Реферат: Синергетика и мозг
Реферат: Синергетика и мозг
В последние десятилетия широкое применение в научном познании получили весьма общие междисциплинарные концепции и методы исследования, которые дают возможность отобразить закономерности, свойственные широкому классу взаимосвязанных явлений и процессов. К ним относятся в первую очередь системный метод и многочисленные его приложения, в том числе и кибернетика, как общая теория управления в технических, живых и социально-экономических системах. Использование идей и приемов исследования, разработанных в теории систем и кибернетике, позволило по-новому взглянуть на многие механизмы функционирования и развития живых систем. Достаточно отметить, что на этой основе удалось понять и объяснить многие особенности регуляции жизнедеятельности, в частности механизмы гомеостаза, а также расшифровать структуру генетического кода.
Менее успешными оказались попытки применения кибернетических идей для объяснения принципов самоорганизации и эволюции живых систем, поскольку эти идеи в основном ориентировались на функционирование хотя и весьма сложных технических систем, но организованных человеком. Поэтому о подлинной самоорганизации в данном случае вряд ли можно было говорить. Возникновение синергетики, как новой концепции самоорганизации, коренным образом изменило это положение. Во-первых, в рамках новой концепции установлено, что при определенных условиях процессы самоорганизации могут происходить уже на уровне открытых физико-химических систем, находящихся достаточно далеко от точки термодинамического равновесия.
Во-вторых, эволюция, или развитие, систем различной природы непосредственно зависит именно от уровня их самоорганизации. Чем выше такой уровень, тем большему количеству условий должна удовлетворять система. Если для гидродинамических, метеорологических и физических систем необходимыми условиями являются их открытый характер, т.е. способность обмениваться с внешней средой веществом и энергией, а также достаточная удаленность от равновесия, то уже в химических системах важнейшим фактором выступают автокаталитические реакции, а для самых простейших живых систем решающую роль начинают играть процессы самообновления и некоторые другие.
В-третьих, синергетика проясняет роль процессов самоорганизации не только в эволюции живых систем, но и в эволюции глобального характера, начиная от возникновения элементарных частиц, атомов и молекул и кончая образованием гигантских космических систем и галактик, с одной стороны, и, с другой - от одноклеточных организмов до такой сложнейшей живой системы, как мозг.
Идеи и концепции синергетики не только позволяют в новом свете увидеть структурно-функциональную организацию и деятельность мозга, но наметить новые подходы к изучению принципов, закономерностей и механизмов этой деятельности. В то же время плодотворность синергетических подходов к изучению мозга во многом определяется уже сложившимся пониманием основных принципов и закономерностей мозговой деятельности. Один из важнейших вопросов, которые необходимо рассмотреть при использовании идей синергетики, состоит в определении соотношений процессов организации и самоорганизации в отражательной, управляющей и прогнозирующей деятельности мозга. Принято считать, что процессы организации определяются внешними по отношению к системе (мозгу) воздействиями, в то время как процессы самоорганизации протекают без таких воздействии, являясь всецело внутренними процессами. Из такого понимания вытекает, что ответы мозга на внешние воздействия реализуются на основе процессов организации, а внутренняя активность мозга осуществляется на основе процессов самоорганизации. Отсюда следует, что выяснение соотношений процессов организации и самоорганизации связано с оценкой соотношения реактивности и активности в деятельности мозга.
Хорошо известно, что долгое время проблема соотношения активности и реактивности решалась на альтернативной основе. Однако, более глубокое проникновение в сущность механизмов мозговой деятельности, использование современных философски-методологических и общенаучных положений убедительно показало несостоятельность альтернативного подхода к проблеме активность - реактивность. Современное понимание этой ключевой проблемы исходит из недопустимости абсолютизации моментов активности и реактивности, их противопоставления друг другу. В действительности активность мозговой отражательной, прогнозирующей и управляющей деятельности содержит моменты реактивности, и, соответственно, реактивные составляющие мозговой деятельности непременно содержат активное начало. При этом понимание единства активности и реактивности в мозговой деятельности зиждется на историческом подходе к этой проблеме. Это прекрасно понимал, в частности, А.А.Ухтомский, мысли которого по этому поводу и сегодня не утратили своего значения. Пониманием активности субстрата как реакции «... не уничтожается спонтанное действие субстрата: оно лишь ставится в определенные границы в его противоположении факторам среды и от этого оно становится более определенным по содержанию и значению.» «Рефлекс, - писал далее А.А.Ухтомский, - рисуется не чисто пассивным передвижением костяного шарика под влиянием полученного им удара извне; так рефлекс мог изображаться, пока надо было подчеркнуть в особенности его мотивировку из среды. Но в полноте своей он представляется встречею во времени двух условий: с одной стороны, деятельности заготовленной или сложившейся в самом субстрате (клетке) за предыдущую его историю, и, с другой стороны, внешних импульсов текущего момента».
Оценивая эти положения А.А.Ухтомского, необходимо подчеркнуть два принципиальных обстоятельства. Понимание активности субстрата не как абсолютной, чистой самоактивности, а как реакции, отнюдь не устраняет активности, а лишь «канализирует» ее: не абсолютная, произвольная активность, а активность в определенных границах в ее противостоянии факторам среды. Все живые организмы - открытые системы, сквозь которые проходят поступающие извне потоки вещества, энергии и информации. Именно эти потоки предопределяют активность живых систем, их жесткую зависимость от внешних факторов. По этой причине любые попытки абсолютизировать, автономизировать активность неправомерны. Активность - не самодовлеющее качество, а результат, момент взаимодействия живой системы и окружающей среды. С другой стороны, ответ мозга - рефлекс - непременно включает и накопленную, и закрепленную историю взаимоотношений особи со средой. Уже одно это обстоятельство - не говоря о других - придает реакции активный характер. Активность и реактивность в деятельности мозга тесно связаны, образуя диалектическое единство. Любые внешние воздействия, которым принадлежит организующая роль, реализуются через внутренние условия, включающие самоорганизацию. Эти внутренние условия резко ограничивают деятельность внешних факторов и глубоко преобразуют их эффекты. Как указывал Гегель: «То, что называется причиной, оказывается здесь, конечно, имеющим другое содержание, чем действие, но это потому, что то, что действует на живое, определяется, изменяется и преобразуется этим живым самостоятельно, ибо живое не дает причине вызвать ее действие, то есть снимает ее как причину». Говоря о внутренних условиях мозговой деятельности, следует иметь в виду, что эти условия не статичны, а представляют собой комплекс текуче-подвижных состояний (процессов) различных мозговых структур. Если эти внутренние условия модифицируют эффекты внешних факторов, то и внешние факторы модифицируют внутренние условия. Тезис о том, что внешнее реализуется через внутренние условия должен быть дополнен положением о том, что внешнее не просто застает определенные внутренние условия, но и модифицирует их. Эти модификации направлены на определенное изменение эффективности мозгового ответа. Складывается определенная кооперация: внешние факторы не просто модифицируют внутренние условия, но модифицируют их строго направленным образом, при котором модификация облегчает организацию адекватной и эффективной ответной реакции. Внешний фактор «заставляет» работать на себя модифицированные им внутренние условия. Иными словами, внешний фактор так изменяет внутреннее состояние, что облегчается кооперация различных мозговых элементов в единую синергетическую систему, формируется кооперативный ответ. Ответ на внешнее воздействие по необходимости «обрастает» продуктами самоорганизации. Реактивность становится активной. Для оценки роли процессов организации и самоорганизации в деятельности мозга важное значение имеют также соотношения между отражением и активностью. Философско-методологическим аспектам этой проблемы посвящена обширная литература.
Характеризуя эти соотношения, Г.А. Давыдова пишет: «Нечто тем более активно, чем более разнообразную и полную (многопараметровую) информацию от окружающей среды оно способно получать и усваивать»3. Отражение и внутренняя активность выступают в неразрешимом единстве, реализуя кооперативные принцип взаимодействия. В свете этих положений содержательность процессов самоорганизации тем выше, чем выше структурно-функциональная организация субстрата и чем выше уровень его отражательной деятельности. Применительно к мозгу это означает, что процессы самоорганизации в нем развертываются на базе высокосодержательной отражательной деятельности.
Идеи синергетики позволяют по-новому оценить взаимодействие элементов и системы в деятельности мозга. Хорошо известно, что элементы, функционируя в составе системы, обладают иными свойствами, чем вне ее. Эти свойства определяются, разумеется, природой элементов, но проявляются лишь при определенных условиях, при включении в систему. Система не «навязывает» элементам чуждые им свойства, а лишь создает условия реализации не проявляющихся в иных условиях свойств. Это общее положение приобретает новое звучание в свете представлений о кооперации элементов в ходе самоорганизации. Кооперация различных элементов, подчас весьма разнородных, возможна на основе какого-то общего их свойства, способствующего их объединению в целостную систему (динамическую структуру). Явления самоорганизации в деятельности мозга основаны, очевидно, на том, что мозг как целое - актуализирует в элементах (клеточные элементы, их микросистемы-модули, функциональные блоки, полушария мозга) наряду с прочими и такие свойства, которые облегчают кооперацию в целостные системы. Таким путем раскрывается важнейший аспект взаимодействия элементов и системы - выявление и актуализация системой свойств элементов, содействующих кооперации. По-видимому, именно в этом состоит сущность одного из важнейших механизмов интегративной деятельности мозга. Наглядной иллюстрацией приобретения элементами таких способствующих кооперации свойств является уравнивание функциональной подвижности - лабильности - нервных элементов, обеспечивающее синхронизацию их активности и формирование рабочих ансамблей.
