Кодирование информации в нервной системе

Вся информация, передаваемая в нервной системе, заключена в пространственном и временном распределении импульсных потоков.

Передача информации от одного нейрона к другому производится с помощью различных нейронных кодов.

Кодированием называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму - код В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, т.е. наличием или отсутствием электрического импульса в тот или иной момент времени. Такой способ кодирования крайне прост и устойчив к помехам. Информация о раздражении и его параметрах передастся в виде отдельных импульсов, а также групп или «пачек» импульсов. Амплитуда, длительность и форма каждого импульса одинаковы, но количество импульсов в пачке, частота их следования, длительность пачек и интервалов между ними, а также временной «рисунок» (паттерн) пачки различны и зависят от характеристик стимула.

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В НЕЙРОННОЙ ЦЕПИ

Импульсное: непрерывное, пачечное, частотное, интервальное, длительностью активности, вариабельностью активности

Неимпульсное: состав и скорость тока аксо-плазмы

Сенсорная информация кодируется также числом одновременно возбужденных нейронов и их расположением в нейронном слое.

Важной особенностью кодирования в этих системах является множественность и перекрытие кодов. Так, для одного и того же свойства сигнала (например, его интенсивности) сенсорная система использует несколько кодов: частоту и число импульсов в пачке, число возбужденных нейронов и их локализацию в слое. В коре одним из основных используемых способов становится позиционное кодирование. Оно заключается в том, что какой-то признак раздражителя вызывает возбуждение определенного нейрона или небольшой группы нейронов, расположенных в определенном месте нейронного слоя. Например, возбуждение небольшой локальной группы нейронов зрительной коры означает, что в определенной части поля зрения появилась световая полоска определенного размера и ориентации. Возбуждение определенных нейронов височной коры сигнализирует о появлении в поле зрения знакомого лица. Для периферических отделов сенсорной системы типично временное кодирование признаков раздражителя, а на высших уровнях происходит переход к преимущественно пространственному (в основном, позиционному) коду.

СЛЕДОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Следовые процессы - это последействие раздражителя, которое длится в различных нервных центрах неодинаковое время: небольшое (сек. - мин.) в спинном мозгу, значительно большее (часы и дни) в центрах г/м и очень значительное (десятки лет) в КПБ. Эти следовые процессы лежат в основе памяти. Предположительно, длительное сохранение в нейроне следов предшествующего раздражителя основано на изменении структуры белков клетки, а возможно и белков глии.

В соответствии с биохимической теорией памяти Хигена, в процессе запоминания происходят структурные преобразования в молекулах РНК, от которых зависит образование белков клетки. В результате этого, в нейроне начинают синтезироваться "измененные" белки с отпечатками прежних раздражений, составляющие биохимическую основу памяти. Эксперименты с крысами показали, что способность запоминать следы прежних раздражений, т.е. способность к обучению, коррелирует с содержанием РНК в нервной ткани. Второй пример: "не обученные" черви реагировали на включение света двигательной реакцией после того, как им вводили РНК обученных червей. Следовательно, приобретенный опыт может передаваться от одного организма к другому с химическими веществми.

Те же закономерности установлены при формировании новых двигательных навыков. Обнаружено увеличенное содержание РНК в определенных нервных центрах. Такие изменения, например, в мотонейронах, могут составлять основу так называемой двигательной памяти (оценки направлений, углов и усилий). Мышечная память позволяет человеку вспомнить заученные в процессе тренировки дви;ения, которые он забыл после длительного перерыва.

Непродолжительные последействия (до 1 часа) лежат в основе кратковременной памяти, а биохимические преобразования в нервных клетках составляют базис долговременной памяти.

Схема механизмов пространственной суммации возбуждения