Диктатура или демократия: как нервная система контролирует ваше поведение? — «наука»
Популярная наука
Как устройство нейронов и нашего мозга разрешает каждому из нас выбирать личную манеру поведения? Ученые в далеком прошлом применяют метафору правительства, дабы растолковать, как, с их точки зрения, действует нервная совокупность при принятии ответов. Трудится ли она по принципу народовластия, как в Англии на референдуме по Брекситу?
Либо по законам диктатуры, как в Северной Корее, в то время, когда ее фаворит приказывает запустить ракету? Либо в ней соперничает за контроль пара фракций, как у турецких военных? Либо все устроено как-то в противном случае?
В первой половине 90-ых годов XIX века психолог Уильям Джеймс утверждал, что в каждом из нас «существует… центральная либо основная [нервная клетка], с которой связано отечественное сознание». Но в первой половине 40-ых годов двадцатого века Нобелевский лауреат и физиолог господин Чарльз Шеррингтон выразил несогласие с утверждением о существовании одной-единственной основной нервной клетки, полагая, что нервная совокупность представляет собой «в миллионы раз громадную народовластие, в которой любая единица — это клетка».
Так кто же был прав?
По этическим обстоятельствам мы редко можем замечать отдельные клетки мозга здорового человека. Но возможно вскрывать клеточный механизм многих нечеловекоподобных животных. Как я говорю с собственной книге «Определяющее поведение» («Governing behavior»), на протяжении опытов был распознан множество механизмов принятия ответов в нервных совокупностях: от диктатуры до демократии и олигархии.
Нейронная диктатура
В некоторых типах поведения одна нервная клетка действует как диктатор, запуская множество перемещений при помощи электрических сигналов, каковые она применяет как сообщения. (Мы, нейробиологи, именуем такие сигналы потенциалами действия, либо спайками). Представьте себе, что вы прикоснулись хвост краба: один спайк в латеральном огромном нейроне провоцирует стремительный удар хвоста, что заставляет животное быстро встать вверх, избежав вероятной опасности. Эти перемещения происходят приблизительно через одну сотую секунды по окончании прикосновения.
Совершенно верно так же единственный спайк в огромной маутнеровской клетке в мозге рыбы заставляет ее сделать резкое перемещение, разрешающее уйти от опасности и уплыть в надежное укрытие. (Это единственный доказанный «командный нейрон» у позвоночного).
Любой из этих нейронов-диктаторов необычно громадного размера, в особенности его аксон, долгая узкая часть клетки, передающая спайки на долгие расстояния. Любой нейрон-диктатор находится в самом верху иерархии, он объединяет сигналы от различных сенсорных нейронов и передает команды большим группам подчиненных нейронов, вызывающих со своей стороны сокращения мышц.
Такая клеточная диктатура — простое явление при реакции на опасность (побегах), особенно у беспозвоночных. Нейроны-диктаторы кроме этого осуществляют контроль другие виды перемещений, каковые в базе собственной всегда неизменны, — к примеру, стрекот сверчка.
Командный подход
Но клетки-диктаторы — это еще не все. Крабы смогут ударить хвостом и в противном случае: при помощи маленькой группы вторых нейронов, каковые действуют по принципу олигархии.
Эти «негигантские» побеги весьма похожи на те, что позваны огромными нейронами, но они запускаются мало позднее и допускают громадную вариативность в подробностях. Так, в то время, когда краб осознаёт, что он в опасности, и ему дается больше времени на реакцию, он в большинстве случаев прибегает к помощи олигархов, а не диктатора.
Совершенно верно таким же образом, в случае если маутнеровская клетка рыбы погибла, животное все равно может избегать страшных обстановок. Рыба может скоро выполнять нужные для побега перемещения, применяя маленький комплект вторых нейронов, но эти перемещения запускаются не так скоро.
Эта избыточность в полной мере осмысленна: было бы через чур рискованно доверять побег от хищника одному нейрону, не обеспечив его помощью, поскольку любое его повреждение либо нарушение в его работе стало бы смертельной угрозой для животного. Исходя из этого эволюция обеспечила различные методы запуска механизмов побега.
Нейронная олигархия может кроме этого употребляться при отечественном восприятии большого уровня, к примеру, при узнавании лица человека.
Большая часть побеждает
Во множестве вторых видов поведения, но, нервные совокупности принимают решения, прибегая к чему-то наподобие той самой демократии, о которой сказал Шеррингтон.
К примеру, в то время, когда мартышка тянется к какому-то предмету, многие нейроны в двигательной области коры ее головного мозга генерируют спайки. Любой нейрон дает импульс перемещений в различных направлениях, но у каждого имеется одно заданное, главное направление.
Ученые высказали предположение, что любой из нейронов в определенной степени участвует во всех перемещениях, но громаднейший его потенциал выражается в его заданном направлении. Дабы доказать это, они следили за различными нейронами и произвели последовательность вычислений.
Ученые оценили уровень спайков в нескольких нейронах, в то время, когда мартышка тянулась к нескольким целям. После этого для каждой заданной цели они обозначили нейрон при помощи вектора, его стрелка показывает заданное направление нейрона (в то время, когда его спайк достигает пика), а протяженность показывает интенсивность спайка для каждой конкретной цели. Результаты были подсчитаны (среднее значение для каждого вектора), и ученые взяли возможность правильного прогноза результата перемещений, исходя из отправляемых нейронами сигналов.
Это напоминает выборы среди нейронов, в которых кое-какие нейроны голосуют чаще, чем другие. Пример наглядно представлен на схеме. Бледные фиолетовые линии представляют собой «голоса» в пользу перемещений отдельных нейронов.
Оранжевая линия («вектор населения») показывает их суммированное направление. Желтая линия — настоящее направление перемещения, которое очень похоже на прогноз вектора населения. Ученые назвали это кодированием населения.
Из-за чего нервничает русский власть?
Апостроф14.09.2015Всю землю на нервах
The Financial Times29.12.2015Как также попадает в ваш мозг
Wired Magazine13.07.2016
В поведении некоторых животных возможно протестировать народовластие нервной совокупности, нарушив движение выборов. К примеру, мартышки (и люди) делают перемещения, каковые именуются «саккады» — стремительный переход глаз с одного фокуса на другой. Саккады провоцируют нейроны в той части мозга, которая именуется верхний холмик.
Как в примере с мартышкой, в этих нейронах появляются спайки при различных саккадах, но самые интенсивные спайки вызывают заданное направление и расстояние.
В случае если одна часть верхнего холмика находится под наркозом (лишая избирательных прав некоторых избирателей), все саккады уходят с расстояния и направления, которым отдавали предпочтение умолкшие избиратели. Выборы были сфальсифицированы.
Манипуляция с одноклеточными продемонстрировала, что пиявки также выполняют собственные выборы. Пиявки изгибают тела, избегая контакта с кожей. Это перемещение определяется коллективными действиями маленького количества нейронов, кое-какие из которых голосовали за результат, а другие — за второй (но большая часть победило).
В случае если к пиявке прикоснуться сверху, она отклоняется от прикосновения. В случае если нейрон, в большинстве случаев реагирующий на прикосновения снизу, стимулируется электричеством, пиявка будет изгибаться примерно в противоположном направлении (на схеме посередине). В случае если электростимуляция и прикосновение происходят в один момент, пиявка выгибается в промежуточном направлении (на схеме справа).
Таковой финал не идет ни в пользу одного, ни в пользу другого источника стимула, но таковы результаты выборов, — достигается собственного рода компромисс между двумя крайностями. Как словно бы члены политической партии планируют, дабы создать собственную программу. Учитывая жажды различных сторон в партии, возможно будет достигнуть компромисса где-то на половине пути.
Демонстрировались и другие бессчётные примеры нейронных народовластий. Народовластием определяется то, что мы видим, слышим, ощущаем, обоняем, от дрозофил и сверчков до людей. К примеру, мы принимаем цвет благодаря пропорциональному голосованию трех видов фоторецепторов, соответствующих любой собственной длине световой волны, как предположил в 1802 г. врач и физик Томас Янг.
Одно из преимуществ нейронных народовластий — в том, что непостоянство в спайках каждого из нейронов уравновешивается в голосовании, исходя из этого движения и восприятие, в действительности, значительно более правильны, чем если бы они зависели от одного либо нескольких нейронов. К тому же, в случае если кое-какие нейроны оказываются повреждены, остается большое количество запасных, готовых их подменить.
Но, в отличие от стран, нервные совокупности смогут применять разные формы правления в один момент. Нейронная диктатура может сосуществовать с демократией и олигархией. Диктатор, действуя стремительнее всех, может вызвать начало действия, пока другие нейроны совершат сопутствующую работу.
Тут не должно быть единой формы правления, поскольку последствия поведения увеличивают репродукции и шансы выживания.
Подписывайтесь на отечественный канал в Telegram!
Каждый день вечером вам будет приходить подборка самых броских и увлекательных переводов ИноСМИ за сутки.
Отыщите в контактах@inosmichannelи добавьте его к себе в контакты либо
перейдите, предварительно пройдя регистрацию, перейдите на страницу канала.
