Физиология управления

Нервную систему человека нелегко понять, и лишь немногие, по-видимому, пытались это сделать серьезно. Если мы хотим создать модель, которая бы прояснила проблемы структуры управления, то нам самим придется предпринять такую попытку. Как мне представляется, главная трудность здесь в том, что сам мозг многократно свернут для того, чтобы поместиться в черепной коробке. Если представить себе свернутый таким образом парашют, у которого между внутренними слоями существуют всевозможные соединения, то трудности изучения такой конструкции станут очевидны. Для анализа надо бы развернуть складки, но это изменило бы относительное расположение важнейших его частей и вместе с тем разрушило бы всевозможные соединения, которые держат его слои вместе.

К счастью, мы не очень обеспокоены географией системы, за исключением тех случаев, когда она нам помогает. В некотором смысле она нам поможет, поскольку каждый из нас располагает собственной нервной системой. В общем, всем известно, что у нас есть спинной мозг, находящийся внутри и защищенный позвонками, и что исходящие от него нервы разбегаются по всему телу. Затем так или иначе известно, что в голове находится мозг, весьма напоминающий ядро грецкого ореха без скорлупы. Конечно, много путей, которыми можно было бы расчленить нервную систему, и если бы анатомия была нашим главным интересом, нам бы следовало попытаться расчленить ее наилучшим способом. Но главное, в чем мы заинтересованы, — это физиология, которая объясняет, как в действительности происходит управление, и поэтому нам понадобятся лишь основы анатомии.

Спинной мозг — буквально самое начало предмета нашего интереса, поскольку он представляет собой самый древний тип нервной структуры. Он был первым созданием эволюции, а головной мозг стал ее вершиной. Самые примитивные организмы, некоторые из них вообще без костей, обладают нервным веществом, по которому проходит информация от всего их тела, что означает наличие афферентных и эфферентных цепей. У человека 31 пара спинномозговых нервов, с помощью которых нервная сеть охватывает большую часть нашего тела, а спинной мозг обеспечивает центральную командную ось. Отметим далее, что большинство живых структур благодаря строению живой ткани лучше всего рассматривать как трубчатые и нервная система не составляет исключения. Из первой части книги нам известно, что афферентная часть системы управления заканчивается на сенсорной плате, а моторная плата начинает ее эфферентную часть и обе они соединяются через анастомотик ретикулум. Трубка, образующая спинной мозг, так и устроена — обе платы согнуты и образуют трубу. Поперечный разрез этой трубки покажет своеобразный афферентно-эфферентный реагирующий механизм, каким мы его и ожидали. Входные импульсы попадают на заднюю стенку трубки, а выходные пойдут из передней стенки. Теперь на минуту мы можем забыть о вертикальной системе, расположенной вдоль этой трубки.

В действительности большая часть управления так и осуществляется и использует этот механизм — на определенном его уровне, как представлено нашим срезом. В частности, известные нам рефлексы (вспомните дерганье ноги, если вы когда-нибудь проходили медицинский осмотр) работают поперек вертикальной командной оси, воспринимая входящие импульсы (вход) на задней и выходящие импульсы (выход) от передней стенки трубки спинного мозга. Поговорим теперь о боковых командных осях, хотя здесь нет такой удобной вещи, как по вертикали расположенные позвонки, через которые проходят все нервы, распределенные по всему телу.

Но если эти боковые команды могут передаваться на соответствующем уровне спинного мозга, то не менее верно, что связки нервов проходят вертикально — вниз и вверх — вдоль центральных командных осей. Тогда перед нами в основном двумерная система. В этом один из организационных секретов нашего организма — его способность управлять событиями, например одним из органов, автоматически (работая горизонтально) и в то же время объединяя местную деятельность в органическом балансе (работая вертикально). Тогда нам важно знать, что происходит в тот странный момент, когда мы выходим за пределы позвоночника у основания черепа, а вертикальные оси входят в орехообразный мозг.

Теперь необходимо новое сечение. Видимая, внешняя часть мозга, похожая на ядро грецкого ореха, называется корой головного мозга. Как и у грецкого ореха, она разделена на две части — мозговые полушария. На этом аналогия кончается. Эти полушария в действительности трубы, обвивающие кругом то, что находится внутри. Трубы эти весьма велики и почти плоско сплющены. Но даже и в этом случае в них остаются пространства, называемые желудочками. Причина, по которой эти трубы столь велики, в том, что мозгу нужна большая поверхность, а причиной того из-за чего его внешняя поверхность выглядит столь сплющенной, является частично проблема упаковки, а частично необходимость места для внутренних соединений, о которых говорилось ранее. Обе половины соединены огромным числом проводов (мозолистое тело), бегущих поверх того, что "находится внутри". Все это сооружение имеет отношение к высшим функциям мозга — его интеллекту. И если снять кору головного мозга, то можнэ будет посмотреть, что находится под ней.

То, что находится "внутри", выглядит как кулак, на котором кора головного мозга сидит, как парик на английском судье. Это основание мозга, древнейшая его часть, как бы вытесненная эволюцией вверх из спинного мозга. Это тоже своеобразная труба, а то, что мы видим здесь, "поднявшись выше позвонков", так это серию бугорков, которые образуют основание мозга. Все эти структуры тоже спирально свернуты, но и тут снова появляются желудочки, как и везде, где труба не полностью сплющена. Обратимся теперь мимолетно к рис. 13, чтобы просто посмотреть, как все это выглядит.

Рис.13. Общая схема расположения мозга

Первый бугор называется продолговатым мозгом, а второй — мостом, сзади помещен четвертый желудочек, как и везде, где труба не полностью сплющена, — пустотелая часть восходящей трубы. После этого идет средний мозг, затем промежуточный мозг, а оставшееся в трубке пространство — третий желудочек. Стороны промежуточного мозга образуют зрительный бугор, иногда трактуемый как коммутатор мозга. Слегка впереди размещены базальные ядра, позади — мозжечок. Рисунок дает некоторое представление о расположении и контурах коры внутри черепной коробки.

Необходимо кое-что знать об анатомии этих частей, поскольку основание мозга является продолжением мозга спинного. От него отходят двенадцать пар нервов — черепно-мозговые нервы. Мы ведем описание мозга на разговорном языке, имея в виду наши способности к ассоциациям, привычным представлениям, размышлениям, воспоминаниям, предвидению, к возможности думать, вообще говоря, когда мы ссылаемся анатомически прежде всего на кору головного мозга.

Важно отметить, что этот аппарат не имеет прямых контактов с внешним миром, даже с тем, частью чего он является, — с мозгом. Вся информация возникает в рецепторах, которые используют 31 плюс 12 пар нервов как каналы связи. Эта информация затем обрабатывается в спинном мозге и в основании мозга, которые несмотря на всю их сложность можно рассматривать как анастомотик ретику-лум старейшей части нервной системы.

Спинной мозг — это вертикальная ось управления, как об этом уже говорилось, и по нему передается информация в мозг. В основании мозга также собирается информация, связанная с весьма специфическими чувствами (зрение, слух и т. п.), которая поступает через их собственные черепно-мозговые нервы. Здесь осуществляются главные процессы коммутации поступающих данных, необходимые для управления телом до того, как начнутся обдумывание как таковое и намеренные действия. Для достижения этого основание мозга должно передать информацию коре головного мозга, и, если мы сознательно решаем что-нибудь предпринять, основание мозга должно получить соответствующие инструкции, переработать их в команды и передать их вниз спинному мозгу для производства действий.

Краткий обзор роли специализированного компьютера, о котором мы ведем речь, начнем с продолговатого мозга. Он играет ключевую роль "связника" между спинным и головным мозгом и осуществляет главную координацию рефлекторных действий. Хотя то, что называется боковыми осями управления, для реализации основного локального управления на этом низшем уровне использует поперечные слои самого спинного мозга, этот более высокий уровень координации необходим для обеспечения интеграции взаимодействия органов управления. В продолговатом мозге содержатся схемы переключения (называемые ядрами), которые обслуживают многие черепно-мозговые нервы. Мост содержит в себе длинные волокна, необходимые для координации работы полушарий головного мозга. В этой части ретикулума, как будет сказано далее, производится весьма значительное фильтрование информации. В среднем мозге, расположен ном над восходящим трактом, происходит так называемое "ранжирование рефлексов". Оно поддерживает равновесие тела — без чего мы падали бы наземь.

Теперь мы подошли к промежуточному мозгу с его зрительным бугром и базальным ядром — элементу сортировки, переключения и обмена информацией между нижними и верхними слоями мозга. Эти высшие, корковые, органы касаются интеллекта — оперируют, как теперь должно быть ясно, данными, которые уже очень хорошо предварительно обработаны. Здесь вступает в дело мозжечок, который не находится на одной "линии" со всеми другими частями. Он получает информацию как сверху, так и снизу, и его такое расположение необходимо для успешного функционирования как управляющего весьма искусными действиями. Для этого требуется координация мускульных движений, а информация о них, очевидно, двигается вперед и назад по спинному мозгу, как и другая, получаемая от специальных сенсорных датчиков (например, глаз), которая обрабатывается в промежуточном мозге. Мозжечок может также нуждаться в выходных данных самого коркового слоя мозга, когда требуется осознанное внимание или проявление воли.

Теперь заметим, что эти главные части мозга, которые мы только что назвали специализированным компьютером, ставят кибернетика в положение, когда трудно удержаться, чтобы не считать весь мозг компьютерной системой. В конечном счете так оно и есть, и так он и действует. Но специализированные компьютеры потому так и называются, что предназначенные им функции не осуществляются в случае их повреждения. Интересно отметить, что специализированные компьютеры не располагаются вокруг системы, как это часто бывает в системах управления, каждый из них сравнительно изолирован от других, каждый требует своей собственной процедуры получения информации и дает свой локальный выходной результат. В мозге единый поток информации проходит через центральную командную ось после того, как информация собрана по другим осям. Специализированные компьютеры располагаются на пути информационного потока, и каждый из них решает свою задачу: если расположен в поперечном сечении спинного мозга, если находится у основания мозга и если находится в самой доле коры головного мозга. Теперь попробуем разобраться в этих задачах, решаемых в условиях сложнейших действий живого мозга.

Первая задача — проверить информацию, идущую наверх, посмотреть, соответствует ли она требованиям данного уровня. Если это так, то происходят две вещи. Во-первых, предпринимаются управляющие действия, т. е. информация направляется обратно по центральным осям для получения реакции организма. Во-вторых, модифицированная версия информации, которая теперь была обработана (модификация включает присоединение "метки", означающей, что она вторично была обработана), направляется наверх. Если, с другой стороны, специализированный компьютер не полномочей надлежащим образом предпринять командные действия, то возникает альтернатива: пропускать информацию дальше нетронутой или пропускать ее, но отфильтровывать по мере поступления. Тогда мы можем определить фильтр как устройство для уменьшения разнообразия, сводящее многое к одному. В таком случае фильтр должен либо подавить некоторую часть информации полностью, объявив ее "шумом" (т. е. не относящейся к делу), либо он должен как-то перекомбинировать информацию так, чтобы только одно сообщение передавалось далее, когда несколько сообщений поступило на его вход. Примером фильтрации первого вида может служить то, что происходит с Вами на вечеринке, когда Вам надо сконцентрироваться на каком-то разговоре, а кругом разговаривают многие; или другой вариант — Вы слушаете радиопередачу с "шумом" (накладывается шум из-за передач многих других станций; слышны отрывки музыки, иностранной речи), а Вам надо понять в этой передаче что-то важное. Фильтрация второго вида похожа на усвоение тысячи цифр, их сложение, деление на общее их число и передачу дальше среднего арифметического значения. Именно эта единственная цифра выполняет роль всех других.

Могут сказать, что, поступая таким образом, фильтр одновременно подавляет информацию. Например, "распределение" поступающей первичных тысячи цифр не передается их средней арифметической. Конечно, может так случиться, что важно именно одно это среднее значение. Но, конечно, может быть и по другому. Предположим, что любой большой поток входящих данных, поступающих из источника, статистически распределен по специфическому закону (скажем, гауссовское, или нормальное распределение). Тогда, передавая среднее значение цифр данного примера и их отклонения (как меру распределения), мы сохраняем все, что считается важным для характеристики поступающего потока. Две цифры вместо тысячи — это звучит эффектно. Но предположим, что эта тысяча цифр не имеет случайного распределения во времени: они могут отражать некоторую тенденцию. В таком случае, если важно отразить временные отклонения, фильтр должен передать большее число цифр. Они должны показать характер отклонений, или амплитуду и частоту регулярной волны. Таким образом, фильтр, как и модель, должен соответствовать своему назначению. Если он ему соответствует, то может быть получена большая экономия информационного потока. Фильтр уменьшает разнообразие.

Без сомнения важнейшим видом процесса фильтрации в основании черепа является механизм "возбуждения" — включения в работу. Все прекрасно, когда серия специализированных компьютеров успешно справляется с информацией: посылает свои инструкции на периферию и направляет обработанные данные вверх к коре головного мозга. Вся наша система постоянно бомбардируется сигналами сенсоров, и, если бы все они требовали быстрой реакции нашего сознания, мы бы быстренько сошли с ума ("крыша съехала", как говорят металлурги, что, как кажется мне, вполне физиологически оправдано). Так, если мы войдем в комнату, что-то кому-то скажем и затем выйдем, то получим массу данных наших сенсоров, которых мы сознательно ни в коем случае не хотели бы получать. Тут должны срабатывать фильтры. А если во время чтения над нами жужжит муха, то мы тоже хотим подавления этого шума.

Создание в нашем организме таких защитных средств представляет собой серьезный риск. Если случится что-то, представляющее серьезную опасность или в том или ином смысле нас интересующее, мы не можем позволить, чтобы такие данные сенсорных устройств были отброшены как шум. В 212 г. до нашей эры был убит Архимед при захвате Сиракуз несмотря на распоряжение командующего войсками Марцелиуса сохранить ему жизнь. Так произошло только потому, что (как говорят) он не смог оторваться от своей математики, чтобы назвать свое имя даже под угрожающим вопросом солдата. Мы погибали бы десять раз в день на городских улицах по той же физиологической причине, не будь у нас специальных фильтров возбуждения. Но, с другой стороны, если бы механизм возбуждения стал слишком чувствительным, как иногда случается при нервном истощении, мы бы стали вылезать из кожи при каждом внезапном шуме.

Из этого видно, что все дело включения органов наших чувств явно связано со всей проблемой фильтрации. Мы не должны рассматривать фильтр просто как средство подавления, где большое число данных задерживается или сводится к меньшему их числу. Он может быть и помощником, если пропускает дальше только определенного вида информацию и задерживает или подавляет другие. По-видимому, нет такого одного места, нет специально предназначенных для этого ядра, в которых бы производилась такая альтернативная операция: все это осуществляется основанием мозга в целом. Мы рассуждали о специализированных компьютерах и признали, что каждый из них содержит в себе специализированные ядра. То, что осталось, выглядит, как клубок запутанных и неразличимых нервных клеток и происходящих в них нервных процессов, которые именно в них осуществляются. Они и образуют анастомотик ретику-лум (если Вы когда-нибудь увидите его), хотя анатомическое название механизма включения в работу — восходящая ретикулярная формация. (Заметим, что восходящий — слово, странно звучащее в анатомии. Дело в том, что это фильтр, работающий в одну сторону.) Как мне представляется, это один из наименее ясных аспектов деятельности мозга, а говоря, что этот механизм "выглядит, как клубок неразличимых клеток", нам следует быть весьма осторожными. Возможно, когда-нибудь этот клубок "размотают" и выяснится, что он состоит из нескольких частей и специально организованных цепей. Частично трудности разгадки кроются в удивительной плотности всего механизма. Здесь мы имеем дело не более чем с несколькими кубическими сантиметрами мозгового вещества. В этом веществе, как считает один из исследователей, можно выделить 48 ядер — наборов особых нейронов, но остается неизвестным, каковы соединения в этой системе. Во всяком случае стоит заметить, что, по-видимому, они совершенно обособлены от специализированных компьютеров, расположенных один над другим на вертикальных осях информационного потока, а сами линии передачи благодаря их устройству, активны.

И вновь необходимо подчеркнуть, что мозг как интегральный думающий комплекс представляет собой единое целое. Мы рассекали его на части, чтобы назвать их, но если рассматривать мозг как целое, то мы встречаемся с деятельностью, проходящей в другом измерении — в плоскости, отличной от той, в которой мы пытались его описать. Конечно, раздражает неспособность выделить небольшой действующий компьютер в качестве ретикулума, но по крайней мере можно понять, как такой фильтр входит в общую систему. Когда мы находимся на главном ведущем вверх тракте, то знаем, что в зоне основания мозга афферентный входной сигнал постоянно обрабатывается для регистрации в сенсорной части коры головного мозга. Поскольку все фильтры подавляют или осмысливают афферентные, бомбардирующие нас сигналы, мы знаем, что какое-то постоянное наблюдение за сигналами опасности всегда ведется. Чтобы так было, сигналы от восходящих передающих линий должны улавливаться и направляться в фильтр — именно так это и происходит. У нас есть небольшая побочная система, отделенная от главной системы, которая должна описываться несколько в других терминах, чем те, которые нам послужили. И хотя это затрудняет понимание, но преподносит нам важный урок.

Мы располагаем центральными командными осями и специализированными управляющими устройствами, входящими в их состав, даже если они работают в другой манере. Как мы считали, все они должны выполнять три функции, но теперь они прояснились и могут быть перечисленны в виде инструкций.

1. Проверьте поступающие данные и определите те из них, по которым Вам надлежит принять управляющие команды; примите решения и пошлите далее поступившую информацию, соответственно модифицировав ее.

2. Проверьте и обнаружьте любые данные, которые должны быть отфильтрованы на данном уровне, сжаты, усилены или ослаблены для передачи по восходящим каналам.

3. Сохраняйте записи о таких передачах на случай уточнения деталей.

Третье требование — прежде всего логическая необходимость. Путь сигнала через анастомотик ретикулум нельзя восстановить впоследствии, так как любой сигнал из точки А в точку Альфа мог поступить не из А, а с таким же успехом из В, С и т. д. (поскольку, как говорилось в первой части, таков смысл слова "анастомотик"). Тогда, если потребуется вновь вернуться к чему-то, окажется необходимым обратиться в места хранения по всему тракту прохождения информации. Рассмотрим для начала макроситуацию. Несколькими страницами раньше рассказывалось о том, как мы входили в комнату, разговаривали с кем-то и вышли. Какого цвета стены были в комнате? У каждого из нас есть опыт обращения к неосознанному (если так можно сказать) в поисках факта, не регистрируемого сознательно. Часто его удается восстановить. Но на макроситуационном уровне кажется вполне установлено логически, что каждый отдельный нейрон (как упоминалось ранее) должен помнить по крайней мере свое предыдущее состояние. Если бы он этого не мог, мы не смогли бы заставить логику нервной системы производить элементарные расчеты. Между первым замечанием (самым общим) и вторым (самым специфичным) лежит вся проблема памяти. О ней мы знаем очень мало.

Конечно, почти невероятно, чтобы мозг с его 10 миллиардами нейронов был в состоянии восстановить все состояния, в которых он когда-то находился. Можно подсчитать и определить размеры такого вида памяти; уместно заметить, что они поразительны. И однако никому еще не удавалось доказать, что мозг со временем совершенно забывает все, и есть, конечно, масса доказательств, подтверждающих, что он часто может восстановить информацию, которая кажется давно забытой. Подчас совершенно невероятные вещи вспоминаются под гипнозом, под воздействием таких препаратов, как пентотал, во сне или вообще без всякой очевидной причины. Но тут мы вновь оказываемся "не в своей плоскости". Нет "области" памяти в мозге, если не считать возможным, что каждый нейрон обладает долговременной, а также запоминающей его предыдущее состояние памятью; должны также быть цепи памяти — соответствующие линии связи, проходящие через сеть нейронов, но, вероятно, мы снова ведем речь о чем-то, что происходит в другой плоскости. Например, не будет абсурдом постулировать, что посредником памяти являются биохимические процессы; весь процесс памяти происходит на молекулярном уровне, т.е. основанном на структурах, меньших нейрофизиологических структур, обсуждаемых нами. Некоторые доказательства подобной гипотезы получены при изучении механизма обучения плоских червей. Такого червя можно обучить определенным образом реагировать на стимулы; если такого обученного червя превратить в массу и накормить ею необученного червя, то, как было показано, этот второй приобретет навыки обученного. Похоже, что память обслуживает все такие устройства и нечто большее, но я повторю, мы этого пока не знаем. Однако для наших непосредственных целей не очень важно как запоминаются данные, важно, что они запоминаются. Именно эти вещи важны для анатомии и физиологии управления.

Теперь мы почувствовали, в каком смысле все эти вещи единое целое. Мы пошли так далеко, что назвали всю нервную систему человека "компьютером" несмотря на наличие в ней специализированных компьютеров. Описание мозга как компьютера вызвало фурор в первые годы кибернетики, когда такие люди, как Маккулох, страстно защищали это утверждение. Люди сочли, что тем самым подрываются их человеческие прерогативы. Однако признается, что такое описание правомерно, а что касается прерогатив, то здесь остается еще много мистики.

Описание, данное Маккулохом, выглядит примерно так. Мозг —это электронно-химический компьютер, весящий около 1, 45 кг, со слегка щелочной средой при рН = 7, 2 (весьма постоянном значении у здорового человека). Он весьма сложной структуры, обладает нейронной логикой, соединяющей около 10 миллиардов нейронов. Благодаря своей структуре и скорости прохождения нервных импульсов, кора головного мозга обладает типичным ритмом действия с периодичностью в среднем 10 циклов в секунду. Емкость памяти мозга составляет около 10¹² — 10¹⁵ бит. "Быстродействие" отдельного нейрона около 30 мкс (миллионных долей секунды), а весь мозг в целом работает с микросекундной скоростью (тысячные доли секунды). Это, кстати сказать, не так уж много по сравнению с современными компьютерами. Ныне мы говорим о наносекундных скоростях (миллиардные доли секунды), а последние компьютеры работают со скоростью 500 наносекунд. Это уже в 2000 раз быстрее мозга (а мы все говорим: "со скоростью мысли").

Что касается топлива, то мозг работает на глюкозе, потребляя мощность около 25 Вт. Глюкоза преобразуется в кислоту, которая, сгорая с использованием кислорода, дает двуокись углерода и воду. Энергия хранится в фосфокреатине, держится в той же форме, в какой высвобождается при мускульных движениях. Кислород, конечно, поставляется кровью, которая циркулирует в мозге со скоростью чуть больше литра (одна седьмая от всей крови в теле) в минуту; без кислорода нейрон погибает за 3 мин. Мозгу требуется 25 Вт, поскольку такая мощность необходима, чтобы подогреть кровь на 0, 5°С.

И все же легче думать о мозге как о компьютере, чем считать электронный компьютер некоторым подобием мозга. Последнее утверждалось многократно на ранней стадии развития автоматики, но и не менее сильно критиковалось. Программируемый компьютер не очень то похож на мозг, однако конфигурация типичного современного компьютера может быть получена как некая совокупность специализированных компьютеров, организованных иерархически. Весьма кстати напомнить о том, что говорилось в первой части относительно иерархии команд, которая рассматривалась в связи с системами управления. Мы, конечно, можем обнаружить центральную командную ось во всякой фирме и, более того, можем ее определить, назвав людей и выполняемые ими процедуры. Если процедуры автоматизированы, мы получим аналог спинного мозга, собирающего информацию и предпринимающего действия на нижнем уровне по боковым командным осям. Идущая вверх информация обязательно достигнет центрального компьютера фирмы, в то время как часть системы потребуется для объединения действий всех подразделений фирмы и их функций. Эта часть системы станет аналогом основания мозга, но будет и часть системы, соответствующая коре головного мозга, в которой роль сознания играет высшее руководство. Между этими двумя частями будет производиться сортировка, переключение и направление сигналов, аналогичное деятельности промежуточного мозга и базального ядра.

Рис. 14. Схема мозга, демонстрирующая его пятиуровневуго иерархию

Таким образом, мы стоим, по-видимому, перед пятиуровневой иерархической системой, внутренняя структура которой схвачена главной компьютерной системой. Я говорю "по-видимому", хотя цифра пять (а не какая-либо другая) довольно произвольна. Система выглядит так, поскольку работает как бы на пяти различных уровнях, а мы не хотим подразделять ее дальше, чем нам необходимо.

Все пять систем последовательно размещены на вертикальной командной оси нашей фирмы, и они моделируют соматическую нервную систему человека, т.е. то, о чем мы и вели речь. Три средних из пяти были до сих пор в центре нашего внимания, и они отделены от спинного мозга и основания головного мозга. Сам спинной мозг является его низшим уровнем, продолговатый мозг и мост, сгруппированные вместе (и тогда они, к слову сказать, называются ромбен-цефалон), представляют следующий уровень. Третьим в этой иерархии будет промежуточный мозг с его зрительным бугром и базальными ядрами. В стороне от этой классификации остался средний мозг, который "ранжирует" рефлексы, но в терминах теории управления я не вижу причины, по которой его нельзя было бы отнести к уровню продолговатого мозга и моста, хотя нервофизиологи всегда рассматривают его отдельно. Теперь уместно более внимательно рассмотреть оставшуюся пару пятиуровневой подсистемы: боковые оси, обрабатывающие афферентную и эфферентную информацию, и саму кору головного мозга.

Прежде чем приступить к этому, сделаем важное замечание. Специализированный компьютер, который соединяет третий уровень (основание мозга) с пятым (кора головного мозга), представляет собой то, что управляющие называют административными функциями. Все сенсорные преобразователи посылают свои сигналы в зрительный бугор, все, что получает кора, сохраняется и переключается через промежуточный мозг и базальные ядра (это наш четвертый уровень). Если исходить из ортодоксального управления, то этот уровень не имеет никакого отношения к командованию. В нашей модели он делает все, чтобы командовать, поскольку влияет на деятельность вертикальных осей. Этот факт говорит о многом. Во всяком случае, не маскируются ли те высшие "администраторы" и их командующие помощники? Для высшего руководства фирмы не столько важны "факты", сколько то, как они "представлены", а момент для их представления подчас правит решением даже самых важных и всесторонне подготовленных вопросов. Так же как кора головного мозга не находится в прямом контакте с периферийными событиями, а получает только те данные (и в такой форме), которые представляют ей нижние уровни, так и высшее руководство, как предполагается, должно быть изолировано от текущих событий. По этой причине я отвергаю ортодоксальное деление на административных и производственных работников в теории управления — это химера. Более того, они позволяют любому административному работнику уклоняться от участия в процессе подготовки ответственного решения. Крупным шагом вперед для большинства фирм было бы, если бы главный руководитель ценил своих кадровых советников по тому, что они собой представляют, и если бы они сами приняли на себя роль командиров на более низких уровнях. Те из них, кто наиболее решительно подчеркивает, что они только "советники", часто представляют реальную власть, но отрицают это более решительно, чем их открыто пользующиеся властью начальники. В этом есть своя опасность.

В давно существующих организациях, таких как армия и церковь, зародился административный чиновник. Он обслуживает высший эшелон власти, как зрительный бугор на своем уровне мозга обслуживает кору. Его власть совершенно очевидна всем подчиненным. Посмотрите, например, каково влияние машины Министерства обороны на работу Генерального штаба: все, что в штабе знают (афферентная информация), и то, чем он в действительности управляет (эфферентная информация), зависит от деятельности так называемой "административной" машины. В католической церкви деятельность Римской курии, как известно, играет главную роль в руководстве, хотя руководство считается принадлежащим епископальному синоду, работающему под эгидой безгрешного руководителя. То же самое наблюдается в промышленности. Отчего тогда возникает необходимость возражать против стереотипного понятия кадровый "административный" работник как ошибочного? Ответ в том, что как в промышленности, так и в правительственных учреждениях служебное положение не отражает фактической его власти. Кардиналы курии — принцы церкви, "административные работники" — нет, они маскируются, выдавая себя за ничто. Это обман. Промежуточный мозг и базальные ядра в силу их организационного положения явно доминируют в деятельности нервной системы, не говоря уже о том, что кора головного мозга командует ими, как хочет. Подобно этому штабной офицер Министерства обороны носит определенное звание, более того, знаки различия, чтобы показать его собственное положение по отношению к его начальнику. Однако любой майор Министерства обороны по своему положению отличается от остальных майоров вооруженных сил, и все это знают. Но в промышленности бухгалтер, специалист по исследованию операций или инженер не носят знаков, указывающих на их ранг или власть. В этом смысле они похожи на вольнонаемных служащих начальствующего состава военного ведомства. Тогда значение их власти не видно, а представление о них как о незначительных чиновниках сохраняется. Не так часто случается, чтобы рядовые работники не понимали их власти — они ее чувствуют. Однако довольно часто этого не понимают высшие руководители, которые не редко недооценивают роли своих административных работников.

После этой затянувшейся вставки мы должны вернуться к самому нижнему из пяти уровней управления: сбору данных и их первичной обработке. Организм человека подобно фирме оснащен рецепторами — устройствами, регистрирующими информацию. Часть ее касается внешнего мира и принимается экстероцепторами — т.е. рецепторами, настроенными на внешнюю среду. Среди них, во-первых, есть рецепторы, работающие на расстоянии. У человека телерецепторы — глаза и уши, на фирме подобные им органы существуют как подразделения, изучающие рынок, состояние экономики, кредитоспособность клиентуры и т.п. Во-вторых, имеются химические рецепторы — они воспринимают вкус и запах. В-третьих, кожные рецепторы, в коже их много — разных типов. Прикосновение, например, воспринимается тремя основными путями. Есть корпускулы, называемые мейснеровскими, которые находятся сразу же под кожным покровом, внутри них помещаются свернутые в кольцо нервные окончания. Они реагируют на легкое давление и порождают скромный электрический импульс, передаваемый по нервам. Это похоже на рутинную передачу данных (относительно его загрузки) из отдаленного производственного подразделения. Далее следуют корпускулы (пацинианские), находящиеся глубже, в которых нервные окончания капсулированы в многослойном мешочке, — они реагируют на сильное давление и весьма напоминают настольную корзину для входящих бумаг. И, наконец, выглядящая как чувствительная антена, используемая фирмой для слежения за деликатной ситуацией, — это волосы. Легчайшее к ним прикосновение, явно недостаточное для чувствительных нервных окончаний, о которых мы только что говорили, вызывает импульс от волос, которыми покрыто тело человека (вспомните, например, легчайший сквознячок). Волосяной мешочек срабатывает, воздействуя на весьма деликатное сплетение нервных окончаний, которые стимулируются при движении волос. В коже есть и другие экстероцепторы. В частности, капсулы, содержащие сложные датчики, реагирующие на холод (конечные колбочки Краузе) и на тепло (органы Руффини).

Внутренние датчики собирают данные, относящиеся к внутреннему состоянию организма, и у фирмы их также много. Действуют афферентные нервы, исходящие из мускульных связок. Прикрепленные к самой мускульной ткани, они ведут себя как настоящие измерители нагрузки. И если бы промышленное оборудование делалось из протеина, а не из стали, нам бы понадобилось намного больше подобных приборов, чем ныне. Фактически это было бы намного удобнее, поскольку мы тогда могли бы с помощью таких датчиков рассчитывать все аспекты нагрузки оборудования, как это делается в теле человека. Висцероцепторы сообщают мозгу о состоянии внутренних органов не так, как о состояниии мускулов. Здесь мы вновь видим рассеянные в разных местах датчики, которые работают как химически чувствительные элементы и как корпускулы Пацини, с которыми мы уже встречались. Эта служба намного совершеннее службы технического контроля на производстве, поскольку, как будет показано в дальнейшем, поддерживает баланс внутренней экономики. Наконец, есть еще проприоцепторы, которые обеспечивают так называемое кинестетическое чувство — чувство оценки положения тела в ближайшем окружении. "Лабиринт", находящийся за ушами человека, с его тремя почти круговыми каналами чувствует положение и движение головы в пространстве. Плохая работа этих рецепторов или сбой вызывает головокружение. Мускульные и суставные проприоцепторы сообщают о положении конечностей. Но именно шестой вид рецепторов — кинестетический — обеспечивает нам возможность подниматься по лестнице в темноте, поскольку мы можем программировать наше движение в соответствии с данными запоминающимися проприоцепторами.

Все эти рецепторы и многие другие опираются на примерно одинаковую систему передачи данных. То, что мы называем нервом, в основном представляет собой связку волокон. Нервные волокна сами являются длинным, тонким "процессором" нервной клетки, нейрона, и такой тонкий нерв называется "аксоном" клетки. Это проводящая электричество часть нейрона, она состоит из протоплазмы (геля) и покрыта тонкой мембраной. Весь нейрон в целом, как и большинство рассматриваемых нами линий связи, защищен тонкой пленкой миелина, которую следует рассматривать в качестве изолятора; поскольку нервные импульсы надежнее движутся через миелинирован-ные нервы, не теряя своего потенциала на пути. Такая оболочка разряжается на концах нервов — рецепторах, а также вблизи спинного мозга, после того как передаваемый сигнал поступил в нервный узел, обслуживающий центральные командные оси. Но небольшие электрические потенциалы, создаваемые нервом, нуждаются также в прохождении по линии его дальнейшей передачи — мы не располагаем аксонами бесконечной длины. Поэтому сеть нервов передает сигнал от одного нейрона (с его аксоном) другому (со своим аксоном), и это их соединение образует "синапс". Нервная клетка по форме напоминает алмазный кристалл с аксоном, исходящим из одной его вершины. Из других вершин исходят другие нити, называемые "дендритами", присоединяющие ее многократно к клеткам других нейронов. Именно это их переплетение и создает анастомотик ретикулум, всякий раз когда нейроны взаимодействуют; оно обеспечивает богатство логических структур, позволяющих нервным сетям работать как компьютеры.

Возвращаясь теперь к самому длинному аксону, который представляет собой передающую часть нейронного множества, отметим его способность воздействовать на большое число нервных окончаний. Часто сотни процессов возникают по сигналу одного аксона, воздействовавшего на нервную ткань. Это обеспечивается с по'- мощью узлов, расположенных по длине аксона, причем в каждом таком узле располагается специальное ядро центральной нервной системы. Изоляционное покрытие (оболочка) в такой точке разрывается, а место разрыва называется "перехватом Ранвье". Такие перехваты встречаются почти на каждом миллиметре длины аксона. Электрический потенциал нервного импульса, по-видимому, пере прыгивает с одного перехвата на другой, на каждом из них химически регенерируется и (если пользоваться терминологией электроники) меняет свою "форму". Таким образом, нерв является возбудителем импульса и открыт для его передачи в перехватах Ранвье. Здесь полезно представить себе картину передачи нервных импульсов, подобную картине передачи электрического сигнала по подводному кабелю, оснащенному промежуточными усилителями по всей его длине; однако и здесь свои сложности. Функцию волокон на конце такой линии можно сравнивать также с функциями множества телефонных концов или электрических контактов, задействованных от одного кабеля. Однако на каждом синапсе мы встречаемся с анасто-мотической путаницей в отношении порядка соединений, а когда эти линии подходят к центральным командным осям, они врываются в нервный узел весьма сложной структуры. Соответственно эффектор-ные части системы, по мере того как линии возбуждают внутренние органы, вызывают реакцию еще более разветвленной нервной сети — плексуса, использующего такие же структурные устройства. (Кстати говоря, по этой причине отнюдь не просто структурно разделить аффекторные и эффекторные нервы, поскольку они часто переплетаются, а в некоторых случаях используют одни и те же линии передачи.)

По крайней мере таково весьма сокращенное описание способа сбора и распределения информации на нижнем уровне системы, который мы рассматривали в качестве горизонтальной оси (боковой). Здесь информация, как мы теперь знаем, проходит через три главных уровня центральной командной оси и в конце концов, на пятом уровне, достигает коры головного мозга. К этому моменту, как было показано, масса управляющих действий уже произведена. Но кора нуждается также в исключительной, чрезвычайной информации, а также в средствах подготовки выходной информации, которая вызовет действия. Именно поэтому мы различаем сенсорные и двигательные части в коре головного мозга: кибернетически они могут рассматриваться как оконечные платы входной и выходной систем. Они располагаются в поперечном сечении в середине головы, одна сзади другой, а основная масса вещества коры (не вспоминая здесь о системах адресации, сортировки и переключения) — промежуточного мозга и базального ядра — и является анастомотик ретикулум.

Кора головного мозга, как говорилось, имеет дело с интеллектом, т.е. нашим сознанием. Его функции невероятно сложны, но все они, по-видимому, сводятся к одному — к выработке поведенческих стереотипов.

Поиск по сайту: