных устройств (гироскопических стабилизаторов, акселерометров, гироскопических навигационных приборов и пр.). Эти устройства служат эквивалентами отолитов, полукружных каналов и рецепторов мышечного сокращения, а сама динамическая стабилизирующая подсистема представляется нам электронным аналогом мозжечка. В устройстве для автоматического управления самолетом или снарядом общая навигационная инструкция, необходимая для поворота, ускорения или замедления полета и т. п., вырабатывается на основе «сенсорных» данных, совершенно обособленных от только что описанных стабилизирующих входов. Эта навигационная инструкция служит направляющим или отклоняющим сигналом, который, накладываясь на стабилизирующие («мозжечковые») входы, приводит к желательному изменению курса на фоне плавного, непрерывного контроля со стороны динамической стабилизирующей подсистемы. Стабилизирующие механизмы, конструируемые инженерами, содержат весьма сложные вычислительные схемы, отличающиеся высокой точностью. Есть все основания полагать, что эффективная, координированная работа десятков мышц при ходьбе, вставании и т. п. также требует от вычислительных механизмов головного мозга выполнения операций, эквивалентных решению математических уравнений, содержащих много членов, каждый из которых должен определяться и преобразовываться со значительной степенью точности. Нетрудно найти и другие примеры сложных координированных форм мышечной активности, осуществляемой под непрерывным автоматическим контролем головного мозга. В процессе дыхания участвует более 90 мышц, сокращение и расслабление которых происходит в надлежащем ритме под действием электрических импульсов от головного мозга; передачей этих импульсов занято свыше тысячи нервных волокон. Необычайно сложен и процесс глотания пищи. Действие мышц диафрагмы и языка должно быть синхронизировано. В нужный момент мягкое нёбо должно быть оттянуто назад для закрытия прохода в носовую полость, хрящи гортани должны приподняться и закрыть вход в трахею, а надгортанник — опуститься и освободить путь пищевому комку. И даже тогда, когда скучающий читатель просто подносит руку ко рту, чтобы подавить зевок, головному мозгу приходится посылать точно согласованные управляющие сигналы для синхронизации сокращений 58 различных мышц, определяющих движение и положение 32 костей пальцев и руки, не говоря уже об участии многих мышц лица (всего их 31), изменяющих его выражение. Значительный интерес представляет еще один тип рефлекса, контролируемого головным мозгом, при котором одиночный сенсорный стимул приводит к сложной последовательности двигательных актов, согласованных между собой в пространстве и во времени. Такие рефлексы очень важны для нашего здоровья и благополучия. Кроме того, на их примере мы впервые убедимся в том, что в головном мозгу, по-видимому, хранятся программы, или стандартные инструкции, для работы мышц и желез, которые, подобно программам, заложенным в электронные цифровые вычислительные машины, автоматически вступают в действие при появлении на входе определенного сочетания раздражителей. Всем нам хорошо знаком рефлекс «вздрагивания». Он может быть вызван внезапным, неожиданным громким звуком. Наши глаза зажмуриваются, голова втягивается в плечи, колени подгибаются, а локти прижимаются к бокам. Более медленно, но так же автоматически протекает, например, рвотный рефлекс у кошек. Рвота может быть вызвана щекотанием в горле, попаданием в желудок испорченной пищи или внутривенным введением апоморфина. Любой из этих раздражителей немедленно и автоматически приводит к одной и той же цепи событий: животное принимает характерную позу и открывает рот, выдох задерживается и вместо него происходит глубокий вдох, кровяное давление падает, сокращения сердца замедляются; затем происходит выделение слюны, определенные мышцы расслабляются, в то время как другие сокращаются, и начинается рвота. Таким образом, при этих сложных «программированных» рефлексах, управляемых головным мозгом, одно лишь появление определенного сенсорного раздражителя отвлекает множество независимо функционирующих клеток тела от их текущей организованной деятельности и мобилизует их, как единую систему, на выполнение общей задачи. Этот высоко-упорядоченный комплекс реакций характеризуется точным согласованием отдельных его частей в пространстве и времени и совершается без какого-либо произвольного стимула со стороны животного. В гл. 5 мы рассмотрим данные о том, что такого рода заложенные в мозгу программы реакций, важные для здоровья и благополучия как кошек, так и людей, поразительно широко используются в различных формах поведения и у низших животных.

Ключевые слова: Сложные вычислительные и управляющие функции головного мозга
Опубликовано: 2013-10-07 11:45:38


Словарик заболеваний:

Балактидиаз

Арахноидит

Аборт самопроизвольный

Адреногенитальный синдром

Боковой амиотрофический склероз





Поиск:




Medicul.ru (c) 2006-2017 все права защищены.