Теория памяти в одном абзаце.

Теория памяти в одном абзаце.

(Взгляд со стороны)

“Всё в мире трясётся, дрожит и качается…”

Теория памяти.

Скорость света в вакууме около 300 000 км/сек.

Скорость распространения электрического поля в проводнике близка к скорости света.

Скорость движения потенциала действия по нейрону, если верить Гельмгольцу, около 30 м/сек. То есть в 10000000 раз меньше.

Почему природа не додумалась делать нервы из железа? Насколько спокойнее были бы люди с такими нервами, да и думали бы железными мозгами в десять миллионов раз быстрее.

Возникает соблазн уязвить безалаберную природу явным промахом, и создать “быстродумающие” машины на проводниках и полупроводниках.

А вот как сейчас наш организованный разум обскачет дикую стихию на цивилизованных железных конях!

Однако, если относиться к природе с большим уважением, приходится допустить, что передача потенциала действия (сигнала) по нейрону – это не единственная задача, которая решается при его прохождении. А именно: параллельно движению потенциала действия, в нейроне происходят зависимые от этого сигнала химические преобразования, влияющие в конечном итоге на химический состав и/или геометрию постсинаптических рецепторов и выделяемых нейроном молекул нейромедиаторов. То есть - на спектр собственных частот, и тех, и других.

Это и есть теория памяти в одном абзаце, позволяющая получить ответы на многие важные вопросы работы памяти, путём несложных умозаключений. Назову предложенный здесь механизм основным механизмом памяти (ОМП), потому что так оно и есть, и, чтобы было удобнее на него ссылаться.

То же, другими словами и с другой стороны:

1. Возбуждённая молекула нейромедиатора передаёт на вход принимающего нейрона спектральный (содержащий несколько частот) электромагнитный сигнал. Если одна, или несколько частот сигнала совпадают с собственными частотами постсинаптического рецептора, возникает резонанс, и сигнал проходит далее в тело нейрона. Проделав свой путь до аксонной терминали он возбуждает содержащиеся в ней молекулы нейромедиатора. Учитывая тот факт, что нейрон имеет множество входов и связан со множеством других нейронов, то сигнал, дошедший до аксонной терминали, может являться результатом суммации входных сигналов, и молекулы нейромедиатора должны отвечать за весь спектр частот, доступных родному нейрону. То есть, играют роль клавиатуры, на которой пришедший сигнал извлекает свой аккорд, возбуждая их собственные колебания на частотах этого сигнала. Возбуждённые молекулы выбрасываются в синапс и попадают на постсинаптические рецепторы следующего нейрона.

2. Если спектр передаваемого сигнала, наряду с частотами равными, или близкими к их собственным частотам, содержит и отличные от них частоты, - и только в этом случае, - возникает необходимое условие для начала химических изменений в нейроне.

Тех, кто захочет возразить, мол, описанный механизм не имеет на сегодняшний день никакого экспериментального основания, - прошу не беспокоиться, я сам об этом знаю. Но, во-первых, насколько мне известно, так задача никем до сих пор не ставилась, а с другой стороны, Основной механизм памяти, сформулированный здесь, соответствует физическим и биологическим законам и не противоречит известным фактам. К тому же, такой механизм полностью согласуется, например, с теорией обоняния Дайсона-Райта, устраняет её недостатки за счёт спектральности действующего сигнала и даже - примиряет её со стереографической теорией, поскольку собственные частоты молекул зависят как от их химического состава, так и от их геометрии.

Во-вторых, по-другому просто быть не может, поскольку природа не придумала иных механизмов сохранения самовоспроизводящихся динамических процессов в статичных формах, кроме собственных частот, - тогда только так и может сохраняться содержание динамического сигнала в памяти. Более того, смысл возникновения в процессе эволюции химических синапсов как раз и видится в том, что в них динамический сигнал переводится в статичные формы. И так осуществляется запоминание.

И наконец, ОМП, в отличие от других механизмов, даёт возможность ответить на основные вопросы теории памяти:

1. Почему на один и тот же сигнал, одни нейроны реагируют, а другие нет?

Потенциал действия (сигнал) в нейроне инициируется за счёт резонансов, возникающих в постсинаптических рецепторах. Для того, чтобы такие резонансы возникли, необходимо, чтобы по крайней мере одна из частот спектра пришедшего сигнала совпадала или была близка одной из собственных частот постсинаптического рецептора. Это условие выполняется не всегда.

2. Как возникают ассоциативные связи?

Воспринимаемое мозгом событие представляет собой связанный частотами букет возбуждённых нейронов, причём каждый нейрон воспринимает свою часть общей информации в виде определённого частотного спектра.

Резонансы в постсинаптических рецепторах могут возникать не обязательно на основной частоте передаваемого сигнала, но также и на обертонах. Другими словами, поскольку содержанием события на уровне нейрона является набор частот, то часть этого события (какие-то из частот этого набора), не обязательно главная, может самостоятельно связываться с другим букетом нейронов, то есть с другим событием через собственные резонансы. Очевидно в этом случае пороговое значение для возбуждения потенциала действия в нейроне из другого букета достигается дольше и требует большего количества молекул нейромедиатора.

3. Как происходит запоминание?

На этот вопрос ОМП отвечает впрямую. Однако он описывает только основной, базовый уровень запоминания и, очевидно, не самый быстрый.

Запоминание события происходит по меньшей мере на четырёх уровнях:

а) – возникновение ассоциативных связей, б) – усиление существующих связей за счёт большего количества образующихся нейромедиаторов, в) - усиление связей за счёт физического изменения их структуры, г) – ОМП.

а) возникновение ассоциативных связей обеспечивает самое быстрое запоминание, часто даже не требующее повторения самого события. Такие связи могут возникать, как самопроизвольно, так и инициироваться сознательно (мнемонические способы запоминания). Чем больше образуется ассоциативных связей (рациональных и эмоциональных), тем вероятней вспомнить само событие, то есть возбудить, грубо говоря, тот же букет нейронов, который сработал при восприятии.

С другой стороны, если вы полностью погружены в себя, то не запоминаете происходящего вокруг, хотя, и видите, и слышите.

Этот уровень консолидации памяти общеизвестен, но труднообъясним без признания частотных связей. После признания – см. п. 2.

б), в), - результаты опытов по консолидации памяти на этих уровнях, за которые Эрик Ричард Кандель вместе с группой коллег получил Нобелевскую премию в 2001 году, описаны в его книге «В поисках памяти». Не буду останавливаться, тем более, что лучше автора не расскажу. Отмечу только, что оба уровня требуют неоднократного повторения воздействия, причём в) больше, чем б).

г) Основной механизм памяти.

Перенастройка нейрона начинается, очевидно, с постсинаптических рецепторов.

Скорее всего, такие изменения происходят не быстрее, чем изменения в любых органических клетках при неразрушающем повторяющемся внешнем воздействии и, так же образуют первую ступень в ряду: химические преобразования-структурные преобразования-генетические преобразования.

Перенастройка рецепторов приводит к изменению спектра сигнала, передаваемого по телу нейрона, который, в свою очередь воздействует на собственные частоты молекул нейромедиаторов (на их химический состав и/или геометрию).

Косвенным подтверждением таких изменений является тот факт, что разные типы нейронов выделяют разные по химическому составу и геометрии молекулы нейромедиаторов. Как это могло получиться в процессе эволюции, если бы упомянутые изменения не происходили?

С другой стороны, многообразие нейромедиаторов и сложность их молекул говорят о сложном содержании передаваемого сигнала. Иначе в рациональной природе нейромедиаторами служили бы атомы.

С развитием определённых областей памяти вероятность получения новой для них информации снижается, а следовательно снижается и вероятность фиксации физико-химических изменений в постсинаптических рецепторах и нейромедиаторах. То есть, в областях развитой памяти соответствующие процессы должны по-прежнему происходить, но как правило не достигают порогового значения для возникновения структурных изменений в молекулах.

Интересно, что возможны события, спектры частот которых не имеют ничего общего со спектрами, хранящимися в нашей памяти. В этом случае, возбуждения рецепторов не произойдёт, то есть событие будет происходить рядом с нами, но мы его не заметим.

И наконец,

4. Как происходит естественное развитие интеллекта?

Началом развития интеллекта является усвоение внешней информации, не содержащейся ранее в его памяти. Именно это и осуществляет ОМП. В дальнейшем, источником новой информации может являться не только внешняя среда, но и сам мозг, создавая новые идеи в результате обработки собственной памяти.

И, хотя последнее происходит, надо полагать в основном за счёт установления и усиления новых ассоциативных связей, часто новый взгляд на вещи подсказывается событием извне. Следовательно, есть основание для участия ОМП, и в процессе мышления, и в дальнейшем развитии интеллекта. Кроме того, как уже сказано, установление новых ассоциативных связей обеспечивается частотными резонансами, что является неотъемлемой частью Основного механизма памяти.

Разумеется, это не все вопросы, на которые позволяет ответить предложенный механизм, но, думаю, пока достаточно и этого.

Помимо сказанного, признание Основного механизма памяти таким, как он сформулирован здесь, даёт плодотворную основу для построения теории мышления.

Искусственный интеллект.

Многих из тех, кто испытывает досужий интерес к теме ИИ, действительно волнует вопрос: «Собирается ли человекоподобный робот София уничтожить человечество?». Всегда важно знать, до чего развитие ИИ может дойти и куда в случае чего бежать.

Не думаю, что сами разработчики искусственного интеллекта пугают друг друга вероятностью его выхода из-под контроля. Поскольку знают, как бы успешно ИИ ни развивали, неосуществимость перехода от искусственных алгоритмов к естественному развитию, гарантирует, что робот София сделает только то, что заложено в него (в неё?) человеком. Не уверен, правда, что это может кого-нибудь успокоить.

Принципиальная невозможность перехода к естественному развитию заложена изначально в самой основе цифровых теорий памяти, абстрагирующихся от содержания сигнала и довольствующихся просто его наличием. Между тем, именно в теле сигнала содержится тот стихийный элемент новой информации, усвоение которого, наряду с установлением и усилением ассоциативных связей, и есть развитие интеллекта. Повторение одинаковых нулей и единиц ничего не меняет в работе нейрона и не даёт оснований для конструктивных изменений в нём. Абстрагирование от аналоговой природы сигнала делает невозможным и возникновение ассоциативных (в том числе, интуитивных) связей. Таким образом естественное развитие интеллекта полностью исключается самой природой нынешних цифровых теорий.

Нужно отметить, что сами нейрофизиологи провоцируют возникновение цифровых теорий памяти, поскольку изучают сигналы преимущественно в эфферентных путях, то есть в тех, которые впрямую, в бытовом понимании, для запоминания не предназначены. Такой подход в целом представляется вполне оправданным, поскольку действие сигнала в эфферентных путях более очевидно, а принципы работы нейронов не сильно различаются, где бы они ни находились. Однако, не стоит забывать, что при этом игнорируется содержание сигнала. То есть получается: есть сигнал – есть действие, нет сигнала – нет действия. Чем не подарок цифровым теориям?

Можно даже заложить в искусственный интеллект некое псевдо-естественное развитие, основываясь, например, на упоминаемых в предыдущем разделе результатах опытов Эрика Канделя, но опять же - такое развитие должно быть заранее определено и прописано и базироваться на заранее определённых связях.

Из сказанного следует, что сам по себе термин Искусственный Интеллект есть оксюморон, поскольку нельзя назвать интеллектом то, что не способно к естественному развитию.

В. Скворцов.

На всякий случай ниже привожу портрет используемых терминов.

Рис. 1. Используемые термины.

Комментарии: