Умберто Матурана - Древо познания

Обычно структурное изменение нервной системы не влечет за собой радикальной перестройки всей системы связей. В целом связи системы инвариантны, и, как правило, они одинаковы у всех особей одного вида. При формировании взрослой особи из оплодотворенной зиготы, в процессе развития и клеточной дифференциации, по мере увеличения числа нейронов они начинают ветвиться и соединяться в соответствии со структурой, присущей данному виду. Как именно происходит этот процесс уникальной локальной детерминации — одна из интереснейших загадок современной биологии.

Где же происходят структурные изменения, если не в линиях связи? Ответ в том, что структурные изменения действительно происходят, но не в соединениях, которые объединяют группы нейронов, a в локальных характеристиках таких соединений. Иначе говоря, изменения происходят в конечных разветвлениях и в синапсах. Там молекулярные изменения приводят к изменениям в эффективности синаптических взаимодействий, которые могут существенно сказвться нв функционировании всей нейронной сети

В качестве примера рассмотрим следующий эксперимент. Найдем одну из больших мышц, двигающих ногой мыши, выделим нерв, идущий к этой мышце от спинного мозгв, и перережем его, а звтем дадим животному оправиться после перенесенной операции. При вскрытии прооперированной мыши мы обнаружим, что мышца, к которой подходил перерезанный нерв, атрофировалась и сталв короче, хотя кровоснабжение и питание мышцы остввались без изменений. Все, что мы сделали — прервали электрический и химический транспорт, обычно существующий между мышцей и подходящим к ней нервом. Если мы дадим нерву вырасти снова и иннервировать мышцу, то она восстановится и втрофия исчезнет. Другие эксперименты показывают, что нечто подобное наблюдается между большинством (если не всеми) элементами, образующими нервную систему. Уровень активности и химический транспорт между двумя клетками, в данном случае мышечным волокном и нейроном, модулируют эффективность и способ взаимодействия между ними в процессе их непрерывного изменения. Перерезвв нерв, мы продемонстрировали эту динамическую особенность весьма наглядно.

Пластичность нервной системы состоит в том, что нейроны вовсе не связаны между собой подобно проводам со штепселями и соединительными гнездами на концах. Места взаимодействия между клетками являются зонами тонкого динамического баланса, модулируемого большим числом элементов, запускающих локальные структурные изменения. Эти элементы возникают в результате активности соприкасающихся клеток и других клеток, продукты жизнедеятельности которых выделяются в кровоток и омывают нейроны. И все зто — часть динамики взаимодействий организма с окружающей его средой.

Мозг и компьютер

Интересно отметить, что операциональная амкнугость нервной системы свидетельствует о том. что принцип ее фун «циоми; оични- не укладывается в рамки ни одной из двух крайностей — ни репрезентационалистской, ни со-ипсистской.

Он не может быть солипсистским потому, го, будучи составной частью организации нервной системы, участвует во взаимодействиях нервной системы с окружающей средой. Эти взаимодействия непрерывно вызывают н нервной системе структурные изменения, которые модулируют ее динамику состояний. Именно этим объясняется, почему мы как наблюдатели, как правило считаем поведение ЖИВОТНЫХ COO· пт,»вукчдим обС»'*П*?ЛЮ:44М и почему живо» ны» не ведут себя гак, как если ' >ы они не зависили от окружающей среды. Так |роисходит потому, что для функционирова-|ия нервной системы не существует внутрен-чего или внешнего мира, оно всецело сосредоточено на поддержании корреляций, которые непрерывно изменяются (как показания приборов в рубке подводной лодки из приведенного нами примера).

Принцип работы нервной системы не может быть и Р*лриж»«тт11|и0мвт «с1ским, поскольку при каждом, имеьно структурное состояние нервной системы опредвлио \ какие возмущения возможны и какие измене НИЯ МОГуТ ИХ Поэтому было бы ошибочным утверждать будто нервная система имеет входы или выходы в традиционном смысле. Это означало бы, что такие входы или выходы являются составной частью определения системы, как в случае компьютера или других машин, '.пргекти^ «лммых и построенных Такой подход вполне разумен, если мы имеем дело со спроектированной кем-то машиной, основная <���п6о*«юс которой заключается в способе нашего взаимодействие с ней. Но нервную систему (или организм) никто не проектировал; она возникла в результате филогенетического дрейфа единств и сосредоточена на их с σΝ: греми.*«динамике состояний Следовательно, нервную систему необходимо рассматривать как единство, определяемое своими внутренними отношениями, в котором взаимодействия вступают в игру только через модуляцию ее структурной динамики, — т. е. как единицу С операциональной замкнутостью. Иначе говоря. нервная система отнюдь не выбирает «информацию» из окружающей среды вопреки часто встречающемуся утверждению. Наоборот, нервная система создает мир, указывая, какие паттерны окружающей среды могут считаться возмущениями и какие изменена · * чбу*/л «т их в организме. Широко известная «м. называющая мозг «устройством, занимающимся обработкой информации-, не только сомнительна, но и заведомо неверна.

Неизвестно ни одной нервной системы, которая бы в той или иной степени не обладала пластичностью. Но у некоторых организмов, например, у насекомых, пластичность гораздо более ограничена, отчасти потому, что зти организмы меньше по своим размерам и обладают меньшим числом нейронов Феномен структурного изменения особенно ярко проявляется у позвоночных, в частности, у млекопитающих. Можно сказвть, что не существует таких взаимодействий и таких связей, которые не влияли бы на функционирование нервной системы в результате вызванных в ней структурных изменений. В частности, мы, человеческие существа, изменяемся под воздействием любого жизненного опыта, хотя иногда эти изменения не очень заметны.

Все это стало известно главным образом из наблюдений за поведением. В настоящее время у нас ьег ясной картины структурных изменений в нервной системе позвоночных, имеющих отношение к пластичности. Нет у нас и четкого описания того, каким образом постоянная трансформация способа нейронного взаимодействия (происходящая в ходе онтогенетического структурного дрейфа организма) связана с сиюминутным поведением. Сегодня это одна из наиболее важных областей исследования в нейробиологии.

Но какими бы ни были точные механизмы, которые участвуют вэтой постоянной микроскопической трансформации входе взаимодействий организма, такие изменения никогда нельзя локапизовывать или рассматривать как нечто присущее жизненному опыту конкретного индивидуума (например, никому не удастся найти в голове собаки запись ее клички). Это невозможно прежде всего потому, что структурные изменения, вызываемые в нервной системе, всегда рассредоточены го нейронной сети вследствие изменений ее относительной активности; и во-вторых, потому, что поведение собаки, откликающейся на свою кличку, есть производимое наблюдателем описание некоторых действий, порождаемых теми или иными сенсомо-торными паттернами, функционирующими в пределах практически всей нервной системы.