Борис Режабек - Избранные труды. Том 1

УДК 62—506+612.815.1

(Представлено академиком Е. М. Крепсом 21 IV 1970)

Обсуждение принципов, обеспечивающих высокую надежность биологических управляющих систем, по сравнению с техническими, приводит к представлению о бессхемной вероятностно-статистической организации структур ц. н. с.^>2 Роль отдельных нейронов в таких структурах фиксирована не жестко, что приводит к известной взаимозаменяемости элементов и обеспечивает надежность. Однозначность реакции системы достигается при этом за счет статистического усреднения реакций отдельных нейронов. Существует ряд экспериментальных данных (^>3), указывающих на то, что в структурах мозга нейроны объединяются в функциональные ансамбли, организо ванные по вероятностно-статистическому принципу.

Изучение механизмов самоорганизации нейронных ансамблей должно проводиться на базе исследования тех особенностей, которые характерны для поведения нейронов, как элементов биологических систем.

Рис. 1 Блок-схема установки, с.н. – сенсорный нейрон растяжения, у.б.п. – усилитель биопотенциалов, Н-102 – шлейфный осциллограф, и.ч. – измеритель частоты, Н-373 – самопишущий вольтметр

К таким свойствам в первую очередь относиться «активность», т. е. способность биологических систем к таким перестройкам структуры и функции, которые обеспечивают достижение оптимального режима функционирования уже на уровне отдельного элемента^>1.

Объединение таких элементов в системы более высокого порядка приводит к известным ограничениям в достижении отдельными элементами их «частных» оптимальных режимов.

Тем не менее наличие активности на уровне элементов представляется характерной и принципиально важной чертой биологических самоорганизующихся систем. В настоящей работе предпринята попытка выявить такие свойства на уровне отдельного нейрона.

Удобным объектом для исследований такого рода является нейрорецептор растяжения речного рака^>4, допускающий изучение поведения нервной клетки, изолированной от регуляторных ограничений со стороны организма, чего при работе с другими объектами добиться чрезвычайно трудно.

Было проведено выяснение характера поведения механорецептора в условиях замыкания его цепью искусственной обратной связи по схеме на рис.1.

Импульсная активность нейрона отводилась внеклеточно при помощи усилителя биопотенциалов УБП1—02 и регистрировалась с помощью шлейфного осциллографа Н-102.

Частота импульсов нейрона связана со степенью растяжения рецепторной мышцы (4). Один из концов этой мышцы был закреплен неподвижно, а другой захватывался с помощью зажима, который был соединен со стрелкой самопишущего вольтметра рычагом с отношением плеч 1:8.

На вход вольтметра поступал сигнал с измерителя частоты, пропорциональный частоте импульсацни нейрона.

Обратная связь, устроенная таким образом, приводила к тому, что увеличение частоты перемещало стрелку в сторону, уменьшающую растяжение мышцы, а уменьшение частоты влекло за собой увеличение растяжения мышцы.

В начале опыта стрелку фиксировали в таком положении, при котором нейрон генерировал импульсы с частотой 5—7 имп/сек.

При выключенной обратной связи препарат может работать с такой частотой много часов.

Включение обратной связи (о.с.), производимое путем освобождения стрелки, приводит к тому, что в системе возникают автоколебания: при растяжении мышцы частота возрастает, это приводит к сжатию, частота уменьшается (в силу особенностей динамических характеристик рецептора частота при быстром сжатии обычно падает до нуля), затем мышца вновь растягивается и т. д. (рис. 2