В основе сознания лежит способность структуры анализировать поступающую из внешней среды информацию и, затем, на основе результатов анализа, совершать какие-то целесообразные для этой структуры действия. Рассмотрим различные аспекты возможности создания такой структуры, максимально используя то, что мы знаем о работе мозга.
Функциональная часть мозга, с помощью которой формируется сознание, является нейронная сеть. Нейронная сеть мозга является неравновесной средой с наличием свободной энергии в ней (активной средой с восстановлением свободной энергии). Эта энергия содержится в нейронах, находящихся в состоянии покоя или подпороговой деполяризации. Высвобождается энергия нейрона в виде потенциала действия, в момент, когда происходит достижение нейроном состояния порога деполяризации. Эта освободившаяся энергия, также иначе называемая сигналом, распространяется по аксону, а затем, через многочисленные синапсы аксона и синапсы дендритов другого нейрона, сигнал поступает в новый нейрон. Если этот нейрон не находится в состоянии восстановления, то есть он обладает свободной энергией, то под действием пришедшего сигнала изменяется поляризация указанного нейрона. После поступления на нейрон сигнала по множеству синапсов, он может достичь определённого порогового уровня деполяризации, и уже этот нейрон освобождает свою энергию в форме потенциала действия и через аксон посылает сигнал далее. Таким образом, высвобождающаяся энергия нейронов приводит к процессу распространения сигнала, а в нейронной сети при этом наблюдается путь распространения сигнала.
В простейшем случае сигнал передаётся от определённого участка мозга или какого-либо органа живого существа к другому участку мозга или органу живого существа. Такая передача сигнала – есть вариант передачи простой информации. Однако, как известно, мозг постоянно оперирует с огромным массивом информации. Это происходит в коре головного мозга. Чтобы с помощью простейших сигналов (потенциалов действия) передать сложную информацию, необходимо одновременное задействование множества путей. Пусть, из внешней среды в мозг за некоторый короткий промежуток времени поступает какая-то информация, например от зрительных нервов. Информация в этом случае содержится в виде набора квантов электромагнитной энергии (фотонов). Этот набор квантов с помощью специальных нейронных структур инициирует набор сигналов в те нейроны, которые начнут её обрабатывать и поставлять в другие участки мозга. Таким образом, пусть в какой-то определённый малый промежуток времени произошло возбуждение некоторой достаточно большой группы нейронов (паттерн), определяемой поступившей информацией. Каждый из нейронов этого паттерна передаёт сигнал другим нейронам. Причем этот сигнал распространяется так, что он может поступать на несколько последующих нейронов, и, в свою очередь, на один последующий нейрон сигнал может поступать от нескольких предыдущих нейронов. То есть сигнал распространяется не по отдельным изолированным путям из нейронов, а по пучку нейронов, образующему канал (столбик, колонку) в структуре мозга. В этом пучке сигнал распространяется в соответствии с многочисленными переплетениями, разветвлениями синаптических связей, которые возникли ранее и настроились (обучились) по передаче сигналов пакета по определённым путям. Сформировавшийся канал передачи информации производит её обработку в соответствии со структурой, по которой распространяется информация. То есть каждая последующая картина возбуждения нейронов (паттерн) не повторяет предыдущую, а видоизменяется в силу того, как пакет сигналов прошёл через неоднородную синаптическую сеть. Таким образом, каждый вновь возникающий паттерн нейронов из канала содержит новую порцию информации, которая отражает структуру межсинаптических связей на этапе формирования нового паттерна. При этом часть прежней информации исключается. Однако, отсев некоторой части старой информации и добавление новой – есть обработка информации: несущественная частная информация отбрасывается, а на основе отброшенной информации создаётся более существенная обобщенная.
Не стоит думать, что при обработке информации её исключённая часть обязательно безвозвратно теряется. Во-первых, эта часть информации может быть передана в другой канал обработки информации как дополнительная информация для этого канала. Во-вторых, всякий прошедший через какой-то синаптический путь сигнал способствует тому, что этот синаптический путь в дальнейшем будет более активным, и, кроме того, вблизи этого синаптического пути инициируется появление новых синаптических связей. Как активно происходит эта трансформация определяется присутствием тех или иных гормонов вблизи синаптических путей. Таким образом, потерянная в сигнале информация в какой-то части осталась в изменившейся структуре синаптических связей. Если какой-то синаптический путь, напротив, мало используется, то часть синапсов по этому пути ослабевает, а часть может даже рассосаться. Способствовать этому процессу могут также тормозные постсинаптические импульсы. Тормозные импульсы частично блокируют путь для сигнала. То есть тормозные импульсы ускоряют перестройку синаптической сети и более быструю адаптацию её к изменяющимся условиям во внешней среде. В результате изменения синаптических путей происходит обучение нейронной сети. Более значимые пути – усиливаются, а утратившие значение -ослабевают.
Таким образом, возникает пакет волн возбуждения или сигналов, несущих пакетную информацию, который распространяется в определённом канале и одновременно обрабатывается при своём движении. Однако, характер распространения пакета волн в канале зависит не только от структуры нейронов, но и от того в каком состоянии находился каждый из нейронов в канале. Часть нейронов этого канала будет находиться в состоянии торможения или подпороговой деполяризации из-за того, что они приняли участие в передаче сигналов при распространении предыдущих пакетов информации. Таким образом, обработка информации будет производится также в соответствии с историей прохождения предыдущих пакетов информации. В мозгу существует дополнительный важный механизм управления обработкой информации. Его механизм следующий. В некоторых областях мозга, в определённых условиях, формируются биоритмы, то есть часть нейронов мозга начинает синхронно генерировать волны. Эти волны считывают информацию из структуры возбуждающих их ансамблей нейронов. Как я уже сказал выше, нейрон, выдавший сигнал, некоторое время остаётся неактивным. Таким образом, биоритмы мозга позволяют исключать из работы некоторые нейроны. В этом случае, результат обработки информации уже становится другим. То есть, биоритмы позволяют управлять обработкой пакетной информацией, делая её зависимой от той информации, которая содержалась в группах нейронов, генерирующих биоритмы. Таким образом, движение пакетной информации происходит на некотором фоне, создаваемом биоритмами. Этот фон определяется информацией, записанной в тех ансамблях нейронов, которые генерируют биоритм.
Таким образом, обработка информации в мозгу определяется как статической структурой – архитектурой связей в нейронной сети, так и динамической структурой – биоритмами. Причем, если статическая структура производит обработку пакета информации на основании считываемых данных вдоль пути движения пакета, то динамическая структура позволяет производить обработку на основании информации, считываемой с удаленных от пути пакета участков мозга.
