1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Если «читать» это распределение всегда по одному правилу (например, по спирали, начиная с левого верхнего крайнего среза), то состояние афферентного нерва на входе в сенсорное поле можно будет описать двоичным числом.

Например, для мозаики на приведенном рисунке это будет:

11000110010111... В следующие 6 сек. эта мозаика изменится и будет описываться, например, так:

10100100000111... Сравнив, увидим, что первый «вход» остался в том же состоянии возбуждения; второй из состояния возбуждения перешел в состояние покоя, третий — из покоя в возбуждение и т.д.

Если подписать строчки, получающиеся для соседних интервалов времени одну под другой, то получим матрицу. Например, такую:

001001 10101000...

01 1001000001 10...

10101001 1 10001...

Нетрудно заметить, что она описывает частоту и ритм чередования импульсов на выходе каждого аксона, а также изменение всей мозаики состояний на выходе афферентного нерва во времени. Получаем опять системы двоичных чисел, которыми, как мы уже видели, можно передать любую информацию.

С физической точки зрения изменение во времени пространственного распределения потенциалов (или электрохимических состояний) представляет собой так называемую фазовую волну. Область всех возможных состояний системы называют фазовым пространством, а количество различных состояний, в которых может одновременно находиться система, принимают за число измерений этого условного фазового пространства.

При таком подходе, характер, ритм и частота совместных изменений элементов системы могут быть математически описаны как форма фазовой волны. Соответственно, можно сказать, что информация, подаваемая афферентным нервом в первичное сенсорное поле, закодирована формой фазовой волны в пространстве состояний на выходе афферентных аксонов.

Что же кодирует нерв таким способом? Свойства раздражителя, выражающиеся в характере его воздействия на рецептор. Но любое воздействие — это передача некоторого вида энергии и превращение ее в электрическую энергию. Соответственно, оно непосредственно характеризуется энергетической структурой, т.е. законом распределения его энергии в пространстве и времени.

Но распределение энергии в пространстве и времени тоже представляет собой волну. Только уже не условную фазовую волну в математическом фазовом пространстве, а реальную четырехмерную (пространственно-временную) волну в некотором реальном энергетическом поле. Структура соответствующего энергетического аспекта раздражителя описывается формой этой реальной волны в реальном пространстве ее энергетического поля.

Таким образом, кодирование -афферентной нервной системой структуры раздражителя заключается в переводе ее из формы четырехмерной волны некоторого реального энергетического поля в форму многомерной волны фазового пространства состояний афферентного нерва. Внутримодальные вариации ощущений выступают как специфические реакции сенсорного поля на различные формы этой волны.

По собственному опыту мы знаем, что реакции эти осознаются как качественно различные переживания внутри той же модальности. Так, например, переживание красного цвета и синего цвета выступают для нас внутренне как качественно различные переживания. Между тем, фактически различия раздражителей, отражаемые в этих ощущениях, являются лишь количественными. Они регистрируют разницу в длине волны световой энергии.

Таким образом, при тонком декодировании осуществляется новое изменение кода информации. Структурные различия раздражителей кодируются качественными различиями ощущений. Иными словами, различия формы фазовой волны афферентных импульсаций переживаются как различные свойства раздражителей.

Дело выглядит так, как если бы алфавит кода ощущений содержал несколько шрифтов, по одному для каждого вида энергии (это — модальные вариации). Внутри же каждого шрифта имеется набор различных букв для обозначения различных возможных структур распределения данного вида энергии в пространстве и времени (внутримодальные вариации).

Такой принцип декодирования позволяет мозгу отвлекаться от структуры состояний самой нервной системы и выделять лишь отражаемые в этих состояниях свойства раздражителя. Этим обуславливается и специфичность сенсорного отражения. Оно соответствует реальности, потому что различные по структуре раздражители отражаются в разных по качеству ощущениях. Но при этом качества ощущений заменяют собой те собственные структурные особенности раздражителя, которые лежат в их основе. Таким образом, ощущение как отражение объективно по содержанию, но субъективно по форме. Оно отражает действительные различия структуры раздражителей, но не отражает сами эти структуры.

Как же происходит это перекодирование структур афферентных импульсаций в качества ощущений?

Здесь возможны в общем две гипотезы. Первая — что те же входные нейроны сенсорных полей по-разному реагируют на импульсации разной структуры. Вторая — что на разные структуры афферентной импульсации реагируют разные входные нейроны.

В первом случае сенсорные поля однородны, их элементы универсальны и взаимозаменяемы. Во втором случае — сенсорные поля неоднородны, их элементы специализированы и не взаимозаменяемы.

Исследования, проведенные в последние годы, дают основания предполагать, что вторая гипотеза ближе к истине. Так, например, оказалось что уже в зрительных нервах лягушки имеются специализированные волокна по крайней мере четырех типов. Одни из них (детекторы контраста) реагируют только на резкие перепады яркости, т.е. выделяют лишь контуры изображения, его границы. Вторые (детекторы движущихся границ) реагируют только, когда эти границы перемещаются, т.е. на движение предмета. Третьи (детекторы общего затемнения) реагируют, когда затемняется большая часть поля зрения, т.е. появляется вблизи крупный объект. Наконец, четвертые (детекторы кривизны) остаются «спокойны» и при изменении освещенности и при перепадах яркости. Они возбуждаются только, когда в поле зрения появляется небольшой темный объект.

Нетрудно понять биологическое значение этой спе-цилизации. Детекторы границ выделяют в поле зрения общее расположение окружающих предметов. Детектор общего затемнения сигнализирует о появлении вблизи крупного животного (т.е. опасности), а детектор кривизны — о появлении вблизи насекомого (т.е. пищи). В частности, например, угловые размеры темных объектов, вызывающих максимальную реакцию нервных волокон, лежат точно в пределах, соответствующих угловым размерам мухи на таком расстоянии от глаза лягушки, на которое она может вытянуть язык. Причем, возбуждение это имеет место лишь, когда маленький темный объект движется — неподвижного корма лягушка не видит.

Аналогичная специализация была обнаружена у нейронов сенсорных полей. Так, микроэлектродные исследования зрительных полей кошки показали, что все волокна от рецепторов, лежащих в определенном длинном узком участке сетчатки, подают сигналы на один и тот же нейрон сенсорного поля. Иначе говоря, такой нейрон служит детектором прямых линий в изображении. Обнаружены были и нейроны, реагирующие специально на углы наклона отрезков, кривизну линий, движение их, контраст освещенности и т.д.

Таким образом, сегодняшние исследования показывают, что даже первичная форма отражения — ощущение — вовсе не такой уже пассивный процесс. Отнюдь не всякое воздействие на рецепторы вызывает раздражение. Само раздражение вызывает разное возбуждение разных нервных каналов, разных сенсорных нейронов и разных участков сенсорных полей. Наконец, и эти возбуждения порождают разные ощущения в зависимости от общего состояния нервной системы и организма (вспомним специфическую чувствительность!).