3.4.6. О мышлении в целом

В главе 3.4.1. приведены данные, говорящие о существовании в мозге, по крайней мере, одного нейрокоррелятора. Но что говорит о существовании пирамидальной иерархической структуры из многих корреляторов? Подтверждение этому дало интересное общее свойство мозга, обнаруженное при исследовании условных рефлексов. Эксперименты выявили некую универсальную

– from center to periphery of retina the density of photoceptor location decreases;

– from center to periphery of retina the number of receptors that send signals to one and the same fiber of the visual nerve increases;

– at the entry of a visual nerve in the nucleus, which is called the lateral geniculate body of thalamus, a rare phenomenon is observed – the density of arrangement of the nerve-endings appears the highest at the periphery of the fiber bundle and decreases gradually towards the center.

The logarithmic deformation of the input image, being implemented in this way, turns the first holographic correlator of the visual system into one of its variants, a so-called Mellina correlator [Vasilenko, Tsybulkin, 1985]. A specific feature of Mellina correlator is invariancy to dimensions of the pattern under analysis. In other words, the Mellina correlator, the same as our vision, is able to recognize the usual objects at different angular magnitude, i.e. at a different distance, provided that they are very well distinguishable. It is achieved by nonlinearity (logarithmic scale) of the system relative to the center of the field of view that causes the need of centering the pattern to be recognized.

Therefore, the properties of our visual system, as being a recognition device, exactly correspond to specifics of the type of holographic correlator to which it must be referred basing on its anatomic characteristics. By the way, it confirms once more the holographic nature of computations.

3.4.6. On thinking as a whole

Chapter 3.4.1 gives the data that point to the existence of at least one neurocorrelator in the brain. But what indicates the existence of a pyramidal hierarchic structure composed of many correlators? It is confirmed by an interesting common feature of the brain, which has been revealed while investigating the behavior reflexes. The experiments have shown some universal pattern the nature of which is still difficult for investigators.

закономерность, понять природу которой исследователям не удалось.

Закономерность, о которой идёт речь, обнаружилась при изучении вариаций биопотенциалов мозга подопытного животного в ответ на изменения воздействий внешней среды. После того, как рефлекс выработан, кривая активации биопотенциалов в ответ на любое изменение внешних условий приобретала сходство с кривой частотного резонанса, как показано на рис. 3.7.

The pattern mentioned above was discovered while studying variations of biopotentials of the laboratory animal’s brain in response to the changes of the outside world effects. Once the reflex was formed, the curve of biopotential activation in response to any change of the environment became similar to that of the frequency resonance, as shown in Fig. 3.7.

Рис. 3.7. Зависимость активации биопотенциалов мозга от изменения параметров сигнала при выработанном условном рефлексе [Кратин и др., 1982].

1 – область специфических условнорефлекторных реакций; 2 – область неспецифических вегетативных эффекторных ответов; 3 – область электроэнцефалографического проявления активации биопотенциалов мозга без эффекторных ответов.

Fig. 3.7. Activation of the brain biopotentials versus variation of signal parameters given formed behavior reflex [Kratin et al., 1982].

1 – a region of specific behavior reflex phenomena; 2 – a region of non-specific vegetative effector responses; 3 – a region of electroencephalographic manifestation of activation of brain biopotentials without effector responses.

Однако, вопреки стараниям исследователей, самое настойчивое экспериментальное изучение всех возможных „кандидатов” не выявило ни в мозге, ни в организме в целом, колебательного процесса, на который можно было бы возложить ответственность за такой „резонанс” [Кратин и др., 1982; Кратин, 1986].

Другая удивительная особенность явления состояла в том, что достижение пика электрической активности мозга зависело не от одной какой-то характеристики, одного раздражителя, а от целостного комплекса параметров, от всей суммы условий, существовавших во время исследований.

However, despite all efforts, the comprehensive experimental study of all possible “candidates” did not reveal any oscillatory process either in the brain or in the organism as a whole, which could be responsible for such “response” [Kratin et al., 1982; Kratin, 1986].

Another amazing feature of the phenomenon lied in the fact that achieving the peak of electric activity of the brain depended not on some characteristic or one stimulus but on integral complex of parameters, the whole sum of conditions available during investigations. One should only change any parameter

Достаточно изменить любой параметр эксперимента или обстановки, окружавшей животное в ходе выработки условного рефлекса, чтобы изменился уровень активации биопотенциала.

Другими словами, мозг животного реагирует на мир в целом, биопотенциалы изменяются так, будто в мозгу „резонирует” единый полисенсорный образ внешнего мира!

То, что осталось загадкой для исследователей, получило чёткое объяснение с позиций КНГ. Перед учёными оказалась не резонансная кривая, а очень похожая на неё кривая функции корреляции информационных массивов. Тот факт, что кривая во всех случаях отображает зависимость активации биопотенциалов мозга от целостного полисенсорного образа внешнего мира, говорит как раз об объединении сигналов разных сенсорных систем по мере подъёма по этажам пирамиды принятия решений. Говорит о таком объединении сигналов в пирамиде корреляторов, которое, в конце концов, приводит к формированию единого полисенсорного образа на входе нейрокоррелятора высшего уровня.

* * *

Вспомним одно из свойств мозга, противоречащее постулатам теории “ассоциативной сети” (см. гл. 3.1.4.). По отношению к мозгу неверно считать, будто единичные изменения схемы соединений или сбои отдельных нейронов резко изменяют результат на выходе. В работе нейрокоррелятора зачастую участвуют миллиарды нейронов, а принцип вычисления функции корреляции и принцип действия голографической памяти малочувствительны к искажениям единичных элементов сравниваемых образов.

Отдельные нарушения схемы соединений или сбои отдельных нейронов эквивалентны незначительному повышению уровня шумов, не способному изменить результат корреляционного сравнения образов. Существенное ухудшение работы мозга наблюдается только при серьёзном локальном повреждении или в случаях, когда рассредоточенные нарушения в нейронах становятся массовыми.

of experiment or environment that surrounds the animal during formation of its behavior reflex in order to change the level of biopotential activation.

In other words, the animal’s brain responds to the outside world as a whole, and the biopotentials change so as if a unique polysensory pattern of the outside world “resonates” in the brain!

That remains a mystery for researchers has found a clear explanation in terms of CNH. The scientists have faced not a resonant curve but a very similar curve of information array correlation function. The fact that the curve in all cases reflects the dependence of the brain biopotential activation on integral polysensor pattern of the outside world exactly testifies to combination of the signals of different sensory systems as one goes up to higher levels of decision-making pyramid. It points to such combination of signals in the correlator pyramid, which would finally lead to generation of a common polysensor pattern at the input of higher-level neurocorrelator.

* * *

Let us recall one of the brain properties that conflict with the postulates of the “associative network” theory (see 3.1.4.). Regarding the brain, it is not to be supposed that the unit changes of the connection scheme or failures of individual neurons radically change the output result. Often the billions of neurons take part in the work of neurocorrelator, and the principle of calculating the correlation function and the operating principle of holographic memory are low-sensitive to distortions of unit elements of the patterns under comparison.

Some disturbance of the connection scheme or failures of some neurons are equivalent to the slight increase of the noise level that does not affect the result of correlation comparison of the patterns. Significant degradation of the brain functioning is observed only when a serious local damage takes place or when the disperse disturbances in the neurons become widely spread.

Такой характер реагирования голографической системы мозга на сбои и отмирание отдельных нейронов вызван тем, что хаотически расположенные дефектные информационные элементы всегда оказываются не коррелированными между собой. Они не складываются в целостный образ, способный наложиться на обрабатываемый информационный массив и привести к ошибке распознавания. Так же нечувствительны к не коррелированным помехам (царапинам, точкам, пятнышкам на фотоэмульсии) и технические голографические устройства.

Иное дело – помехи работе мозга, приходящие извне. Такие помехи, по самой своей природе, коррелированны между собой и оттого более существенно влияют на результат работы нейроголографической системы. Пример – закономерное изменение уровня биопотенциалов мозга после выработки у животного условного рефлекса, происходящее, согласно рис. 3.7, при любых отклонениях параметров окружающей обстановки от привычной нормы. Биопотенциал мозга изменяется при перестановке лабораторного оборудования, переодевании лаборанта, замене посуды, в которой лежит пища, изменении освещения или звукового фона и т.д., и т.п. Изменения сигналов элементарных сенсоров в каждом таком случае коррелированны между собой, что принципиально важно.

Таким образом, устойчивость мозга к шумам, к гибели отдельных нейронов и местным повреждениям, с одной стороны, принципиально противоречит теории „ассоциативной сети”, а с другой – естественно вытекает из свойств нейрокорреляторов.

* * *

В научной литературе давно ведётся спор о степени принципиальности отличий мозга человека от мозга остальных животных. В предыдущем изложении автор рассматривал мозг вообще, как мозг произвольного животного, и при этом говорил о физиологии мышления. Выходит, автор считает мыслящими всех животных, наделённых мозгом? От человека до золотой рыбки? А как же воспринимать такие явные отличия человека, как наличие второй сигнальной системы, абстрактное мышление? Где автор

Such character of the brain holographic system response to the failures and dying of some neurons is explained by the fact that chaotically arranged defect data elements always appear uncorrelated between each other. They are not put together into an integral pattern being capable of superimposing on the information array being processed and thus causing the recognition error. The engineering holographic devices are also insensitive to uncorrelated disturbances (scratches, dots, spots on photoemulsion, etc.).

The other thing is the disturbance of the brain work, which comes from outside. Such disturbances, by their nature, are uncorrelated between each other and therefore affect the outcome of the neuroholographic system work. For example, a regular change of the level of the brain biopotentials after formation of animal’s behavior reflex, which takes place, according to Fig. 3.7, at any deviations of the surrounding environment parameters from usual norm. The brain biopotential varies when the laboratory equipment is displaced, the laboratory assistant changes his clothes, the food dishes are replaced, the illumination or the sound background is changed, etc. Variations of elementary sensors in every such case are correlated between each other, which is of principal importance.

Thus, the brain tolerance to noises, dying of some neurons and local damages is, on the one hand, in the principal conflict with the “associative network” theory, and, on the other hand, naturally follows from the properties of neurocorrelators.

* * *

It has long been debated in scientific literature as to the degree of fundamental differences between the human brain and that of other animals. In the above statement the author considered the brain as a whole, as the brain of an arbitrarily chosen animal, and touched upon physiology of thinking. So, the author believes all animals possessing the brain are thinking? From a human being to the goldfish? And how shall we interpret such clear distinction of the human as the availability of the second signal system that is the abstract thinking? Where does

проводит границу между мышлением и другими процессами в нервной системе?

Прежде всего, вспомним, что термин „мышление” имеет много ипостасей. Смысл, вкладываемый в этот термин психологом, физиологом, инженером, поэтом, наконец, домохозяйкой – далеко не одинаков. Из многих возможных подходов, в данной книге используется лишь один – мышление рассматривается с сугубо физиологической точки зрения. Можно добавить, что оно рассматривается как высший тип физиологических информационных процессов в нервной системе животного.

Известно, что лишь человеку присуще общение с помощью понятий, фиксируемых словами, математическими или графическими символами, образами художественных произведений, что связывают с физиологической системой, названной второй сигнальной. Можно ли считать, что данное различие между человеком и остальными животными, как и абстрактное мышление, с физиологической точки зрения, не принципиально, не имеет физиологической и анатомической основы?

Концепция нейроголографии даёт следующее определение.

С физиологической точки зрения, мышлением являются процессы прохождения волн массовой импульсации нейронов (волн-образов и немодулированных волн) в тканях мозга и обработка этих волн системой нейрокорреляторов.

Конечно, обнаруживается различие между привычным, довольно расплывчатым смыслом термина „мышление”, используемым разными людьми, и принятой здесь трактовкой. К мышлению отнесен определённый тип нервных процессов, главное отличие которых в массовости, в согласованном волнообразном распространении – по законам оптики – импульсации миллиардов нейронов, и в специфичном характере обработки информации – с помощью нейрокорреляторов. Все организмы, у которых существует такой тип нервных процессов (вплоть до золотой рыбки), с физиологической точки зрения, являются мыслящими.

* * *

the author put the boundary between thinking and other processes taking place in the nervous system?

First of all, recall that the term “thinking” has many aspects. The meaning provided by a psychologist, physiologist, engineer, poet and, finally, a housewife is far not the same. Out of many possible approaches, in this book only one of them is used – here, thinking is considered in terms of physiology only. In addition, thinking here is considered as the highest type of physiological information processes taking place in the animal’s nervous system.

It is known that a human usually communicates by means of notions expressed by words, mathematical or graphical symbols, arts images, etc., which are related to physiological system that is called the second signal system. Can we state that this distinction between a man and animals, the same as the abstract thinking, is not principal in terms of physiology, and it does not have any physiological or anatomic basis?

The neuroholographic concept gives the following definition.

In terms of physiology, thinking implies the processes of propagation of neuron mass pulsation waves (pattern waves and unmodulated waves) in the brain tissues and processing of those waves by a system of neurocorrelators.

Of course, one can see the difference between the usual and rather vague meaning of the term “thinking” that is used by different people and the interpretation accepted herein. Thinking includes a certain type of neural processes the main difference of which is their mass character, consistent rippling – according to the optic laws – pulsation of billions of neurons, and specific character of data processing – using neurocorrelators. All organisms possessing such type of neural processes (including the goldfish) are thinking organisms, in terms of physiology.

* * *

Нервное возбуждение распространяется в мозге не по отдельным цепочкам нейронов, но с другой стороны, и не в однородном изотропном пространстве. Массовая импульсация нейронов распространяется в среде, имеющей сложное анатомическое строение и сформированной из разных типов нервных тканей с сильно отличающимися (и динамически изменяющимися!) свойствами. Именно законы распространения нервного возбуждения в этой сложной среде и определяют процессы, которые выше названы мышлением.

Каждый мозг содержит слоистую запоминающую ткань (например, в виде коры полушарий), содержит ядра (например – таламуса) как инструменты преломления и фокусировки волн нервного возбуждения, и протяжённые пучки нейронов, топологически точно переносящие волны из одних зон в другие. (Точнее было бы сказать, что пучки переносят волны от одних органов мозга к другим, но это плохо вяжется с современной терминологией, в которой сам мозг считается органом.) Процессы, использующие волны массовой импульсации нейронов в анатомических структурах мозга, обеспечивают подавляющую часть обработки сенсорной информации в организме. Такие процессы свойственны любому мозгу, и как раз в этом смысле (а не при ином понимании термина „мышление”) следует считать мыслящими всех животных, наделённых мозгом.

Нас не должно пугать различие между мышлением как физиологическим процессом и мышлением в высочайшем понимании этого термина, как наисложнейшего интеллектуального действа, каким оно фигурирует в высоких диспутах. Воздвигая стену между мышлением гениального шахматиста и, скажем, нервными процессами в мозге тритона, мы уподобились бы биологу, не признающему общности физиологии мышц Родена, высекающего из мрамора очередной шедевр, и мышц хвоста крокодила, плывущего среди тины.

Существование у человека второй сигнальной системы, использование им обобщённых понятий, членораздельной речи, математических и прочих символов не связано с появлением в мозге специальных

The nervous excitation propagates neither by neuron trains in the brain nor in the uniform isotropic space. Mass pulsation of neurons propagates in the medium having a complicated anatomic structure and being composed of different type of neural tissues with greatly different (and dynamically changing) properties. These are precisely the laws of nervous excitation propagation in this complex medium that define the processes being called thinking.

Each brain contains a layered memory tissue (e.g. the cortex of hemispheres), nuclei (e.g. thalamus) as the tools of refraction and focusing of nervous excitation waves, as well as lengthy neuron beams that transfer the waves from one zone into another with topological precision. (To put it more specifically, the beams transfer the waves from one brain organ to another, but it does not agree with the modern terminology which specifies the brain itself as the organ). The processes using the waves of mass neural pulsation in anatomic brain structures enable the major part of sensory information processing in the organism. Such processes are typical of any brain, and in this sense (not with different understanding of the term “thinking”) one should consider all animals possessing the brain to be thinking.

One must not be confused by the difference between thinking as physiological process and thinking in its highest interpretation, as being the most complicated intellectual action as it is in high disputes. By building a wall between thinking of a great chess-palyer and, say, neural processes in the triton’s brain, we would become like a biologist who does not accept the commonness between physiology of the muscles of Roden sculpturing a masterpiece of marble and the muscles of a tail of a crocodile drifting in the slime.

The fact that a human has the second signal system and uses the generalized notions, as well as articulate speech, mathematical and other symbols, is not related to emergence of special physiological or computational processes

физиологических или вычислительных процессов. И анатомически оно основано лишь на большем развитии системы ядер мозга, на резком увеличении объёма памяти, т.е. на количественных, а не на качественных отличиях.

Переход от примитивного мозга к мозгу человека происходил постепенно, через усложнение анатомии, и на этом пути трудно отыскать резкие границы. Неверно представление, будто животные вовсе не обладают обобщёнными понятиями – даже широко используемые ими сигналы тревоги выражают обобщённое понятие опасности. Не менее распространены обобщённые сигналы о наличии пищи, о занятости территории, о вызове соперника на поединок и др. Обезьяна, голосовой аппарат которой не приспособлен к членораздельной речи, в эксперименте усвоила и осмысленно использовала до 500 понятий из языка жестов глухонемых.

Точно так же, высокий уровень абстрактного мышления достигнут человеком не потому, что принципиально изменились ткани или физиология мозга, а на основе расширения возможностей присущей каждому мозгу многоуровневой системы нейрокорреляторов, где степень абстракции сигналов естественно возрастает по мере их обработки, передачи на всё более высокие ступени пирамиды корреляторов.

Не расходясь с законами диалектики, оба качественных скачка – появление второй сигнальной системы и освоение абстрактного мышления – оказались следствием количественных изменений в мозге человека по сравнению с мозгом животного.

Возможно, с точки зрения физиологической развитости, есть смысл различать, как минимум, две градации мышления: низшую – примитивное мышление и высшую – интеллект. Но и это не намного упростило бы ситуацию. Например, автор не считает, что интеллект присущ только человеку, и сегодня не готов провести чёткую грань между названными категориями. Вероятнее всего, две названные градации могут характеризовать крайние выражения такого сложного явления, как мышление, и между ними можно выделить длинный ряд переходных градаций, но нельзя найти действительно резкую границу.

in the brain. And it is anatomically based only on greater evolution of the system of brain nuclei and on the rapid increase of memory volume, i.e. on the quantitative but not on the qualitative differencies.

Switching over from the primitive brain to the brain of a human being took place gradually, through complication of anatomy, and on this way it is difficult to find any clear boundaries. The idea that the animals do not possess the generalized notions at all is wrong – even the widely used signals of alert express the generalized notion of danger. The generalized signals of available food, occupation of territory, challenge to competition, etc. are of no less commonness. In the experiment, an ape whose vocal apparatus is not adapted for articulate speech has mastered and consciously used up to 500 notions from the deaf-and-dumb language of jestures.

In the same way, a man has reached the high level of abstract thinking not because the tissues or physiology of the brain have principally changed, but because of extending the capabilities of a multi-level system of neurocorrelators, which is typical of each brain, where the degree of abstraction of signals naturally increases as they are being processed and transferred to higher levels of the correlator pyramid.

Without deviating from the laws of dialectics, both qualitative great advances – emerging of the second signal system and mastering of abstract thinking – have appeared as a result of quantitative changes in the human brain as compared to the animal’s brain.

Perhaps, in terms of physiological evolution, it is reasonable to distinguish at least two grades of thinking: the lower grade – primitive thinking and the higher grade – intellect. However, it would not make the situation easier though. For example, the author does not believe that intellect belongs only to a human, and so far he is not ready to make a clear boundary between the mentioned categories. It is most likely that the two mentioned grades can characterize the extreme expressions of such complicated phenomenon as thinking, and one can distinguish only a long row of transient grades between them, but cannot find a real distinct boundary.