МЕДИАТОРЫ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Из вышеизложенного понятно, какое значение в функциях нервной системы играют медиаторы. В ответ на приход нервного импульса к синапсу происходит выброс медиатора; молекулы медиатора соединяются (комплементарно - как «ключ к замку») с рецепторами постсинаптической мембраны, что приводит к открыванию ионного канала или к активированию внутриклеточных реакций. Примеры синаптической передачи, рассмотренные выше, полностью соответствуют этой схеме.

Долгое время за образец принимали синаптическую передачу по анатомическому адресу (принцип «точка - в точку»). Открытия последних десятилетий, особенно медиаторной функции нейропептидов, показали, что в нервной системе возможен принцип передачи и по химическому адресу. Таким образом, физиологическая реакция обеспечивается не точным анатомическим контактом, а наличием соответствующего рецептора на клетке-мишени. Собственно этот принцип был давно известен в эндокринологии, а исследования последних лет нашли ему более широкое применение.

Согласно дофаминовой гипотезе шизофрении, третья дофаминергическая система при этом заболевании сверхактивна. Эти представления возникли после открытия веществ, снимающих некоторые симптомы заболевания. Например, хлорпромазин и галоперидол имеют разную химическую природу, но они одинаково подавляют активность дофаминергической системы мозга и проявление некоторые симптомов шизофрении. У больных шизофренией, в течение года получавших эти препараты, появляются двигательные нарушения, (повторяющиеся причудливые движения лицевой мускулатуры, включая мускулатуру рта, которые больной не может контролировать).

Серотонин почти одновременно открыли в качестве сывороточного сосудосуживающего фактора (1948) и энтерамина, секретируемого энтерохромаффиновыми клетками слизистой оболочки кишечника. В 1951 г. было расшифровано химическое строение серотонина и он получил новое название - 5-гидрокситриптамин. В организме млекопитающих он образуется гидроксилированием аминокислоты триптофана с последующим декарбоксилированием. 90% серотонина образуется в организме энтерохромаффиновыми клетками слизистой оболочки всего пищеварительного тракта. Внутриклеточный серотонин инактивируется моноаминоксидазой, содержащейся в митохондриях. Серотонин внеклеточного пространства окисляется перулоплазмином. Большая часть вырабатываемого серотонина связывается с кровяными пластинками и по кровяному руслу разносится по организму. Другая часть действует в качестве местного гормона, способствуя авторегулированию кишечной перистальтики, а также модулируя эпителиальную секрецию и всасывание в кишечном тракте.

Самая высокая концентрация серотонина обнаружена в эпифизе. Серотонин в эпифизе превращается в мелатонин, который участвует в пигментации кожи, а также влияет у многих животных на активность женских гонад. Содержание как серотонина, так и мелатонина в эпифизе контролируется циклом свет - темнота через нервную симпатическую систему.

Межнейронное взаимодействие и нейронные сети

В соответствие с системным подходом объединения нейронов могут приобретать свойства, которых нет у отдельных нервных кле­ток. Поэтому объединения нейронов и их свойства представляют особый предмет анализа в нейро- и психофизиологии. Так, напри­мер, американский исследователь В. Маункасл (1981) предлагает в качестве своеобразной «единицы» нейрофизиологического обес­печения информационного процесса «элементарный модуль обра­ботки информации» — колонку нейронов, настроенных на опреде­ленный параметр сигнала. Совокупность миниколонок, в каждой из которых представлен определенный параметр сигнала, образу­ют макроколонку, которая соответствует определенному участку внешнего пространства. Таким образом, для каждого участка внеш­него мира осуществляется параллельный анализ свойств предста­вленного там сигнала.

Предполагаемая роль межнейронного взаимодействия настоль­ко значительна, что легла в основу представления об особой функ­циональной единице — «дендроне», который представляет морфо-функциональную основу генерации «психона» — элементарной еди­ницы психического. То и другое образование носит гипотетический характер, и представляет интерес постольку, поскольку отражает настоятельную потребность исследователей мозга в выделении со­поставимых физиологических и психологических единиц анализа.

Нейронная сеть. Важной единицей функциональной активности ЦНС считается элементарная нейронная сеть. Принципы коопе­ративного поведения нейронов в сети предполагают, что совокуп­ность взаимосвязанных элементов обладает большими возмож­ностями функциональных перестроек, т.е. на уровне нейронной се­ти происходит не только преобразование входной информации, но и оптимизация межнейронных отношений, приводящая к реа­лизации требуемых функций информационно-управляющей сис­темы. Одним из первых идею сетевого принципа в организации ней­ронов выдвинул Д.Хебб, позднее появились работы В.Мак-Каллоха и К.Питса, посвященные сетям формальных нейронов.

В отечественной психофизиологии начальным этапом в изуче­нии нервных сетей явились работы Г.И. Полякова (1965), кото­рый с эволюционных позиций охарактеризовал принципы возник­новения и функционирования нейронной сети, выделив элементар­ное координационное устройство как прототип сетевой «единицы».

Типы сетей. В настоящее время сетевой принцип в обеспече­нии процессов переработки информации получает все большее рас­пространение. В основе этого направления лежат идеи о сетях нейроноподобных элементов, объединение которых порождает но­вые системные (эмерджентные) качества, не присущие отдельным элементам этой сети.

По характеру организации в нервной системе чаще всего вы­деляют три типа сетей: иерархические, локальные и дивергент­ные. Первые характеризуются свойствами конвергенции (несколь­ко нейронов одного уровня контактируют с меньшим числом ней­ронов другого уровня) и дивергенции (нейрон нижележащего уров­ня контактирует с большим числом клеток вышележащего уров­ня). Благодаря этому информация может многократно фильтро­ваться и усиливаться. Наиболее характерен такой тип сетей для строения сенсорных и двигательных путей. Сенсорные системы ор­ганизованы по принципу восходящей иерархии: информация посту­пает от низших центров к высшим. Двигательные, напротив, орга­низованы по принципу нисходящей иерархии: из высших корко­вых центров команды поступают к исполнительным элементам (мышцам). Иерархические сети обеспечивают очень точную пере­дачу информации, однако, выключение хотя бы одного звена (на­пример, в результате травмы) приводит к нарушению работы всей сети.

В локальных сетях поток информации удерживается в преде­лах одного иерархического уровня, оказывая на нейроны-мишени возбуждающее или тормозящее действие, что позволяет модулиро­вать поток информации. Таким образом, нейроны локальных сетей действуют как своеобразные фильтры, отбирая и сохраняя нужную информацию. Предполагается, что подобные сети имеются на всех уровнях организации мозга. Сочетание локальных сетей с дивер­гентным или конвергентным типом передачи может расширять или сужать поток информации.

Дивергентные сети характеризуются наличием нейронов, кото­рые, имея один вход, на выходе образуют контакты с множеством других нейронов. Таким путем эти сети могут влиять одновременно на активность множества элементов, которые при этом могут быть связаны с разными иерархическими уровнями. Являясь интегративными по принципу строения, эти сети, по-видимому, выполняют централизованную регуляцию и управление динамикой информаци­онного процесса.

Векторная психофизиология. По мере развития представлений о строении и функционировании сетей разного типа наблюдается интеграция этих исследований и информационного подхода. Приме­ром служит векторная психофизиология — новое направление, ос­нованное на представлениях о векторном кодировании информа­ции в нейронных сетях (Е.Н.Соколов, 1995). Предполагается, что этот подход открывает возможности для интеграции нейронных ме­ханизмов и закономерностей протекания психических процессов в единую непротиворечивую модель. Суть векторного кодирования заключается в следующем: в нейронных сетях внешнему стимулу ставится в соответствие вектор возбуждения — комбинация воз­буждений элементов нейронного ансамбля. При этом ансамблем считается группа нейронов с общим входом, конвергирующая на одном или нескольких нейронах более высокого уровня. Различие между сигналами в нервной системе кодируется абсолютной вели­чиной разности тех векторов возбуждения, которые эти стимулы генерируют. Управление реакциями осуществляется также ком­бинациями возбуждений, генерируемых командными нейронами. На­пример, выполненные в этой логике исследования цветового зрения человека показывают, что воспринимаемый цвет определяется на­правлением фиксированного четырехкомпонентного вектора воз­буждения (Соколов, Измайлов, 1996).

Интенсивное развитие сетевые модели переработки информа­ции получили в нейрокибернетике и так называемом коннекционизме. Высокий уровень абстракции и использование формального ма­тематического аппарата в этих моделях далеко не всегда опира­ется на реальное физиологическое содержание и в целом меняет плоскость анализа, переводя его из системы физиологических по­нятий в систему условных категорий с условными свойствами. Тем не менее исследования в этой области продвигаются весьма успеш­но и порождают такие модели как, например, нейроинтеллект.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: