Глава 1

ИНФОРМАЦИОННАЯ СТРУКТУРА НЕРВНЫХ

ПРОЦЕССОВ

1. К постановке проблемы

/ Простейшим процессом, в котором проявляются все основные

"парадоксально-специфические характеристики психического, явля-

ется ощущение. Оно составляет ту исходную область сферы психи-

ческих процессов, которая располагается у границы, резко разде-

ляющей психические и непсихические или допсихические явления.

Именно с трудностями перехода через эту границу связаны основ-

ные тайны психофизической и психофизиологической проблем.

Главное содержание психофизиологического парадокса состоит,

как было показано, в том, что психический процесс ужена самом-

элементарном уровне, т. е. именно в форме ощущения, будучи со-;

стоянием своего носителя, тем не менее в своих итоговых характери-

стиках поддается формулированию лишь в терминах свойств свое-

го объекта. Поэтому все философские и естественнонаучные кон-

цепции психики так или иначе связаны с трактовкой существа ощу-

щений. Титанические усилия философской мысли были направлены

на попытки понять природу ощущения, т. е. навести мосты через

пропасть, зияющую у рубежа между психическим и непсихическим.

Важнейшие гносеологические трактаты об ощущении (Аристотель,

Локк, Кондильяк, Беркли, Мах) имеют своим главный содержани-

ем попытки либо навести мосты через эту пропасть, либо утвердить

принципиальную ее непреодолимость. Именно эту границу, на ко-

торую наталкивается понимание природы простейших ощущений,

основатель электрофизиологии и один из крупнейших нейрофизио-

. логов XIX века Дюбуа-Реймон считал одной щ самых принципи-

ально непреодолимых <границ естествознания>. Его знаменитое <не

.знаем и никогда не узнаем> представляет собой не исходную

догматическую предпосылку, а печальный итог неудачных попыток

125

естествоиспытателя, вооруженного конкретно-научными методами,

преодолеть барьер между психическим и непсихическим.

Но создать мост и перейти через-этот рубеж-значит соединигь

<территорию> психических и непсихических явлений общностью

феноменологических характеристик и управляющих ими закономер-

ностей. Если со стороны психических явлений к этой границе при-

мыкает ощущение, то со стороны физиологии непосредственно у по-

граничной линии располагаются нервные процессы, составляющие

ту ближайшую нервно-мозговую реальность, из которой рождается

ощущение как простейшее психическое явление, обладающее, в от-

личие от психически неосложненного нервного процесса, исходным

свойством предметной отнесенности.

Пограничное положение простейших сенсорных процессов-

ощущений обязывает начать их содержательный эмпирический

и теоретический анализ с сопоставления с характеристиками и за-

кономерностями нервных процессов. Но теоретическое сопоставле-

ние специфики изучаемых реальностей .возможно лишь в рамках

общих принципов их организации. Как было показано в первой

части, такое объединение нервных и простейших нервно-психиче-

ских процессов (ощущений) общими принципами механизма фор-

мирования и рабочей сигнальной функции было дано рефлекторной

теорией. Нейрофизиологический процесс как центральное звено

гомеостатического акта и ощущение как нервно-психическое звено

поведенческого акта предстали как нервные и <первые> сигналы

(Павлов). Дальнейший же ход анализа, предполагающий выявле-

ние специфики ощущения как первого сигнала по сравнению с сиг-

налом нервным, потребовал раскрыть общие принципы организа-

ции сигнала, в рамках которых только и может быть выявлена

специфика частных форм, с разных сторон примыкающих к грани-

це между нейрофизиологической и психической (психофизиологиче-

ской) реальностью.

Поскольку эти общие принципы в качестве необходимой пред-

посылки уже рассмотрены в главе IV первой части, Специальный

анализ отдельных процессов в данной, второй части целесообразно

начать с краткого схематического рассмотрения способа органи-

зации нервных сигналов и выявления того места, которое они за-

нимают в иерархической шкале уровней упорядоченности сигнала

. относительно его источника.

2. Общая характеристика нервных сигналов

Специальный физиологический анализ характеристик и законо-

мерностей динамики нервных процессов выходит за рамки психо-

логического исследования. Однако, анализируя качественное раз-

личие нервных и элементарных нервно-психических сигналов и вы-

являя специфику последних, невозможно обойти вопрос о сигналь-

ной природе самих нервных процессов. Исходя из этого, задачей

настоящего параграфа является суммарное рассмотрение тех эм-

пирических данных и определяемых ими теоретических положений,

которые содержат в себе основания для заключений о месте нерв-

ных сигналов в том информационном спектре частных форм изо-

морфизма (как общего принципа организации сигналов), который

был приведен при анализе основных положений общей теории сиг-

налов. Необходимые для такого сопоставления эмпирические фак-

ты физиологии нервной деятельности и нейрофизиологии, а так-

же вытекающие из них выводы могут быть в обобщенном

и схематизированном виде представлены следующим рядом те-

зисов.

1. Широко известно, что физиология высшей нервной деятель-

ности и нейрофизиология оперируют понятиями о двух основных

нервных процессах-возбуждении и торможении. Исследование

эффекторных проявлений рефлекторных актов, их пуска, дина-

мики и подавления с необходимостью ведет к заключению о нали-

чии этих двух видов нервной активности и о существенных разли-

чиях между ними.

Однако с точки зрения прямых эмпирических проявлений нерв-

ной активности в непосредственном исследовании не исполнитель-

ных эффекторных .актов, а стоящей за ними нейрофизиологической

реальности оба эти процесса не являются одноранговыми и рав-

ноправными. <...Есть ли кроме внутриклеточного процесса возбуж-

дения, пишет П. П. Макаров,-еще внутриклеточный процесс

торможения - вот в чем вопрос. Ведь импульсов торможения ни-

кто из нас никогда не видел, хотя все мы множество раз раздра-

жениями блуждающего нерва останавливали бьющееся сердце>

В этом утверждении с предельной ясностью выражен тот про-

стой эмпирический факт, что непосредственная нейрофизиологиче-

ская реальность активности нейронов едина по своей природе

и представлена наблюдаемыми и электрофизиологически фиксируе-

мыми характеристиками нервного возбуждения. Эта эмпирическая

картина нейрофизиологической реальности, не содержащая пока-

зателей принципиальной разнородности электрофизиологического

физико-химического субстрата возбуждения и торможения, опре-

делила противоречивый по интерпретациям, но вполне определен-

ный по основному логическому направлению ход развития теоре-

тических представлений о едином физическом алфавите обоих нерв-

ных процессов.

В настоящем контексте задач психофизиологической теории су-

щественно подчеркнуть закономерный характер того обстоятельст-

ва, что именно И. М. Сеченову, который впервые установил общий

принцип работы нервной системы, охватывающий все многообра-

зие нервных и нервно-психических регуляций, принадлежит как

открытие факта центрального торможения, так и принципиально

важные (хотя по необходимости очень схематично сформулирован-

ные) соображения по поводу его теоретического истолкования.

Сеченов считает, что <угнетение рефлексов при раздражении зри-

тельных чертогов соответствует возбужденному состоянию заклю-

Гагрские беседы, т. II. Тбилиси, 1957, с. II. (Курсив наш.-Л. В.).

127

ченных в них механизмов>. В другом месте Сеченов, анализируя

динамику становления конечного тормозного эффекта рефлексов

и рассматривая характеризующие ее факты, пишет: <Угнетение

рефлексов есть продукт возбуждения, а не перевозбуждение каких-

либо нервных механизмов>.

Оценивая позицию Сеченова по поводу соотношения возбужде-

ния и .торможения, которая (вопреки приведенным выше положени-

ям, но в силу неизбежной на первых этапах некоторой общей неоп-

ределенности всей концепции) интерпретировалась по-разному,

П. К. Анохин с полным основанием пишет: <Резюмируя опыты

И. М. Сеченова, направленные на выяснение механизмов тормо-

зящего действия центральной нервной системы, можно сказать, что

основным механизмом в работе <тормозящих центров>, по И. М.Се-

ченову, является прежде всего механизм развития возбуждений,

которые, уже вторично распространяясь ло центральной нервной

системе, приводят к возникновению тормозного процесса>.

Продолжением этой линии учения Сеченова является широко

известная унитарная концепция Н. Е. Введенского, которая выво-

дит единую природу возбуждения и торможения из эксперимен-

тально установленного им <закона относительной лабильности>

возбудимых образований.

Дальнейший этап экспериментального и теоретического изуче-

ния проблемы соотношения возбуждения и торможения связан

с исследованиями А. А. Ухтомского, который по этому поводу ука-

зывал, что <взгляд на торможение как на производный продукт

и модификацию возбуждения ставит исследователя перед следую-

щей задачей. Всякий раз, как он наблюдает торможение процесса

возбуждения, который только что перед тем протекал, надо пред-

полагать и искать в организме возникновение другого источника

возбуждения, который и будет посылать тормозящие влияния на

наблюдаемый нами процесс> .

Еще более определенно и глубоко А. А. Ухтомский формулиру-

ет-свою обоснованную фактами принципиальную теоретическую

позицию в следующих словах: <Не следует думать, что существует

родовое (генетическое) различие между самим процессом тормо-

жения и процессом обыкновенного возбуждения. Это родовым об-

разом один и тот же процесс нервной активности, получающий

лишь различные выражения в зависимости от условий протекания.

И <тормозящие центры> и <эксито-тормозящие действия> рефлек-

торных дуг или блуждающего нерва осуществляют свои влияния не

иначе, как по мере развития в них процессов возбуждения. Значит,

подлинно научная проблема в каждом отдельном случае в том,

" Физиология нервной системы. Под ред. К. М. Быкова, Вып. Ill: М:,

1952, с. 116. (Курсив наш. - Л. В.)

" Там же, с. 25.

Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М., 1968,

с. 276.

Физиология нервной системы. Вып. II. М., 1952, с. 537. (Курсив наш.-

Л. В.)

чтобы уяснить, каким образом процесс возбуждения приводит к тор-

можению или превращается в торможение. Можно, конечно, оста-

ваться в положении чисто описательной работы в науке и доволь-

ствоваться приметами: такой-то нерв или такая-то центральная

область при своем раздражении дает всякий раз торможение та-

кого-то движения или такого-то сокоотделения. Но мы отдаем от-

чет себе в том, что научного объяснения тут нет>. Трудно пере-

оценить -принципиальное теоретическое и методологическое значе-

ние этих положений Ухтомского.

Завершением этого направления экспериментальных исследова-

ний и вытекающих из них теоретических обобщений является кон-

цепция П. К. Анохина о производном характере процесса тормо-

жения. Вскрывая противоречия, вытекающие из дуалистической

трактовки соотношения обоих нервных процессов и из допущения

об иррадиации по коре торможения как такового, П. К. Анохин

вполне определенно заключает, что <современная нейрофизиоло-

гия не знает такого процесса торможения, который распространял-

ся бы по проводниковым нервным элементам так же, как процесс

возбуждения> Итоговым обобщением концепции П. К- Анохина

является положение о том, что <во всех случаях торможения це>

лостной деятельности организма имеется пространственное COQT-

ношение двух систем возбуждения>. .

Существенно также отметить, что вывод современной нейрофи-

зиологии о единой природе нервных процессов и о торможении как

модификации процесса возбуждения (Ухтомский) подкрепляется

также современными данными об их общей энергетической основе.

"Хорошо известно, что энергетической предпосылкой динамики

нервного процесса является потенциал покоя, т. е. исходная раз-

ность потенциалов или электрическая поляризация клеточных эле-

ментов. Если возбуждение представляет собой потенциал действия

или импульс деполяризации, то, как пишет П. К. Анохин, <в на-

стоящее время трудно сомневаться в том, что на каких бы уровнях

ни включался тормозной процесс, он по своей физико-химической

природе является одинаковым, именно гиперполяризационным>

Эти положения, во-первых, ясно указывают на то, что единая

энергетическая основа возбуждения и торможения связана, с из-

менениями уровня электрической поляризации, и, во-вторых, под-

тверждают вывод о том, что торможение воплощает в себе не

энергетическую израсходованность или истощение, а энергетиче-

скуюTpuTtf, поскольку гиперполяризация, как явно антиэнтропий-

ное состояние, требует специального энергетического обеспечения.

Какова бы ни была неопределенность и противоречивость абст-

рактно-теоретических истолкований соотношения возбуждения

и торможения, все эти суммарно представленные фактические дан-

Ух томский А. А. Доминанта. М.-Л" 1966; с. 122. (Курсив наш.-

Л. В.)

Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса, с. 489..

Там же, с. 289. (Курсив наш.- Л. В.)

> Там же, с. 270. (Курсив наш.-Л. В.)

129

ные и вытекающие из них теоретические заключения свидетельству-

ют о единой природе нервных процессов и производном характере

торможения по отношению к возбуждению.

Итоговый смысл этого вывода дает достаточное основание ис-

ходить при решении вопроса об информационной структуре нерв-

ных сигналов из основных эмпирически выделенных характеристик

возбуждения, воплощающего в себе ту единую форму нервной ак-

тивности, которая реализует процесс передачи, преобразования

и использования информации в нервной системе как главном регу-

ляторном аппарате организма.

2. Интенсивное развитие теории, техники и методики нейро-

физиологических исследований привело к необходимости по-ново-

му интерпретировать характеристики и закономерности процесса

нервного возбуждения. В течение длительного времени единствен-

ной формой электрогенеза, выражающей физико-химическую при-

роду нервного возбуждения, считались быстрые пиковые потен-

циалы, подчиняющиеся закону <все или ничего>. Обнаружен-ные

в многочисленных и надежных исследованиях разных отделов

нервной системы различные модификации медленных потенциалов

теоретически трактовались не как самостоятельная форма, а как

эффект суммации отдельных импульсов или спайковых потенциалов.

Однако эта <классическая> точка зрения не выдерживает натиска

экспериментальных фактов электро- и нейрофизиологии.

В настоящее время общепризнано, что существуют две основ-

ные, хотя и взаимосвязанные, но одноранговые, равноправные и са-

мостоятельные формы нервного возбуждения, различающиеся по

электрогенным характеристикам. Первая форма-это дискретное

распространяющееся возбуждение, выраженное быстрыми потен-

циалами или пиками. Вторая форма-непрерывное нераспростра-

йяющееся или локально распространяющееся возбуждение, выра-

женное медленными градуальными потенциалами, преиму-

щественно генерируемыми в рецепторах, синапсах и централь-

ных нейронах в порядке последействия спайков, возникающих

в нервных волокнах. Формулируя основные выводы из произ-

веденного им подробного анализа природы электрических потен-.

циалов коры, Д. Пурпура вполне определенно заключает: <Мед-

ленные потенциалы и быстрые пики, подобные аксонным, представ-

. ляют собой две различные и независимо возникающие биоэлектри-

ческие реакции нейронов)).

3. Обе эти формы являются однородными, <безмодальными>

и универсальными в том смысле, что они не обнаруживают прин-

ципиальных качественных различий в разных отделах нервной си-

стемы. Общность проявляется не только в отсутствии специфиче-

ских модальных особенностей этих форм в разных афферентных

"См.; Воронцов Д. С. Общая электрофизиология. М" 1961.

" Пурпура Д. Природа электрических потенциалов коры и синаптические

структуры в коре головного мозга и мозжечка.- В кн.: Механизмы целого

мозга. М., 1963, с. 43, (Курсив наш.- Л. 5.)

отделах или анализаторах, но и в их однородности в афферентных

и эфферентных аппаратах.

Универсальность и стандартность импульсов дискретного воз-

буждения представляет собой давно известный факт, привлекав-

ший к себе пристальное внимание физиологов и психологов по

контрасту с качественным многообразием модальных характери-

стик ощущений, возникающих в различных анализаторах. Что ка-

сается второй формы возбуждения - медленных градуальных по-

а

И

L

б

Рис. 1. График дискретно-импульсного возбуждения (а) и его непосред-

ственная запись (б) для одиночного волокна зрительного нерва limulus

при длительном постоянном освещении (по Хартлайну).

тенциалов, то Д. Пурпура делает аналогичный вывод: <Было бы

действительно замечательно, если бы механизмы, лежащие в осно-

ве возникновения медленных волн в различных отделах централь-

ной нервной системы, качественно различались, но это не так>.

4. Если суммарно и схематически описать принципиальные спе-

цифические особенности характера электрогенеза в каждой из двух

независимых форм нервного возбуждения и, соответственно, раз-

личия между ними, то они заключаются в следующем.

Дискретная форма сигналов нервного возбуждения обладает

четко выраженной величиной порога и рефрактерностью. Быстрые

пики потенциала перемежаются здесь паузами. Подчиняющиеся

Там же, с. 10. (Курсив наш. - Л. В.)

131

закону <все или ничего> стандартные импульсы обладают постоян-

ными, т. е. не зависящими от характера и интенсивности раздражи-

теля, длительностью (бмсек) и амплитудой (700). Импульсный.

потенциал действия распространяется без декремента по проводя-

щим элементам со скоростью от 1 до 1ОО метров в секунду, в за-

Рис. 2. График градуального возбуждения (а) и непосредственная запись

потенциалов (б) при четырех различных силах раздражения (по Грею

и Сато). .

висимости от диаметра нервных волокон, или тем самым от ве-

личины электрического сопротивления. Это распространение без

декремента также является выражением постоянства импульсов

и отсутствия зависимости характеристик каждого отдельного им-

пульса от интенсивности раздражителя. Параметром электрической

активности, который модулируется изменяющимися характеристи-

ками раздражителя, является частота импульсов (рис. 1).

Вторая непрерывная форма сигналов нервного возбуждения,

представленная рецепторными, синаптическими и центральными

С

k

медленными потенциалами, не имеет порога и рефрактерности (от-

сутствие рефрактерности доказывается реагированием на второй

"раздражитель, прежде чем угасает первая реакция). Не подчи-

.ияясь закону <все или ничего>, непрерывное возбуждение граду-

:ально. Оно является стационарным, нераспространяющимся илило-

1кально распространяющимся. Распространение этой формы воз-

буждения связано с движением раздражителя. Во всяком случае,

это распространение происходит с декрементом. Такого рода за-

висимость интенсивностных характеристик данной формы воз-

буждения от энергетики раздражителя является не только прост-

ранственной, но и временной-при ритмическом характере Раз-

1.Сражения оно может воспроизводить частоту ритмов, если она не

превышает лабильности возбудимой системы.

Таким образом, параметрами градуального возбуждения, кото-

-рые модулируются изменяющимися характеристиками раздражи-

"геля, являются амплитуда и длительность, поскольку они выступа-

-ior как функция изменений раздражения (рис. 2)..

. В связи с задачей последующего сопоставления с интеисив-

-.остными характеристиками ощущений существенно отметить, что

-яо"современным данным интенсивность градуального возбуждения

(например, рецепторного потенциала) связана-с интенсивностью

раздражения логарифмической функцией.

/б.Специфика регулирующей функции обоих видов сигналов нерв-

;ного возбуждения заключается в том, что <самостоятельно>, на

<чисто> нервном уровне (т. е. нигде не преобразуясь в психическую

форму), 1)ни могут управлять рабочими эффектами лишь в гомео-

-стазе или в жестко автоматизированных реакциях, т. е. в усло-

виях, когда, программа этих эффектов фиксирована либо в кон-

струкции рабочих аппаратов, либо в сложившемся, стереотипизи-

рованном навыке реагирования, который сигнал должен не форми-

ровать заново, а лишь пустить в. ход и детерминировать динамику

его реализации.

3. Местоположение нервного сигнала на шкале уровней

изоморфизма

Приведенная выше обобщенная совокупность основных кратко

описанных характеристик обоих видов возбуждения должна по-

служить основой поиска того места, которое занимает нервное воз-

буждение как сигнала иерархической шкале уровней изоморфизма.

Стратегия этого поиска сводится к следующему. Наиболее ин-

формативные с точки зрения решаемой задачи эмпирический осо-

бенности нервного возбуждения могут быть использованы для за-

ключения о форме его организации как сигнала, а затем это за-

"См.: Гуляев П. И. Электрические процессы коры головного мозга

человека. Изд. ЛГУ, 1960; Пурпура Д. Природа электрических потенциалов

коры.--В кн.: Механизмы целого мояга.

" См" например: Э км а.н Г. Некоторые аспекты психофизических исследо-

ваний.-В кн.: Теория связи в сенсорных системах. М" 1964.

133

ключение должно быть хотя бы в первом приближении проверено

попыткой вывести из этой предполагаемой формы упорядоченности

нервного сигнала все остальные характеристики, входящие в при-

веденный выше перечень форм изоморфизма.

Хотя основное направление развития нейрофизиологии в общих

чертах по существу уже содержит в себе результаты такого поиска,

все же целесообразно воспроизвести его логику ввиду того, что,

во-первых, в литературе нет единого мнения на этот счет и, во-вто-

рых, в связи с задачей сопоставления нервных сигналов с сигна-

лами нервно-психическими.

Поскольку всякий сигнал представляет собой множество со-

стояний своего носителя, упорядоченное относительно множества

состояний его источника, естественно ожидать, что наиболее от-

четливые прямые показатели уровня такой взаимной упорядочен-

ности должны содержаться уже на <феноменологической поверх-

ности> тех характеристик нервного возбуждения, которые выра-

жают способ его модуляции изменяющимися параметрами раздра-

жителя-источника. Такое ожидание оказывается оправданным.

Что касается первой из форм нервного возбуждения, то анало-

гия дискретных, стандартных, модулированных по частоте нерв-

ных импульсов с двоичным дискретным сигналом в вычислитель-

ных устройствах лежит .у самых истоков кибернетического обоб-

щения, выявившего общую информационную структуру сигналов-

кодов. Дж. фон Нейман еще в 1948 году, т. е. действительно на

пороге рождения общей теории сигналов, основываясь на эмпири-

ческом законе <все или ничего>, выдвинул положение о нервной

системе как об автомате, работающем на цифровом принципе.

По всем своим характеристикам дискретное возбуждение, подчи-

няющееся закону <все или ничего>, представляет собой, по-видимо-

му, типичную форму сигнала-кода с частотно-импульсной модуля-

цией.

Однако уже тогда фон Нейман, считая цифровой код главной

формой организации нервных сигналов, указывал на нестрогий

характер этого заключения. Основываясь на некоторых известных

уже к тому времени фактах градуального возбуждения, фон Ней-

ман сформулировал предположение о <смешанном> характере

работы нейрона и о том, что предшествующее возникновению нерв-

ного импульса возбуждение, пропорциональное интенсивности

раздражения, представляет собой непрерывный код, имеющий ту

же форму организации, что и непрерывные коды в моделирующих

или аналоговых устройствах. Последующий ход развития нейро-

физиологии вполне подтвердил этот теоретический прогноз.

В 1968 году М. Бреже писала: <Одним из многих важных от-

кровений для создателей моделей был тот факт, что дискретный

характер передачи импульса есть свойство только нервного волок-

iЇ См.: Нейман Дж" фон. Общая и логическая теория автоматов. Прило-

жение к книге А. Тьюринга <Может ли машина мыслить?>. М., 1960.

iЇ Там же.

на, а на обоих его концах, т. е. на входе и выходе, электрические

процессы являются градуальными, т. е. .аналоговыми по форме и,

по-видимому, могут быть представлены математически как не-

прерывная функция> Прямым эмпирическим свидетельством об-

основанности этого заключения является феномен Уивера - Брея,

известный как микрофонный эффект улитки. Измерения электри-

ческого потенциала, возникающего в улитке животного при дей-

ствии звуковых волн на его ухо, показывают, что временная харак-

теристика этого потенциала соответствует изменениям звукового

давления. В определённом диапазоне интенсивностей электрический

потенциал почти пропорционален звуковому давлению.

Если учесть, что прямое подключение этих потенциалов (соот-

ветственно усиленных) к мембране телефона приводит к возмож-

ности непосредственно услышать переданный по телефонному ка-

налу звук, воздействующий на улитку, то становится очевидным,

что улитка действительно выполняет функцию микрофона и что

тем самым ее градуальные потенциалы по своей информацион-

ной структуре тождественны телефонным сигналам и поэтому явля-

ются типичной формой кода с амплитудной модуляцией.

Обобщая данные исследований эффекта Уивера-Брея, Дэвис

указывает, что <микрофонный эффект в таком случае представляет

собой явление, подобное синоптическому потенциалу или, более

точно, местному потенциалу, являющемуся электрическим выраже-

нием местного процесса возбуждения в нервной или мышечной

клетке>.

Это заключение предполагает, таким образом, что рёцепторные

потенциалы микрофонного эффекта выражают общую природу вто-

рого вида нервного возбуждения, т. е. его непрерывной градуаль-

ной формы. Исходя из всего этого имеются, по-видимому, основа-

ния для общего предварительного вывода о том, что оба основных

- вида нервного возбуждения по своей информационной структуре-

типичные сигналы-коды, т. е. что они организованы в соответст-

. вии с общими условиями пространственно-временного изоморфизма

как исходного принципа организации и, соответственно, отнесены

к самой общей форме изоморфизма. Возбуждение, подчиняющееся

закону <все или ничего>, является частным видом дискретного ко-

да с частотно-импульсной модуляцией, а градуальное возбужде-

ние-частным случаем непрерывного кода с амплитудной модуля-

цией.

Современные данные нейрофизиологии о позиционном кодирова-

нии особенностей раздражителя в нервной системе не опровергают

этого заключения. Феномен позиционного кодирования состоит

в том, что воздействие определенных свойств раздражителя - ис-

" Бреже М. Биолог и математик-необходимый симбиоз.-В кн.: Со-

временные проблемы электрофизиологии центральной нервной системы. М., 1967,

с. 43. (Курсив наш.-Л. В.)

" См.: ДэвисХ. Психофизиология слуха и его нарушений.-В кн.: Эк-

спериментальная психологий, т. 2. Ред. С. С. Стивене. М.., 1963.

" Там же, с. 735.

135

точника информации вызывает ответ в форме изменения почен

циалов только в определенных нейронах рецептивного поля сет-

чатки (Леттвин, Матурана) или коры (Хьюбел, Визель), которые

и описываются соответственно как детекторы <движущегося края>,

детекторы <прямолинейного края>, детекторы <затемнения> и т. д.

Поскольку никакой дополнительной биофизической специфичностью

ни сами эти нейроны-едетекторы>, ни их электрические ответы, по-

видимому, не отличаются, каждая из характеристик раздражителя

кодируется здесь пространственным положением, или позицией, той

клетки, которая на эту характеристику отвечает изменением биопо-

тенциала. Этот способ кодирования вполне аналогичен применяе-

. мому в системах дистанционного управления кодированию какого-

либо параметра управляемого объекта положением соответствую-

щего ему сигнала-знака на информационном табло.

В обоих случаях (т. е. в нервной системе и в системе дистанци-

онного управления) использование позиционного кода как для ос-

ведомления о соответствующем свойстве источника, так и для ре-

гуляций ответного действия требует декодирования. Однако вклю-

ченность такого способа пространственного позиционного кода

в процесс перекодирования и декодирования информации в нерв-

ной системе не изменяет того факта и сделанного на его основе

вывода, что сигналы, реализуемые собственными средствами нерв-

ного возбуждения (в том числе и нервные реакции соответствую-

щих нейронов-детекторов), осуществляются в форме все тех же

двух основных видов нервных-кодов-дискретного кода с частот-

ной модуляцией и непрерывного кода с амплитудной модуляцией.

Это индуктивное заключение, сделанное при продвижении от

некоторых наиболее информативных фактов нейрофизиологии

к принципам общей теории сигналов, должно-теперь быть провере-

но обратной, дедуктивной операцией, реализующей попытку выве-

сти-хотя бы в первом приближении-совокупность остальных

описанных выше характеристик нервного возбуждения из того об-

щего уровня пространственно-временного изоморфизма, который,

как предполагает сделанное заключение, определяет форму орга-

низации нервных сигналов-кодов.

Первым из таких требующих своего объяснения фактов явля-

ется экспериментально установленное наличие двух основных видов

нервного возбуждения. Вытекает ли этот факт из общих законо-

мерностей организации сигнала-кода, или он представляет лишь

непонятную в своей принципиальной основе .эмпирическую реаль-

ность?

Всякий сигнал-код, как было показано, представляет собой

множество состояний своего носителя, упорядоченное относительно

множества-источника в соответствии с общими условиями изомор-

физма. Но множества элементов или состояний по самой своей об-

щей природе подразделяются на дискретные и непрерывные. Имен-

но поэтому общая теория сигналов содержит в себе положение

о двух видах сигналов-кодов. <Если множество значений, которые

может принимать некоторый параметр сигнала, конечно или счет-

V

.ЗНУ

:Д1

1

:~.?.

,- \

<..й.

но, то сигнал называется дискретным по данному параметру. Если

множество возможных значений параметра образует континуум,

.-по сигнал называется непрерывным по данному параметру>.

Поскольку наличие дискретных и непрерывных кодов вытекает

из общего принципа организации сигналов, а в ряде случаев дис-

кретное множество, будучи счетным, в большей мере отвечает раз-

личным задачам количественного анализа, в теприи сигналов раз-

работаны методы дискретизации непрерывных кодов, основанные

на теореме Котельникова.

Из этих общих положений следует, что эмпирический факт су-

ществования двух видов нервного возбуждения - импульсного

и градуального-действительно представляет собой частный слу-

чай общего принципа упорядоченности сигналов, заключающего

в себе возможность двух видов кодов в зависимости от структу-

ры реализующего их множества состояний-дискретной и конти-

нуальной.

, Демонстративным свидетельством того, что в двух видах нерв-

ного возбуждения представлен именно один из частных случаев об-

щего принципа, является тот факт, что совершенно аналогичный по

своей информационной природе частный случай реализуется в тех-

нических кодах. Широко известно, что существуют -два основных

вида современных информационных устройств-цифровые и ана-

логовые машины. Они различаются по характеру кодов, с которы-

ми работают. Цифровые машины работают с дискретными, а ана-

логовые-с непрерывными кодами. <В Качестве примера непре-

рывных цо амплитуде сигналов,-пишет Ф. П. Тарасенко,-можно

привести телефонный сигнал, сигналы в .аналоговых вычислитель-

ных устройствах; с дискретными по амплитуде и времени сигнала-

ми мы встречаемся в цифровой вычислительной технике, телегра-

фии и пр.>.

Такой дедуктивный ход анализа от общего принципа организа-

ции кодов к их конкретным эмпирическим характеристикам, пред-

ставленным как следствия этого .общего принципа, приводит, таким

образом, одновременно и к обоснованности наличия двух видов

возбуждения - дискретного и непрерывного, и к формам модуля-.

ции параметров сигнала в каждом из этих видов. Частотно-им-

пульсная модуляция дискретного кода и амплитудная модуляция

непрерывного кода послужили основанием для индуктивного за-

ключения, шедшего от нейрофизиологических фактов к поиску

общей формы организации нервного сигнала. Обратная же прове-

рочная дедуктивная операция, поскольку общий принцип объеди-

няет различные частные варианты, ведет от общего принципа ор-

ганизации сигнала в область не только нейрофизиологических, но

и технических кодов. Сходство характеристик нервных и техниче-

"Ї Тарасенко Ф. П. Введение в курс теории информации. Томск, 1963,

12.

" См., например: Харкевич А. А. Борьба с помехами. М" 1965.

Тарасенко Ф. П. Введение в курс теории информации, с. 12

137

ских кодов выступает здесь не как интуитивная аналогия, а как

результат теоретического анализа, идущего от общих закономерно-

стей к их различным частным формам.

Таким образом, эквивалентные по информационной структуре

основные виды нервных и технических сигналов и конкретные фор-

мы частотно-импульсной и амплитудной модуляции в нервных

и технических кодах выступают как два разных частных случая

единых общекибернетических принципов организации сигналоа.

Так, дедуктивный ход анализа показывает, что наличие двух ви-

дов нервного возбуждения и характер модуляции каждого из них

совместно вытекают из общего принципа изоморфизма. Эта со-

вместность естественна, поскольку формы модуляции характе-

ризуют специфические особенности тех основных двух видов кодов,

более общие параметры которых (дискретность и непрерывность)

лежат в основе разделенности сигналов на эти два вида.

Что касается эмпирической характеристики нервного возбуж-

дения, относящейся к обоим его видам и заключающейся в качест-

венной однородности этих обоих видов возбуждения в разных от-

делах нервной системы, то и она является следствием принципа

изоморфизма. Будучи общей формой упорядоченности сигнала, от-

вечающей оптимальным условиям его передачи, принцип изомор-

физма должен, как было показано выше, обеспечивать широкие

возможности перекодирования. Поэтому основные условия изо-

морфизма, требуя лишь однозначного соответствия элементов и от-

ношений в сигнале и источнике, не накладывают кроме этого ни-

каких ограничений ни на конкретный характер пространственно-

временных отношений между элементами, ни на физический ал-

фавит самих элементов. Это дает возможность кодировать разные

по физической природе источники в одном и том же физическом

алфавите.

В технических сигналах частным случаем этой необходимой

здесь индифферентности первого условия изоморфизма к конкрет-

ным физическим характеристикам элементов сигнала является, на-

пример, кодирование звукоряда и телевизионного оптического изо-

бражения в последовательности физически однородных состояний

намагничивания магнитофонной ленты. Другим, совершенно ана-

логичным частным случаем этого же общего принципа, относящим-

ся к нервной системе, являются качественная однородность обоих

видов нервного возбуждения в разных отделах нервной системы

и отсутствие модальных различий нервных сигналов в разных ана-

лизаторах, резко контрастирующее с наличием специфических мо-

дальных особенностей ощущений, возникающих в этих анализато-

рах.

Таким образом, качественная однородность и, в частности, меж-

анализаторная <безмодальность> (т. е. отсутствие принципиальных

межанализаторных различий) нервного возбуждения является

прямым следствием его отнесенности к наиболее общей форме про-

странственно-временного изоморфизма, т. е. его общекодовой струк-

туры.

138

Из общих условий изоморфизма, определяющих форму упо-

рядоченности нервного возбуждения как сигнала, вытекает и ха-

рактеристика его регулирующей функции, заключающаяся в том,

что нервный сигнал осуществляет адекватное управление рефлек-

торными эффектами без участия психических компонентов инфор-

мации только в тех актах, конкретная программа которых фиксиро-

вана в конструкции, как это имеет место в гомеостатических реак-

циях.

Как это было показано, всякий сигнал-код, форма упорядочен-

ности которого определяется оптимальными условиями его переда-

чи, допускает многообразные возможности перекодирования мо-

дальных и пространственно-временных характеристик и оставляет

в своей структуре инвариантной по отношению к источнику лишь

одномерную последовательность элементов как общий компонент

пространства и времени. Поскольку, будучи кодом множества изо-

морфных друг другу источников, такой сигнал не сохраняет инва-

риантной индивидуальную специфичность того конкретного источ-

ника, на который направлено регулируемое данным сигналом дей-

ствие, адекватное регулирование этого действия с необходимостью

требует какой-либо формы декодирования, приводящего к соот-

ветствию ответной реакции особенностям того индивидуального

раздражителя, на который она направлена. Но если декодирование

не реализуется преобразованиями самого сигнала, т. е. если его

структура остается о(вдекодовой, то оно по необходимости должно

быть жестко воплощено в конструкции рабочих органов или внут-

ренних связей системы. На долю сигнала остаются в этих услови-

ях функции пуска, остановки и регуляции интенсивности управляе-

мой им реакции.

Один из частных случаев этого вытекающего из общих условий

изоморфизма сочетания общекодового регулирования с конструк-

тивной фиксацией программы действия представлен в технических

системах автоматического управления, где регулируют сигналы-

коды, а конкретная программа рабочих эффектов воплощена в кон-

струкции. Этим и вызывается их узкая специализированность и,

соответственно, острый недостаток универсальности и надежности.

Второй частный случай этого же общего принципа реализуется

в нервном регулировании и выражен именно в упомянутом факте

связи психически не опосредствованного, т. е. <чисто> нервного,

регулирования с гомеостатическими реакциями, поскольку здесь,

в силу постоянства внутренней среды, программа рефлекторных

эффектов фиксируется в конструкции висцеральных аппаратов.

Таким образом, весь приведенный ряд эмпирических феноменов,

характеризующих информационную структуру и регулирующую

функцию нервного возбуждения как сигнала, может быть, по край-

ней мере в общих чертах, представлен в качестве частных следст-

вий той общей формы изоморфизма, которая определяет простран-

ственно-временную структуру сигнала-кода.

Такая возможность представить основные эмпирические факты

как следствия искомой общей формы организации нервного сиг-

139

нала как раз и реализует первый этап проверки сделанного индук-

тивного заключения об общекодовом принципе его упорядоченно-

сти. Тем самым, место нервного возбуждения как сигнала в иерар-

хической матрице уровней его организации есть основания считать

найденным-оно соответствует самой общей строке этой иерархии,

т. е. общей форме пространственно-временного изоморфизма,

определяемой лишь его основными условиями и детерминирующей

общекодовую структуру сигнала.

Поскольку цель нашего краткого анализа информационной

структуры нервного возбуждения - последующее соотнесение нерв-

ного сигнала с простейшей формой психических сигналов - ощуще-

ний, в заключение целесообразно рассмотреть вопрос о том, что

дает полученный выше вывод об общекодовой структуре нервного

возбуждения для понимания основ .психофизиологического пара-

докса, создающего качественную границу между нервными и нерв-

но-психическими процессами. Со стороны нейрофизиологических

процессов эта граница четко прочерчивается самим фактом возмож-

ности и необходимости выразить параметры нервного возбужде-

ния, в отличие от характеристик любого психического процесса,

в терминах свойств не его объекта, а его носителя. Именно так об-

стоит -дело при описании таких характеристик нервного возбужде-

ния, как частота нервных импульсов, амплитуда или длительность

градуальных потенциалов, избирательный отклик нейрона-едетек-

тора> на определенные свойства раздражителя (например, его дви-

жение) и другие особенности нервного процесса.

Между тем, вопреки существованию этой резкой границы, эм-

пирическая очевидность которой служила и продолжает служить

питательной почвой психофизиологического параллелизма, нервные

и нервно-психические процессы объединяются общим понятием сиг-

нала. Как и всякий сигнал, нервный процесс представляет собой,

как было показано, множество состояний носителя, упорядоченное

относительно объекта-источника. Поэтому объект-источник так или

иначе представлен в любом сигнале, что и составляет его инфор-

мационную сущность. Некоторые характеристики источника (раз-

ные в его различных формах) остаются в сигнале инвариантными.

Все это и составляет тот общий принцип, который, вопреки су-

щественной и даже парадоксальной разнородности процессов, ле-

жащих по разные стороны психофизиологической границы, все же

связывает их единством организации. Но откуда же внутри этого

единства такая резкая грань? Чем она определяется <снизу>, т, е.

со стороны допсихической формы организации нервных сигналов,

и вытекает ли она из полученного вывода об общекодовой форме

упорядоченности нервного сигнала по отношению к его источнику?

Феноменологически эта грань со стороны нейрофизиологии про-

цесса возбуждения выражена, как упоминалось, в том, что в его

характеристиках прямо представлена динамика изменяющихся со-

140

стояний его субстрата, которая в психических сигналах как раз за-

маскирована. Это различие, взятое с <нижней> стороны границы,

действительно является следствием общих условий пространствен-

но-временного изоморфизма, определяющих тот исходный уровень

организации сигналов, к которому относится нервное возбуждение.

Как было показано выше, существо наиболее общей кодовой

формы упорядоченности сигнала состоит как раз в том, что инва-

риантность пространственно-временной упорядоченности по отно-

шению к источнику минимальна. Она лежит на пределе, определяе-

мом структурной общностью пространства и времени и вместе

с тем оптимальными условиями передачи канализованного потока

информации. Таким минимальным предельным инвариантом и яв-

ляется линейная последовательность, выраженная в структуре ос-

новных кодов в природе и технике (в том числе и в нервном час-

тотно-импульсном или градуальном, амплитудном коде). Все ос-

тальные характеристики пространственно-временной структуры

и модальности сигнала, зримо> воплощающие в себе свойства ис-

точника, не остаются на этом уровне изоморфизма инвариантными.

Поэтому сигнал здесь и является кодом в собственном, первона-

чальном смысле этого слова - характеристики источника в нем

представлены не в явной, а в зашифрованной форме.

Свойства объекта замаскированы в этом коде характеристика-

ми физического алфавита состояний носителя информации, в ко-

тором формируется кодовая последовательность. Поскольку пара-

метры источника информации представлены кодом в скрытой фор-

ме, на поверхности здесь, наоборот, выступают в явном виде ха-

рактеристики состояний носителя. Поэтому, хотя нервные процессы

объединены с психическими процессами общими принципами ор-

ганизации сигналов, на общекодовом нервном уровне, т. е. с до-

психической сторон психофизиологической границы, парадокс

прямой отнесенности состояний носителя информации к ее объекту-

источнику еще не возникает.

Существенно, однако (особенно в контексте настоящего ана-

лиза), что общий принцип организации сигналов, объединяя нерв-

ные и нервно-психические процессы, вместе с тем позволяет понять

их существенное различие, в данном случае негативно выражающее-

ся в том, что на нервном уровне эта парадоксальность, во всяком

случае ее явная форма, не имеет оснований. Именно поэтому

<нервная модель стимула> (Е. Н. Соколов) при всей ее специфич-

.ности и особой центральной интегративной роли в жизнедея-

тельности организма остается в рамках <обычных> <телесных> об-.

щефизиологических явлений.

141