WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 21 | 22 || 24 | 25 |   ...   | 30 |

Селективные же теории исходят исключительно из выбора во время обучения необходимых или наиболее подходящих интеграций нейронов из уже заложенного многообразия подобных конструкций (Эдельман).

Существует представление об обучающихся резервных нейронах, обеспечивающих фиксацию нового опыта при экстраполяциях (Крушинский), о гностических нейронах, опознающих по типу детекторов определенные лица (или черты лица) и фиксирующих эти элементы опыта (Конорски), о нейронах “места”, реагирующих на определенные территориальные условия, закрепленные в опыте. Все эти представления свидетельствуют о наличии специального резерва клеток, рекруитирующихся из “молчащих” нейронов при усвоении и закреплении опыта и говорят в пользу селективных теорий научения.

11.4. Возможные молекулярные механизмы научения После опытов Хидена по выявлению роли РНК в процессах памяти появились работы, изучавшие роль РНК в процессах обучения. Так, была показана связь обучения с ростом синтеза ядерной и цитоплазматической РНК во многих структурах мозга, а также обнаружено, что введение РНК-азы (у крыс и кроликов) приводит к утрате выработанных и к затруднению в образовании новых условных рефлексов (Бродский). Впоследствии было показано, что фиксация приобретенной информации связана не с РНК, а с ДНК, с ее немутационными изменениями.

Тушмаловой описаны модификации генома в неокортексе крыс при обучении. По Тушмаловой, кодирование приобретенной информации осуществляется лабильной низкомолекулярной сателлитной ДНК ядра (а хранение генетической информации есть прерогатива стабильной высокомолекулярной ядерной ДНК). Эта сателлитная ДНК характеризуется непрочной связью с белком. При этом обращает на себя внимание возможность обратной транскрипции в триаде ДНК-РНК-белок.

Показано, что успешность обучения зависит от сохранности набора генов, опосредующих обучение, а ген сенситизации является одним из участников генетического пула, управляющего обучением (Данилова).

В результате биохимических преобразований возникают трансформации в синаптическом аппарате: либо происходит увеличение удельного веса активных синапсов при сохранении общего числа синапсов постоянным (функциональная гипотеза), либо образуются дополнительно новые синапсы (структурная гипотеза). По Роузу, в клетке по ходу обучения (на разных этапах фиксации энграммы) происходят следующие превращения:

в течение первых секунд и минут возникают под действием стимула и сохраняются изменения в рецепторах, чувствительных к глутамату и к ацетилхолину; затем в течение минут или часов поддерживается следовый эффект, благодаря действию киназ, трансформирующих пресинаптические белки ионных каналов, а также за счет экспрессии ранних генов; более длительное сохранение информации (от 1 до 6 часов), возможно, связано с синтезом новых белков – глюкопротеидов (создающих структурные изменения при встраивании в пре- и постсинаптические мембраны) в результате экспрессии поздних генов;

еще более поздние периоды обучения (сохранения энграмм) – до 24 часов – связаны с морфоструктурными перестройками – с образованием дополнительного шипикового аппарата, увеличением диаметра шипиков и площади постсинаптических уплотнений, образованных плотноприлегающими рецепторами (что выявляется при электронной микроскопии).

11.5. Системная психофизиология научения 11.5.1. Необходимые условия научения Если говорить о научении на системном уровне, то следует остановиться на организации функциональной системы (Анохин) и рассматривать его с позиций этой системы (функциональная система подробно изложена в гл.6).

С позиции функциональной системы Анохина нельзя обойти ни мотивационные аспекты, ни принцип доминанты, ни вопросы целеположения и принятия решения, ни выработку программы действия и прогнозирование результата, ни систему обратной афферентации и эффект сличения результата действия с прогнозом. Все эти моменты играют важную роль в процессе обучения и в результате научения. Так, совершенно необходимо для успешного научения, чтобы доминирующая мотивация совпадала с целью обучения, в противном случае научение будет тормозиться. Необходимо, по Павлову, чтобы подкрепление при обучении было более значимым, чем условный сигнал (закон эффекта, по Торндайку; принцип доминанты, по Ухтомскому), в противном случае обучение будет блокировано. Необходимо, чтобы акцептор результатов действия имел возможность в случае несовпадения реального результата с ожидаемым подстраивать систему, иначе она окажется разбалансированной, и обучение будет затруднено.

Как уже говорилось выше, существенную роль в процессах научения играют специфические “обучающиеся” нейроны новизны и тождества, обнаруженные практически на всех этажах головного мозга, но имеющие наибольший удельный вес (до 80%) в структурах архипалеокортекса – в гиппокампе и миндалевидном комплексе. Эти нейроны не просто участвуют в обучении, обеспечивая негативную либо позитивную память, а с их помощью мозг может прогнозировать вероятность событий (Алейникова).

11.5.2. Модель нейронной сети с “обучающимися” нейронами Такую прогнозирующую систему можно представить в виде нейронной сети с обучающимися нейронами новизны и тождества (Алейникова). В основе такой нейронной сети лежат “моделирующие цепочки” Соколова (для описания ориентировочного рефлекса).

Эта модель (Рис. 11.2) допускает изменение удельного веса возбудительных или тормозных синаптических входов на мембране нейрона новизны в течение стереотипной стимуляции, что может привести как к исчезновению возбудительной реакции, так и к возникновению торможения ответов этих нейронов.

Модель работает по следующей программе. От входного нейрона (Вх) сигналы поступают одновременно на входы “нейрона новизны” (НН) и промежуточных нейронов (возбуждающего – В и тормозящего – Т), конвергирующих на “нейроне тождества” (НТ).

При этом путь от промежуточного Т-нейрона должен быть короче, чем от В-нейрона, и поэтому ко времени прихода импульсов из В-нейрона НТ окажется заторможенным и ареактивным. Однако, это торможение может быть снято при включении тормозящего нейрона Т1, синаптирующего на нейроне Т, что достигается одновременным поступлением от входного нейрона сигналов в тормозящий нейрон Т1 (с порогом выше, чем у нейрона Т) и в реверберационную цепочку возбуждения a1—c1, повышающую возбудимость нейрона Т1. Повышение возбудимости нейрона Т1 делает возможным его возбуждение при конвергенции на его мембране импульсов от нейронной цепочки al—cl и от входного нейрона. Таким образом, достигается торможение тормозящего нейрона Т и освобождение НТ от торможения при одновременном запуске возбуждающих каналов от нейрона В, который связан с НТ множественными параллельными цепочками с разным количеством промежуточных нейронов. При этом, по условиям модели, чем короче цепочка, тем выше пороги составляющих ее нейронов. При исходной возбудимости промежуточного нейрона В может включиться только наиболее длинная низкопороговая (порог П1) нейронная цепочка n1—n3. При последующем повышении возбудимости В-нейрона за счет реверберации возбуждения в цепи усиления a2—c2 включается более высокопорговая (П2) и более короткая нейронная цепочка n4—n5 при выключении цепочки n1—n3 за счет срабатывания тормозящего нейрона Т2 по порогу П2, в результате чего укорачивается латентный период реакции НТ.

Дальнейшее укорочение латентного периода реакции НТ достигается аналогичным путем — при срабатывании по порогу П3 промежуточного нейрона n6 в наиболее короткой параллельной цепочке и выключении пути n4—n5 за счет запуска по этому же порогу тормозящего нейрона Т3 и т.д. Усиление же реакции НТ (учащение импульсации и т.п. ) может достигаться за счет цепочки усиления a3—c3 (включающейся одновременно с цепочками a1—c1 и a2—c2), обеспечивающей повышение возбудимости НТ. При этом условием срабатывания НТ является временное совпадение сигналов, поступающих через конвергирующие на его мембране входы от параллельных промежуточных цепочек (n1…n6) и от кольцевой цепочки a3—c3, запускаемых В-нейроном.

Однако, функционирование предлагаемой модели измеряется временными интервалами, относящимися к миллисекундной шкале, в то время как реальные временные отношения данной системы реализуются в секундной (и даже минутной) шкале. Поэтому необходимо ввести в модель феномен накопления возбуждения, механизм которого, видимо, должен локализоваться в наружной мембране пластических нейронов (или в их внутренних мембранах) и должен быть связан с метаболическими перестройками не только ионного характера. Эти допущения можно в модели реализовать, введя такой элемент накопления (ЭН) в мембрану НТ, НН и Вых, где сопоставляются входные сигналы. И таким образом, выходной нейрон приобретает роль интегратора, на мембране которого локализованы синаптические входы, позиционно кодирующие сигналы, приходящие соответственно от нейронов новизны и тождества.

Рис. 11.2. Модель нейронной сети с "обучающимися нейронами": Вх входной нейрон;

Вых выходной нейрон-интегратор; НН нейрон новизны;

НТ нейрон тождества; В промежуточный возбуждающий нейрон; Т, Т1, Т2, Т3, Тпромежуточные тормозящие нейроны; а1 b1 c1, a2 b2 c2, a3 b3 cреверберационные нейронные цепочки; n1 n2 n3, n4 n5, n6 промежуточные нейроны в параллельных возбуждающих цепочках;

П1-4 пороги возбуждения нейронов, где П1 < П2 < П3 < П4; ЭН элемент накопления;

черные стрелки возбуждающие синапсы; белые кружки тормозящие синапсы (по Т.В.

Алейниковой).

На Рис. 11.3 представлена возможная схема “вычисления” вероятности сигнала по реакциям НН и НТ, производимого выходным нейроном-интегратором. Этот нейрон, видимо, по соотношению моментов времени включения синаптических входов от НН и НТ (работающих до известной степени реципрокно) и по выраженности входных сигналов (т.е.

по временным параметрам кодов) может определять действительную новизну или стереотипность сигнала и, таким образом, “вычислять” вероятность события.

Рис. 11.3. Схема возможного “вычисления” вероятности события выходным нейрономинтегратором при конвергенции на нем входов от нейрона новизны (НН) и нейрона тождества (НТ): А – электрограммы нейрона новизны при стереотипной стимуляции; Б – электрограммы нейрона тождества при тех же условиях; В – Г – фрагмент “синаптической игры” на входах нейрона-интегратора (пространственно-временная суммация); цифры справа – номера предъявлений стимула; вертикальная стрелка – включение стимула; НН – нейрон новизны;

НТ – нейрон тождества; Н-Инт – нейрон-интегратор (по Т.В. Алейниковой).

11.5.3. Обучение и ансамблевая организация Группы нейронов, связанных выполнением общей функции, объединяются (интегрируются) в определенные конгломераты (констелляции), названные Ухтомским ансамблями. Ансамбли нейронов, связанные с обучением, описал Хебб, постулировав принцип их объединения при обучении (описанный выше) как пре-постсинаптическое совпадение. Другой принцип ансамблевого объединения нейронов был предложен А.Б.

Коганом, как принцип вероятностно-статистической организации нейронных ансамблей.

Это достаточно широкий, всеобъемлющий принцип, по которому в ансамбли объединяются нейроны, связанные любой общей функцией – восприятия, опознания образа, обучения, принятия решения и т.д. Это могут быть ансамбли, выполняющие самые разнообразные функции. Эти ансамбли могут представлять собой целые модули (Глезер), объединяющие гиперколонки коры, либо это могут быть микроансамбли с возбудительным центром и тормозной периферией (Коган, Чораян), отражающие конструкции рецептивных полей, это могут быть “детекторные” пирамиды с “гностическим” нейроном на вершине (Соколов), но это всегда – конструкции, в основе которых лежат принципы статистичности и вероятностности, что и делает их наиболее универсальными, особенно в реальных условиях работы мозга, использующего при мнестической (и любой ментальной) деятельности размытые алгоритмы (Чораян).

11.6. Возрастные аспекты научения У новорожденного ребенка проявляются только безусловные рефлексы – пищевые, защитные и ориентировочные, необходимые для приспособления к жизни в новой среде и служащие базой для последующего возникновения условных рефлексов, т.е. для процесса обучения в постнатальной жизни. Первые условные рефлексы появляются к концу первого месяца жизни ребенка и возникают на случайно совпадающий с безусловным стимулом индифферентный сигнал. В это же время у новорожденного ребенка проявляется комплекс оживления, означающий появление потребности в общении и базирующийся также на первых условных рефлексах, связанных с узнаванием мамы или других близких людей.

Младенческий период характеризуется развитием у ребенка подражательных движений. При этом особого внимания заслуживают движения руки, направленные к предмету, ощупывание предметов, появляющиеся на четвертом месяце жизни. К 5-месяцам у ребенка развиваются сложные зрительно-двигательные координации, позволяющие осуществлять целенаправленные действия – хватание и бросание предметов.

После 7 месяцев ребенок может осуществлять круговые реакции, по Пиаже, т.е.

манипулировать предметами (хватать их, бросать, кусать, стучать ими, подбирать, снова бросать и т.д.). В это же время ребенок научается производить “соотносящие” действия (открывать и закрывать коробочки, вкладывать маленькие предметы в большие и т.д.). После 10 месяцев у ребенка появляются функциональные действия, позволяющие более или менее верно использовать предметы, подражая действиям взрослых. Таким образом, к концу первого года жизни начинается формирование наглядно-действенного мышления, которое совершенствуется при обучении методом проб и ошибок. К концу первого года жизни ребенок обучается довольно сложным действиям — играм. В это время познавательное развитие ребенка базируется в основном на потребности в общении со взрослым.

Pages:     | 1 |   ...   | 21 | 22 || 24 | 25 |   ...   | 30 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.