3.3. Функция селекции – общие сведения

Функция селекции (очистки информации) является своего рода дополнительной по отношению к функции передачи информации. Если задача последней заключается в том, чтобы по возможности без искажений донести до потребителя полезную информацию, то задача селекции состоит в устранении всего ненужного, рассматриваемого как помехи. Можно выразиться и так: селекция в идеале должна привести к инвариантности результата к вредным влияниям.

Процесс селекции идёт параллельно с процессом преобразования информации и охватывает все операции, выполняемые в канале преобразования информации – от подготовительных операций и рецепции до апостериорной обработки данных.

Селекция связана также с другими функциями: в частности, стимулы и способы рецепции часто выбираются из соображений селекции.

Селекция является, по-видимому, самой сложной функцией по разнообразию способов выполнения. Вместе с тем она чрезвычайно необходима при организации исследования. Иногда сравнивают получение информации с производством металла. Последнее требует сначала извлечения руды, что в какой-то степени аналогично рецепции. Но извлечённую руду нужно очистить от пустой породы, а затем выделить металл из тех соединений, в которых он находится в руде. Этим операциям и аналогичны действия, относящиеся к функции селекции.

Вряд ли возможно перечислить все известные и применяемые способы селекции. Например, к техническим способам относятся частотная фильтрация, экранирование, гальваническое разделение и симметрирование электрических цепей. В метрологических исследованиях для устранения влияния изменений параметров среды (температуры, давления воздуха и т. д.) в данные измерений апостериорно вносятся поправки – это тоже селекция.

В качестве примера способа селекции, характерного для медико-биологических экспериментов, упомянем очень распространённую операцию при анализе энцефалограмм и других подобных записей. Селекция состоит в том, что для анализа выбираются участки записи, “свободные от артефактов”. Выбор часто делается субъективно, хотя имеются и работы по автоматизации устранения артефактов.

Особым случаем селекции является анализ как разделение составляющих сигнала (например, при спектральном анализе) или вещества (например, при хроматографическом анализе). В данном случае в качестве нежелательных составляющих информации по отношению к каждой выделяемой фракции выступают соседние с ней фракции.

С метрологических позиций селекцию можно характеризовать полнотой устранения ненужной информации (в технических измерениях это степень подавления помех) и искажениями, вносимыми в полезную информацию.

3.4. Функция селекции в студенческих работах

В большинстве студенческих работ селекция начинается в ходе подготовительных операций, основная задача которых и состоит в том, чтобы выделить исследуемое вещество или структуру. Пожалуй, наиболее выразительным примером может служить уже упоминавшееся исследование кардиомиоцитов в работе Г.Е. Левиной и Ю.В. Маленьких (2004 г.). Одна из подготовительных операций в этой работе описана так: “Суспензию вылить в большую чашку Петри и оставить на 0,5 – 3 часа в инкубаторе, чтобы избавиться от лишних фибробластов, которые прикрепляются быстрее кардиомиоцитов. Собрать то, что не прикрепилось, и высеять для опытов”.

Можно было бы привести множество других примеров подготовительных операций, направленных на удаление нежелательных компонентов исследуемого объекта ещё до начала измерений. Однако вопрос о количественных оценках полноты удаления этих компонентов, как правило, студентами не рассматривается.

Удаляться могут не только компоненты вещества, а целые биологические структуры. Так, в работах по получению электромиограммы от отдельной выделенной мышцы предполагалось перерезать мотонейроны, идущие к соседним мышцам, чтобы избавиться от вызываемых ими помех. Насколько такое нарушение целостности объекта может привести к изменению его функционирования – опять-таки осталось неизвестным.

Далее, как уже было сказано, во многих студенческих работах описана рецепция, начинающаяся с избирательного взаимодействия некоторых веществ или структур (например, праймеров при ПЦР) с исследуемой средой. Очевидно, это избирательное взаимодействие, во всех своих вариантах, есть один из способов селекции.

Но когда в технике идёт речь об избирательном взаимодействии – например, при газовом анализе, – обязательно учитывается тот факт, что избирательность не является абсолютной. И в биологии известны случаи слабой избирательности – например, это относится к вкусовому и обонятельному анализаторам. Видимо, следовало бы поинтересоваться вопросом, насколько сильна избирательность во всех случаях “биологического узнавания” как способа рецепции, о котором говорилось выше.

Нужно отметить, что в ряде студенческих работ велась борьба с неспецифическими взаимодействиями. Так, в работе по определению содержания в мозге крыс гликопротеина интерлейкин-2 срезы мозга инкубировали в специальном растворе в течение часа “для удаления неспецифического связывания антител”.

В другой работе – по белку теплового шока в моллюсках – нитроцеллюлозную мембрану с пробой требовалось в течение часа инкубировать “в 5% обезжиренном молоке для предотвращения неспецифических взаимодействий мембраны с антителами”. Вопрос о том, насколько полноблокируются неспецифические взаимодействия, ни в той, ни в другой работе не ставился.

Однако сам факт наличия продуктов неспецифических взаимодействий в некоторых работах обсуждается. Студент И.А. Котомин, упоминавшийся при обсуждении вопроса о шкалах, а также студент А.Д. Акулов, в своих работах (обе – 2008 г.) использовали для выявления неспецифических продуктов “кривые плавления”. Метод основан на том, что интенсивность флуоресценции резко снижается при достижении температуры плавления продукта. Для более чёткого выявления температуры плавления строят график, откладывая по оси абсцисс температуру, а по оси ординат производную интенсивности флуоресценции по температуре. Специфический продукт даёт на этом графике пик при одной (заранее известной) температуре, а неспецифический – при другой.

Одной из заключительных операций селекции во многих студенческих работах является гель-электрофорез, позволяющий разделить компоненты смеси, различающиеся по молекулярному весу. Шкалу в этих экспериментах передают с помощью известных веществ – маркеров (в нашей терминологии это реперы).

Типичные для технических измерений способы селекции в студенческих рефератах практически не встречаются, нет и апостериорной коррекции данных на воздействие влияющих факторов.