Юрий васильевич Лебедев
| Вид материала | Документы |
- Т н. Никулин Олег Алексеевич, Новиков Юрий Михайлович, Пивник Александр Васильевич,, 158.75kb.
- Копаев Юрий Васильевич исследование, 65.44kb.
- Учебно-методический комплекс Лебедев Ю. В. Русская литература 19 века 10 кл. Учеб., 39.22kb.
- Учебно-методический комплекс Лебедев Ю. В. русская литература 19 века 10 кл уч для, 38.89kb.
- Учебно-методический комплекс Лебедев Ю. В. русская литература 19 века 10 кл уч для, 38.44kb.
- С. А. Лебедев –создатель первого в контенентальной Европе компьютера, 365.41kb.
- Жоров Юрий Васильевич, кандидат экономических наук, доцент учебно-методический комплекс, 479.39kb.
- Ковбасюк Юрий Васильевич, президент, 98.42kb.
- Кулагин Юрий Васильевич (главный инженер фирмы "nelk") доклад, 162.27kb.
- -, 112.94kb.
юрий васильевич Лебедев
О способе моделирования мыслящей машины на основе клеточного строения головного мозга человека
Часть II, основная
УДК 882
ББК 84(2)6-5
Л33
Лебедев Ю.В.
О способе моделирования логически мыслящей машины на основе клеточного строения головного мозга человека: Часть 2. – Ростов н/Д: «Новая книга», 2002. – 176 с.
ISBN 5-86692-211-8
© Лебедев Ю.В., 2002
© «Новая книга», 2002
ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ
«Скоро ли компьютерщикам удастся создать искусственный интеллект? Не думаю, что это произойдет на протяжении моей жизни. Пока наши попытки реализуются в основном в направлении создания компьютеров как инструментов, которые делают нашу жизнь и работу более удобной и эффективной. Но сделать машину умной, научить ее в прямом смысле думать математики сегодня не в состоянии»
Из высказываний Билла Гейтса, опубликованных в газете «Известия» от 14 октября 1997 года.
Но я осмеливаюсь возразить
и преподношу свои многолетние теоретические исследования, как раз и направленные на создание мыслящей машины.
На их основе твердо заявляю:
мыслящей машине — быть!
Для этого мне пришлось познать:
1. физиологию высшей нервной деятельности человека;
2. цитоархитектонику его головного мозга;
3. индуктивную логику и
4. нейрокибернетику.
Сфера охвата этих дисциплин у меня была более узкая, чем у современных исследователей. Но проникновение в суть дела неизмеримо более глубокое. Вот это дало мне возможность познать истину и с полной уверенностью заявить как о скором и близком воплощении моих идей в жизнь, так и о последующем перевороте в сфере технической и общественной деятельности в глобальном масштабе. Я уверен, что в конечном итоге все же буду признан основоположником этой новой отрасли знаний.
Лебедев Ю.В.
Еще раз напоминаю, что для сохранения своего авторства я вынужден именно в этой части из первоначального издания очень малым тиражом временно из текста изъять отдельные абзацы, вместо которых будут стоять точки.
Лебедев Ю.В.
Предварительные данные
Пункт первый
О строении
центральной нервной системы
как животных, так и человека
Центральная нервная система осуществляет:
1) связь организма с внешней средой, затем 2) взаимосвязь частей организма между собой и, наконец, 3) регуляцию и координацию их функций. 4) У человека она осуществляет еще речь и мышление.
В свою очередь она подразделяется:
I. на анализаторы с их органами чувств, которые расположены на голове и по всему телу;
II. на спинной мозг, который расположен в позвоночном канале;
III. на подкорковые образования головного мозга, которые являются продолжением спинного;
и IV. на кору головного мозга, которая составляет его наружный слой.
Вот таков порядок строения и подразделения центральной нервной системы. Но для удобства понимания излагаемого мной материала разбор анализаторов я решил осуществить несколько позже.
II. и IV. Ткань спинного и головного мозга состоит из серого и белого вещества. Серое вещество представляет собой скопление главным образом нервных клеток, называемых еще нейронами. Каждый из них имеет множество очень коротких ветвящихся отростков, не превышающих двух миллиметров. Называются они дендритами. На их концах расположены шипики, с помощью которых осуществляются контакты с частями других нервных клеток. Кроме них, каждый нейрон имеет только по одному, порой даже очень длинному отростку. У некоторых животных они достигают нескольких метров. У человека же — до полутора метров. Называются они аксонами. Меньшая часть аксонов является неветвящимися, а у большей окончания имеют кисточкообразные разветвления в виде расходящегося веера. Называются они коллатералями. Заканчиваются они синапсами, с помощью которых осуществляется контакт в основном с телами других нервных клеток или же с мышцами тела и внутренними органами.
Однородные аксоны существуют не отдельно, а образуют пучки белого цвета, которые еще называют нервными волокнами. Одни из них осуществляют связь органов чувств со спинным и головным мозгом, то есть передают к ним различные световые, звуковые, механические, химические, температурные и другие раздражения. В связи с этим их называют центростремительными. Входят они в состав афферентной системы нервных волокон. Другие осуществляют взаимосвязь частей центральной нервной системы между собой. Их называют афферентно-эфферентной системой нервных волокон. По третьим уже преобразованные нервные раздражения направляются обратно к различным рабочим органам тела, то есть ко всевозможным железам внутренней секреции, заставляя их выделять, например, слюну, желудочный сок, изменять обмен веществ и так далее. Но прежде всего по ним направляются двигательные распоряжения ко всем мышцам тела, приводя их в рабочее состояние. В связи с этим их называют центробежными. Входят они в состав эфферентной системы нервных волокон.
Нервные клетки с их отростками расположены в особой ткани, называемой невроглией. Она выполняет их опорную, защитную и трофическую функции, то есть осуществляет обмен веществ и питание нейронов с их отростками. Кроме этого, она принимает непосредственное участие в возникновении и передаче нервных раздражений, в данном случае называемых импульсами.
III. В подкорковых образованиях головного мозга в свою очередь различают ствол мозга, который состоит из ромбовидного, среднего и межуточного мозга, затем мозжечок и сам головной мозг.
Ромбовидный мозг является связующим звеном между спинным мозгом и головным. Он состоит из продолговатого мозга и варолиева моста. Полость ромбовидного мозга образует четвертый желудочек. Его задняя часть является полостью продолговатого мозга, передняя — варолиева моста. Серое вещество здесь расположено в виде обособленных групп нейронов, называемых ядрами. Они отделены друг от друга прослойками белого вещества.
В продолговатом мозгу и варолиевом мосту располагаются ядра большинства черепно-мозговых нервных волокон. По ним поступают нервные импульсы от органов чувств, расположенных в ушах, в глазах, в полости носа, рта, языка, гортани, на коже. И от этих же ядер часть нервных импульсов направляется в обратную сторону к мускулатуре лица, языка, гортани, а также к слюнным железам, поджелудочной железе и к железам желудка, затем — к мускулатуре желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системе и органам дыхания.
К ромбовидному мозгу с задней стороны примыкает мозжечок.
Продолжением ромбовидного мозга является средний мозг. Он соединяет полости ромбовидного и межуточного мозга. На нем имеются возвышения, называемые буграми четверохолмия и ножками мозга. Серое вещество среднего мозга представлено отдельными скоплениями нервных клеток, тоже называемых ядрами. И расположены они тоже среди белого вещества. Одни из них нервными волокнами связаны с восприятием слуховых раздражений, другие — с восприятием световых, а третьи — с мышцами глазодвигательного аппарата.
Средний мозг непосредственно переходит в межуточный. К нему относятся надбугровая область вместе с эпифизом, затем таламус, называемый еще зрительным бугром, с примыкающими к ним коленчатыми телами, и подбугровая область. Полость межуточного мозга имеет вид щели и называется третьим желудочком. Серое вещество в зрительных буграх расположено тоже в виде скоплений нервных клеток — ядер. Они тоже при помощи нервных волокон осуществляют восприятие и еще перекрест нервных раздражений, исходящих от органов чувств, расположенных по всему телу. Переключающими ядрами для зрительных раздражений является латеральное коленчатое тело, для слуховых — медиобазальное коленчатое тело, для сенсомоторных — вентральные заднелатеральные и заднемедиальные ядра. Кроме них, через таламус осуществляются связи с мозжечком, органами обоняния, вкуса и так далее.
И в то же время от таламуса исходят нервные раздражения дальше к другим частям подкорковых образований и к коре больших полушарий.
Подбугровая область, называемая еще гипоталамусом, имеет ряд скоплений серого вещества. На конце третьего желудочка расположена железа внутренней секреции, называемая гипофизом. Затем имеются сосковидные тела, связанные с восприятием обонятельных раздражений. В целом же подбугровая область представляет собой высший подкорковый вегетативный центр, осуществляющий регулировку питания, обменных процессов в организме и его рост.
В стволе мозга, начиная от верхних отделов спинного мозга и до передней части межуточного, располагается ретикулярная формация, называемая еще сетевидной. Состоит она из огромного числа нейронов с короткими аксонами. В них тоже поступают все нервные импульсы от органов чувств, расположенных по всему телу. И в то же время она сама посылает их в мозжечок и кору больших полушарий.
За межуточным мозгом следует сам головной мозг, который состоит из двух больших полушарий. Но и в глубине их в виде крупных ядер усматриваются подкорковые узлы, каковыми являются полосатое тело и бледный шар. Полосатое тело получает нервные раздражения как из зрительных бугров, так и из больших полушарий головного мозга, затем направляет их к клеткам бледного шара. А он их передает к ядрам ствола мозга и далее к двигательным клеткам передних рогов спинного мозга. Вся совокупность этих подкорковых центров носит название экстрапирамидной системы.
Но, кроме наиболее длинных нервных волокон, осуществляющих связь со всем организмом, имеются еще и более короткие. Они осуществляют связь составных частей подкорковых образований между собой и с корой больших полушарий.
Столь сложное, к тому же довольно туманное построение подкорковых образований я так кратко, посредством перечисления, изложил только потому, что нейрокибернетикам нет необходимости копировать их при моделировании мыслящей машины. Каюсь, что я и сам не нашел нужным подробнее изучить их. Поэтому в дальнейшем все то, что расположено между окончанием спинного мозга и корой больших полушарий, я буду частенько именовать просто подкорковыми образованиями.
Что же касается дальнейшего материала, то я буду излагать его более подробно. Для цитофизиологов он является уже давно известной истиной. А вот для нейрокибернетиков — нет. К тому же этот материал им будет необходим.
IV. Головной мозг животных, и особенно человека, именуется большим из-за чрезвычайного разрастания и усложнения в своем построении настолько, что прикрыл собой все другие уже перечисленные нами составные части подкорковых образований. Его объем равен примерно 1,5 дм3. Состоит он, как я только что сказал, из двух полушарий. Их наружный слой, именуемый корой, представляет собой серое вещество, состоящее из нейронов и частично из их отростков. Толщина его колеблется от двух до пяти миллиметров. Из-за разрастания и усложнения на ней образовались многочисленные борозды и извилины. Наружная часть коры, то есть та, что расположена на их поверхности, составляет менее половины той, которая скрыта в бороздах и извилинах. Если их разгладить, то по площади она займет более двух квадратных метров. Ведь в ней содержится от 12 до 20 миллиардов нейронов. Расположенное ниже коры белое вещество состоит из нервных волокон. В каждом полушарии они осуществляют сложные многосторонние связи с нижележащими отделами подкорковых образований и с составными частями самой коры. Кроме этого, они при помощи мощной спайки, называемой мозолистым телом, осуществляют связь симметричных составных частей самой коры обоих полушарий. Состоит она из так называемых комиссуральных волокон.
Строение, внешний вид и исполняемая функция нейронов разнообразны. В связи с этим цитоархитектоники подразделяют их на три основных типа: на веретенообразные, пирамидные и звездчатые. Но в действительности их значительно больше. В соответствии с их специфической структурой и различным сочетанием сама кора была подразделена по вертикали на семь слоев и по горизонтали на ряд областей, подобластей, зон и полей. Всех их насчитывается около двухсот.
Прежде всего большие полушария головного мозга были подразделены на задние доли и лобные в связи с их функциональным различием. Граница между ними была установлена по так называемой центральной, или Роландовой, борозде и далее по латеральной, или Сильвиевой. Задние связаны с воспринимающими органами чувств. В этом и есть их основное назначение. Тогда как лобные осуществляют воспроизводство ответной реакции.
Начнем с задних долей коры головного мозга.
I. Непосредственное восприятие явлений, истекающих от предметов, окружающих как животных, так и человека, осуществляют анализаторы. Каждый из них состоит: а) из определенного периферического образования, называемого органом чувств, или рецептором, — вот они как раз и осуществляют данное восприятие явлений, которые И.П. Павлов называл агентами, сигналами внешнего мира или же просто раздражителями; б) из нервных волокон, по которым возникшее в органах чувств возбуждение передается в головной мозг; в) и соответствующего представительства в нем, воспринимающего поступившее возбуждение.
1) Рецепторы зрительного анализатора, то есть глаза, воспринимают световые раздражения, которые по проводящим нервным волокнам передаются сперва в присущие им подкорковые образования головного мозга, где между собой осуществляют перекрест, и далее поступают в соответствующие отделы коры головного мозга обоих полушарий, именуемые ядрами зрительного анализатора.
2) Рецепторы слухового анализатора, то есть уши, воспринимают звуковые раздражения, которые тоже по проводящим нервным волокнам передаются сперва в присущие им подкорковые образования головного мозга, где между собой тоже осуществляют перекрест, и далее поступают в соответствующие отделы коры головного мозга обоих полушарий, именуемые ядрами слухового анализатора.
3) Рецепторы кожно-тактильного, или сенсорного, анализатора воспринимают всевозможные прикосновения к поверхности тела, давление, растяжения, болевые и температурные ощущения. По проводящим путям они передаются в спинной мозг, затем в присущие им подкорковые образования, где тоже между собой осуществляют перекрест, и далее поступают в соответствующие отделы коры головного мозга обоих полушарий, именуемые ядрами кожного, или сенсорного, анализатора.
4) Рецепторы двигательного анализатора расположены внутри тела, то есть в мышцах, сухожилиях и связках, а также на суставных поверхностях костей. Под влиянием растяжения, воздействия силы тяжести, движения конечностей, перемещения звеньев скелета нервные раздражения по проводящим путям поднимаются в присущие им подкорковые образования, где тоже между собой осуществляют перекрест и далее поступают в соответствующие отделы коры головного мозга обоих полушарий, именуемые ядрами двигательного анализатора.
Но нервные раздражения двигательного анализатора не только восходят, но и нисходят обратно к мышцам тела и тем самым осуществляют регулируемую работу. К тому же ядра сенсорного и двигательного анализатора в коре головного мозга тесно примыкают друг к другу. Все это дало право физиологу И.П. Павлову отказаться от признания раздельного существования кожного и двигательного анализаторов и считать их единым функциональным аппаратом, названным им сенсомоторным анализатором.
5) Довольно существенным дополнением к нему является вестибулярный анализатор, контролирующий положение и перемещение головы, а с ней и всего тела в пространстве. Его рецепторы расположены в перепончатых мешочках внутреннего уха. Проводящие пути в присущих им подкорковых образованиях тоже перекрещиваются, затем имеют многочисленные связи с отделами спинного мозга, другими подкорковыми образованиями и далее попадают в мозжечок. Что же касается его представительства в коре головного мозга, то в должной мере оно еще не изучено.
6) Рецепторы обонятельного анализатора расположены в слизистой области верхней полости носа. Проводящие пути от них тоже поступают в присущие им подкорковые образования. Что же касается его представительства в коре головного мозга, то в должной мере оно тоже еще не изучено.
7) Рецепторы вкусового анализатора расположены в полости рта, точнее в слизистой оболочке языка, неба, глотки и так далее. Проводящие пути от них тоже поступают в присущие им подкорковые образования. Что же касается их представительства в коре головного мозга, то в должной мере оно тоже еще не изучено.
8) Но у человека, в отличие от животных, слуховой анализатор левого полушария у правшей заимел способность воспринимать и понимать еще и членораздельную речь. Тем самым он выделился в самостоятельный речевой анализатор. А само полушарие стало доминантным, то есть ведущим (у левшей же таковым является правое полушарие).
9) А двигательный анализатор тоже левого полушария у правшей заимел способность воспроизводить и членораздельную речь. Тем самым соответствующая часть из него выделилась в самостоятельный речедвигательный анализатор (у левшей он разместился тоже в правом полушарии).
Вышеперечисленные анализаторы, воспринимающие раздражения из внешней среды, окружающей как животных, так и человека, называются экстероцепторами. Они подразделяются на дистантные, то есть воспринимающие на расстоянии свет, звук, запах и так далее; и контактные, то есть воспринимающие непосредственное прикосновение к коже, к полости рта.
10) Но, кроме экстероцепторов, имеются еще и интероцепторы. Они расположены во всех внутренних органах, особенно в сердечно-сосудистой системе и пищеварительном тракте. Их проводящие пути связаны с подкорковыми образованиями и с нижней частью лобных долей головного мозга.
Мной было перечислено десять анализаторов. В некоторых источниках их насчитывается еще больше. Но нейрокибернетикам нет необходимости останавливать свое внимание на таком количестве. Даже тем, кто вознамерится проектировать не мыслящую машину, а робот, и то достаточно будет уделить внимание только шести основным, то есть: 1) зрительному, 2) слуховому, 3) сенсомоторному, 4) вестибулярному, 5) речевому и 6) речедвигательному анализаторам.
Впрочем, если кто вознамерится спроектировать робот не только с общечеловеческими анализаторами, но и добавить к ним такие, которых нет даже у животных, я возражать не стану. Например, способного воспринимать не только электромагнитные излучения, пребывающие за пределами их видимости, звуковые колебания, пребывающие за пределами их слышимости, но и всевозможные радиоволны, рентгеновские, космические и другие. Но сейчас пока еще рано этим морочить головы.
Из вышеперечисленных вестибулярный, обонятельный и вкусовой анализаторы имеют представительства в подкорковых образованиях. А вот в коре они не усматриваются — их деятельность настолько конкретна и единична, что природа не сочла нужным в коре больших полушарий создавать для них какие-то определенные представительства.
Представители же зрительного, слухового, кожного, двигательного, а у человека еще речевого и речедвигательного анализаторов, наоборот, в коре занимают значительно большие участки, тоже именуемые ядрами. Каждое из них состоит из первичной и вторичной зон, а они в свою очередь состоят из полей. Вот сейчас и рассмотрим их на цитоархитектонических картах головного мозга человека, опубликованных здесь в конце на стр. 157-163.
1) Первичную зону ядра зрительного анализатора составляет 17-е, а вторичную — 18-е и 19-е поля Бродмана. Расположены они в затылочных областях коры обоих полушарий головного мозга.
3) Первичную зону ядра кожно-тактильного, или сенсорного, анализатора составляет 3-е, а вторичную — 1-е и 2-е поля Бродмана. Расположены они по бороздам теменных областей коры обоих полушарий головного мозга.
2) Первичную зону ядра слухового анализатора составляет 41-е, а вторичную — 42-е и 22-е поля Бродмана. Расположены они в височных извилинах коры обоих полушарий головного мозга.
8) Но у человека, как я уже сказал, в отличие не только от животных, но даже и от обезьян, имеется еще и речевой анализатор, способный воспринимать и понимать членораздельную речь. Его первичную зону в левом полушарии головного мозга составляет то же самое 41-е, а вторичную — те же 42-е и 22-е поля Бродмана. Но расположены они в височной части коры только левого полушария у правшей (а у левшей — правого). Именуются они центром Вернике.
11) Эти только что перечисленные четыре ядерные зоны расположены по краям коры задних долей обоих полушарий, и тем самым у человека они окружают еще один участок, именуемый зоной перекрытия, или третичной зоной. Из-за обширности он подразделен на ряд подобластей. В верхнюю теменную входят поля 5-е и 7-е; в нижнюю теменную — поля 39-е и 40-е; в среднюю височную — поля 21-е и 21/38-е; и височно-теменно-затылочную — поля 37-а, 37-с, 37-d, 37-ab и 37-ac. Перечислены здесь не все, а основные поля. Все они характеризуются тем, что не имеют непосредственную связь с рецепторами анализаторов.
Что же касается взаимосвязи подкорковых образований с первичными, вторичными и третичными зонами коры задних долей головного мозга, то здесь имеются как восходящие, афферентные волокна, так и нисходящие эфферентные, обратно в подкорковые образования. Но их больше всего у первичных зон, значительно меньше — у вторичных и совсем мало — у третичных зон.
Что же касается взаимосвязи первичных, вторичных и третичных зон коры задних долей головного мозга, то здесь имеется преобладание афферентных волокон в соответствующей последовательности над возвращающимися эфферентными. Вот в этом направлении от своих ядер и распространяются нервные импульсы, то есть от первичных зон ко вторичным и далее к третичным.