Принципы кодування інформацією нервову систему

Принципы кодування інформацією нервової системе.

Сегодня можна казати про засадах кодування в нейронних мережах. Окремі досить прості та притаманні периферичного рівня обробки інформації, інші — складніші й характеризують передачу інформації більш високих рівнях нервової системи, включаючи кору.

Одним з простих способів кодування інформації визнається специфічність рецепторів, вибірково реагують визначені параметри стимуляції, наприклад колбочки з різною чутливістю до длинам хвиль видимого спектра, рецептори тиску, больові, тактильні і др.

Другой спосіб передачі отримав назву частотного коду. Найбільш явно пов’язаний із кодуванням інтенсивності роздратування. Частотний спосіб кодування інформацію про інтенсивності стимулу, що включає операцію логарифмирования, цілком узгоджується з психофізичним законом Р. Фехнера про тому, що обсяг відчуття пропорційна логарифму інтенсивності раздражителя.

Однако пізніше закон Фехнера було піддано серйозній критиці. З. Стівене виходячи з своїх психофізичних досліджень, проведених на людей із застосуванням звукового, світлового і електричного роздратування, замість закону Фехнера запропонував закон статечної функції. Цього закону говорить, що відчуття пропорційно показнику ступеня стимулу, у своїй закон Фехнера становить лише окреме питання статечної зависимости.

Анализ передачі про вібрації від соматичних рецепторів показав, що про частоті вібрації передається з помошью частоти, та її інтенсивність кодується числом одночасно активних рецепторов.

В ролі альтернативного механізму до перших двом принципам кодування — міченої лінії частотного коду — розглядають також патерн відповіді нейрона. Стійкість тимчасового паттерна відповіді — характерна риса нейронів специфічної системи мозку. Система передачі стимули з допомогою малюнка розрядів нейрона має низку обмежень. У нейронних мережах, які працюють у цьому коду, неспроможна дотримуватися принцип економії, оскільки він вимагає додаткових операцій та часу з обліку початку, кінця реакції нейрона, визначення її тривалості. З іншого боку, ефективність передачі інформації про сигналі істотно залежить стану нейрона, що робить цю систему кодування недостатньо надежной.

Идея у тому, що кодується номером каналу, була присутня вже у дослідах І.П. Павлова з шкірним аналізатором собаки. Виробляючи умовні рефлекси на роздратування різних ділянок шкіри лапи через «касалки», йому належить його присутність серед корі великих півкуль соматотопической проекції. Роздратування певної ділянки шкіри викликало осередок збудження в певному локусі соматосенсорной кори. Просторове відповідність місця докладання стимулу і локусу порушення в корі одержало підтвердження й у інших анализаторах: глядачевій, слуховому. Тонотопическая проекція в слуховий корі відбиває просторове розташування волосковых клітин кортиевого органу, вибірково чутливих до різноманітної частоті звукових коливань. Такі проекції можна пояснити тим, що рецепторная поверхню відображається на карті кори із безлічі паралельних каналів — ліній, мають свої номери. При зміщення сигналу щодо рецепторной поверхні максимум порушення переміщається за елементами карти кори. А сам елемент карти представляє локальний детектор, вибірково відповідальний на роздратування певної ділянки рецепторной поверхні. Детектори локальність, які мають точковими рецептивными крисами і вибірково реагують на торкання до певної точці шкіри, є простими детекторами. Сукупність детекторів локальність утворює карту шкірної поверхні в корі. Детектори працюють паралельно, кожна точка шкірної поверхні представлена незалежним детектором.

Сходный механізму передачі сигналу стимули діє і тоді, коли стимули різняться не місцем докладання, а інших ознак. Поява локусу порушення на детекторной карті залежить від параметрів стимулу. З їхніми зміною локус порушення на карті зміщується. Для пояснення організації нейронної мережі, працюючої як детекторная система, О. Н. Соколов запропонував механізм векторного кодування сигнала.

Принцип векторного кодування інформації уперше був в сформульований в 50-і роки шведським ученим Р. Йохансоном, що й поклав початок новому напрямку в психології — векторної психології. Р. Йохансон грунтувався на результатах летапьного вивчення сприйняття руху. Він довів, що й дві крапки над екрані рухаються назустріч одна одній — одна по горизонталі, інша за вертикаллю, — то людина бачить рух однієї точки по похилій прямий. Для пояснення ефекту ілюзії руху Р. Йохансон використовував векторное уявлення. Рух точки розглядається їм, як результат формування двухкомпонентного вектора, відбиває дію двох незалежних чинників (руху на горизонтальному і вертикальному напрямах). У подальшому векторна модель поширили їм у сприйняття рухів корпуси та кінцівок людини, і навіть на рух об'єктів в тривимірному просторі. О. Н Соколов розвинув векторні уявлення, застосувавши їх до вивченню нейронних механізмів сенсорних процесів, і навіть рухових і вегетативних реакций.

Векторная психофізіологія — новий напрям, орієнтоване на з'єднання психологічних явищ і процесів з векторным кодуванням інформацією нейронних сетях.

При підготовці цієї праці були використані матеріали із сайту internet.