Periodic Table of Elements for the Brain
Нервная система живых организмов эволюционировала на протяжении миллионов лет, проходя через множество изменений и усовершенствований, чтобы обеспечить наиболее эффективное взаимодействие между организмом и окружающей средой. Одним из ключевых аспектов этой эволюции является развитие нейромедиаторных систем, которые играют важную роль в коммуникации между нейронами и влияют на различные функции нервной системы, включая регуляцию настроения, поведения, восприятия и когнитивных функций.
Теория эволюции нейронных сигнальных путей предполагает, что нервная система эволюционировала путем постепенного развития нейромедиаторных систем от простых медиаторов, таких как глутамат и гамма-аминомаслянная кислота (ГАМК), до более сложных нейропептидов и высших медиаторов.
Нейронные сигнальные пути - это совокупность нервных сигналов, которые передаются от одного нейрона к другому с помощью нейромедиаторов, эти нейромедиаторы являются ключевыми молекулами, которые регулируют функционирование нервной системы.
В целом, эволюция нейронных сигнальных путей отражает развитие нервной системы как целого.
Каждая новая система-модель является совокупностью языков коммуникации ансамблей нейронов внутри мозга, их взаимодействия и влияния на приобретение/развитие новых функций нервной системы как совокупности.
Поэтому функционирование мозга реализуется скорее в режиме нейронного ансамбля, чем просто нейронной сети. Топология сети не может отразить все многообразие функционала компонентов, в то время как модель работы мозга как нейронного ансамбля позволяет добавить временные, ценностные и предикативные характеристики.
Ведь "Большой Мозг" - это не просто сеть сетей, и описание его в терминах теории сетей не описывает все феномены высших поведенческих решений. Нейронный ансамбль - это более сложная и динамическая структура, чем просто сеть нейронов. Он может функционировать как сообщество резонирующих нейронов, взаимодействующих на волновых языках колебательной активности.
Теория "Periodic Table of Elements for the Brain" представляет собой гипотезу, которая исходит из предположения, что базовой единицей мозга является не нейрон, а сеть нейронов, а так же, что событие в мозге - это активация сети нейронов, а не единичного, пусть даже очень селективного, нейрона.
Теория "Periodic Table of Elements for the Brain" предполагает, что мозг функционирует как система, состоящая из периодических элементов, которые генерируют нейронную активность и образуют ансамбли нейронов. Эти периодические элементы могут быть представлены дуэтами, трио, квартетами и т.д. нейронных сетей, а не отдельными, высокоселективными нейронами или сетями.
• Нейронные сети состоят из нейронов, которые связаны между собой с помощью синаптических контактов, и обеспечивают передачу информации между различными частями нервной системы. В сетевой организации, каждый нейрон работает независимо, и связи между нейронами могут быть представлены в виде статической матрицы.
Сеть - это набор взаимосвязанных компонентов, которые работают вместе для достижения какой-то цели. Минимальное количество компонентов в сети зависит от ее цели и задач, которые она выполняет.
• Нейронные ансамбли формируются на основе связей между группами нейронов, которые реагируют на определенные стимулы и вырабатывают соответствующие ответные реакции. Одним из ключевых механизмов формирования нейронных ансамблей является усиление синаптических связей между нейронами, которые активируются одновременно в ответ на один и тот же стимул.
На основе множества публикаций и практических исследований разных авторов можно сделать следующее обобщение в 3 пунктах:
• Нейронные ансамбли и нейронные сети представляют собой различные уровни организации нервной системы, которые выполняют различные функции.
• Нейронные сети обеспечивают сетевое управление и передачу информации, в то время как нейронные ансамбли отвечают за координацию действий и формирование сложных поведенческих реакций.
• Оба уровня организации нервной системы взаимодействуют друг с другом и совместно обеспечивают эффективную адаптацию к изменяющимся условиям окружающей среды.
Таким образом, нейронные ансамбли и нейронные сети выполняют взаимодополняющие функции и совместно обеспечивают адаптивность нервной системы.
Нейронные ансамбли могут служить «посредниками» между различными сетями нейронов и обеспечивать координацию их действий при выполнении сложных задач.
Взаимодействие нейронных ансамблей и их синхронизация являются ключевыми факторами для выполнения сложных когнитивных задач, таких как принятие решений, планирование и контроль поведения.
Также, стоит упомянуть, что нейронный ансамбль может включать в себя не только физически смежные нейроны, но и нейроны, расположенные на разных уровнях и в разных областях мозга. Это означает, что нейронный ансамбль может включать в себя нейроны из разных функциональных систем, что позволяет ему интегрировать и анализировать информацию из разных источников и принимать более сложные решения.
Таким образом, нейронный ансамбль является более сложной формой организации нейронной активности, чем просто сетевая организация, и учитывает как химические и электрические процессы, так и волновые характеристики и квантовые взаимодействия внутри одной синхронизованно осцилирующей системы.
Смысл peak performance для сетевых алгоритмов - синхронизация, для ансамблей - сбалансированное рассредоточение/рассеивание в облаке.
Сети работают алгоритмически, даже когда адаптируются и перестраиваются.
Облака ансамблей - постоянно ищут отход от алгоритмов, они моделируют/конструируют себя.
В основе всех процессов лежат консервативные биологические стратегии как защита целостности сетевого устройства.
В то время как ансамбли - постоянно пересобираются и перенастраиваются!
Но нейронные ансамбли лишь часть еще большей системы. В работе "Improving the study of brain-behavior relationships by revisiting basic assumptions" авторами предлагается подход к пониманию взаимосвязи мозга и поведения. Выдвигаемая ими гипотеза сложности мозга, предположение, что мозг представляет собой сложную систему, на которую постоянно влияют входные сигналы от тела и мира. И что мозг создает разум посредством своих постоянных взаимодействий со своим телом, своим физическим окружением и с другими «мозгами», входящими в его «социальный мир».
Биологические системы нельзя изучать как независимые механизмы, потому что функции систем возникают в результате коллективного взаимодействия их частей.
Поэтому мозг - это сложная система, функции которой возникают в результате динамических взаимодействий между нейронными ансамблями и другими биологическими элементами. А ментальные события возникают из-за сложного ансамбля сигналов, распределенных по всему мозгу, а также от сенсорных поверхностей тела, которые информируют о состояниях тела и внешнего мира.