Кодировании информации в нервной системе

В нервную систему информация поступает из рецепторов органов чувств по афферентным путям. Афферентные импульсы проходят по нервным волокнам и передаются через синапсы. Кодирование — условное обозначение свойств и интенсивности раздражителей рецепторов. Нервные импульсы, соответствующие качеству и интенсивности раздражителя, передаются по нервным волокнам посредством высоковольтных, пиковых потенциалов. Так как после достижения критической пороговой величины высота, или амплитуда, пика не изменяется, то в течение ничтожно малого отрезка времени каждый участок нервного волокна находится либо в состоянии предельного возбуждения, о чем судят по появлению пика, либо относительного покоя, когда пика нет. Нервный импульс может быть и не быть (правило «все или ничего»), что по аналогии с электронными кибернетическими машинами можно условно обозначить цифрами 1 (импульс) и 0 (пауза). В машинах максимальный объем информации зависит от количества двоечных цифр (1 и 0), или бит, передаваемых в единицу времени. Двоечный код — наиболее простая форма цифрового кодирования информации. Можно предположить, что этот код используется в нервных волокнах. Характер информации может передаваться в них двумя способами: 1) изменением количества импульсов и пауз между ними в единицу времени и 2) различной группировкой залпа импульсов. Но в отличие от машины максимальное количество афферентных импульсов в единицу времени, их амплитуда, длительность и группировка зависят от возбудимости и лабильности нервных волокон. Сила и частота нервных импульсов и текущий обмен веществ в нервных волокнах изменяют их возбудимость и лабильность, что влияет на передачу информации. Интенсивность раздражения передается не амплитудой пика, неизменной для данного отрезка времени, а частотой потенциалов, которая пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя.

Количественные критерии теории информации (энтропия, информационная ценность сообщения) применены в оценке условно-рефлекторных связей. Например, используя прием с подсказкой и подсчитывая вероятности возникающих словесных реакций, удается определить информационную ценность словесно-словесных связей в битах (С. И. Гальперин и В. В. Мельников, 1975).

Кроме цифровых кибернетических машин, существуют аналоговые, которые работают по принципу «больше или меньше», т. е. определяют соотношения между количествами. Подобно аналоговым кибернетическим машинам функционируют синапсы. Передача в них зависит от концентрации медиатора, освобожденного из пузырьков, от количества его квант, действующих на рецепторные участки мембран, от концентрации соответствующих ионов по обе стороны мембраны. В синапсах химическая (аналоговая передача импульсов снова переходит в цифровую посредством потенциалов. Этот процесс повторяется в каждом синапсе. Но в отличие от машины передача нервных импульсов в синапсах зависит от химической природы медиатора и проходящих через мембраны попов, от качества и количества ферментов, участвующих и расщеплении и синтезе медиатора, от уровня обмена веществ в нейронах.

Следовательно, предполагается, что кодирование импульсов и нервной системе происходит по типу цифровых (неградуальных) и аналоговых (градуальных) процессов, подобных принципам действия кибернетических машин, но коренным образом отличающихся от функционирования этих машин.

Пока нет обоснованных предположений о физиологических механизмах декодирования импульсов.

Важно учесть, что кодируются и декодируются не только физические и химические свойства раздражителя, но и биологическое значение раздражителя, играющее решающую роль в сохранении и развитии жизни организма.

В нервной системе происходит активный отбор информации и только около тысячной части информации, которая воспринимается из внешнего мира, доходит до сознания.