Механизмы мозга - Тюрин

издательство

«МИР»

DEAN E. WOOLDRIDGE Research Associate California Institute of Technology

THE MACHINERY OF THE BRAIN

1963

McGRAW-HILL BOOK COMPANY. INC. NEW YORK SAN FRANCISCO TORONTO LONDON

д. ВУЛДРИДЖ

Механизмы мозга

Перевод с английского

Ю. И. л А Ш К Е В И Ч А

Под редакцией и с предисловием

д-ра мед. наук В. С. ГУРФИНКЕЛЛ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» Mocвa 1965

В книге, написанной в увлекательной и доступной широкому читателю форме, излагаются основные сведения о функции мозга. Она принадлежит перу физика и адресована главным образом тем математикам, физикам и инженерам, которые интересуются вопросами физиологии центральной нервной системы, но не имеют достаточной биологической подготовки. Книга несомненно привлечет также внимание учащихся старших классов и студентов, интересующихся проблемами современной биологии и кибернетики. Хотя она может служить своего рода вводным курсом в физиологию нервной системы, в ней представлены новейшие данные и результаты исследований, выполненных в самые последние годы.

ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

На каждом новом этапе, в который вступает естествознание при появлении новых фактов или идей, происходит пересмотр основных проблем, стоящих перед наукой, и существенно меняются исходные позиции, с которых трактуются эти проблемы; при этом нередко сближаются такие дисциплины, которые ранее были далеки друг от друга. Очень отчетливо это проявилось в создании кибернетики — науки об управлении сложными процессами, задачи и методы которой объединяют такие, казалось бы, отдаленные области знания, как математика, биология, экономика, лингвистика и др. Правомерность применения математических идей и методов к изучению биологических проблем уже ни у кого не вызывает сомнений. Именно это обстоятельство объясняет наблюдающееся усиление интереса математиков и физиков к анализу процессов регулирования в биологических системах. Опыт показывает, что плодотворное содружество математиков и биологов возникает лишь на почве совместной работы, на базе конкретных теоретических и экспериментальных задач, причем непременным условием такого содружества должно быть хорошее знание фактического материала, накопленного предшествовавшим развития биологии.

Некоторым тормозом на этом пути, сдерживающим привлечение в биологию молодых математиков и физиков, не имеющих биологической подготовки, является отсутствие книг, в которых в систематическом виде был бы изложен устоявшийся, проверенный временем фактический материал по регулированию физиологических функций. Отсутствие таких книг в значительной степени обусловлено уровнем, на котором находится изучение физиологии центральной нервной системы: одни ее разделы не завершены, разработка других находится на самой начальной стадии. Однако уже и сейчас в этой области имеется богатый фактический материал, относящийся к характеристике структурных элементов центральной нервной системы и их взаимосвязи; детально описаны простейшие реакции и некоторые высшие формы поведения живых существ.

Популярному изложению наиболее существенных сведений о работе центральной нервной системы и посвящена книга Д. Вулдриджа. Автор исходит из предположения, что существует некоторое сходство между тем, что происходит в мозгу человека, и работой вычислительной машины. Под этим углом зрения он рассматривает многие вопросы структуры и функции центральной нервной системы. Следует заметить, что такой подход совершенно не отразился на полноте описания фактического материала, который хорошо подобран и систематизирован. Несмотря на известную схематичность, книга может служить своего рода введением в нейрофизиологию для тех математиков, физиков и инженеров, которые проявляют интерес к физиологии центральной нервной системы. Она не требует специальной биологической подготовки и рассчитана на широкий круг читателей. По форме и манере изложения книга представляет собой увлекательное повествование о наиболее интересных вопросах физиологии мозга. В том, что живой и своеобразный стиль автора хорошо передан в русском переводе, большая заслуга переводчика книги Ю. И. Лашкевича.

В. С. Гурфинкель

Эта книга предназначена не для специалиста. В ней нет или почти нет оригинальных идей. В ней не выдвигается никаких новых теорий о механизмах памяти, процессах обучения или умственной деятельности. Я стремился лишь к тому, чтобы описать некоторые хорошо известные факты и современные гипотезы в области изучения мозга и сделать книгу доступной и интересной для читателя, не имеющего почти никакой биологической подготовки.

Я полагаю, что, за исключением, быть может, первой и третьей глав, которые можно опустить без большого ущерба для связности изложения, эту книгу без труда прочтут те, кто не обладает специальными по-знаниями ни в биологии, ни в физико-математических дисциплинах. Такие читатели иногда почувствуют, что изложение на самом деле предназначено не для них, но такое ощущение будет возникать лишь изредка — в тех случаях, когда они будут сталкиваться с встречающимися в книге аналогиями между биологическими процессами и свойствами электронных систем. Я прибегал к таким физическим аналогиям и включил в книгу первую и третью главы потому, что в действительности имел в виду более узкий круг читателей. Моя основная «мишень» — это обширная группа физиков и инженеров, которые, вероятно, подозревают, что в современных неврологических исследованиях есть вещи, интересные и для них, но опасаются, что отсутствие биологической подготовки практически исключает для них возможность изучения этой области. Я надеюсь, что проводимые время от времени физические аналогии, так же как и популярный характер всего изложения, сделают книгу более легкой и приятной для людей с такого рода технической подготовкой.

В последние годы многие математики, физики и инженеры предпринимали серьезные попытки применить свои экспериментальные и теоретические методы для изучения биологических процессов, связанных с мозгом. Возникновение таких терминов, как «бионика», «нервные сети», «персептроны» и даже «теория информации», целиком или хотя бы частично связано с тем, что мы все больше убеждаемся в сходстве между процессами приспособления и мышления в живых организмах и рабочими принципами современных устройств, создаваемых человеком. Вряд ли можно сомневаться в том, что все более широкое сотрудничество между биологами и математиками создаст основу для значительных достижений в будущем. Весьма вероятно, что именно математик, используя те путеводные нити, которые дает изучение живых организмов, построит адекватную теорию процессов мышления. Изучение механизма разумных форм поведения сегодня находится преимущественно в ведении биологов, но возможно, что благодаря усовершенствованию теории этот механизм удастся представить в виде сетей, состоящих из отдельных компонентов, и в конце концов искусственно синтезировать его. Практические перспективы здесь колоссальны — как в смысле лучшего использования природных возможностей нашей нервной системы и нейтрализации ее слабостей, так и в смысле применения во всех областях жизни «разумных» машин, что будет способствовать повышению производительности, уменьшению потребности в «механическом» труде и общему увеличению возможностей человечества.

Хотя эти мысли не новы и хотя биологи, математики и инженеры все чаще и чаще устанавливают связи для совместных исследований, количество и разнообразие таких совместных работ все еще невелико