Автор теорії про функціональні системи організму. ТФС П

Багато галузей природознавства застосовують на практиці теорію функціональних систем П. К. Анохіна, що свідчить про її універсальність. Академіка вважають учнем І. П. Павлова, лише у студентські роки йому пощастило працювати під чуйним керівництвом У. М. Бехтерєва. Вплив важливих поглядів цих великих учених підштовхнуло П. До. Анохіна до створення та обгрунтування загальної теорії функціональних систем.

Історичні передумови

Деякі результати досліджень Павлова і сьогодні вивчаються в освітніх закладах. Слід зазначити, що теорію Дарвіна не видалено зі шкільної програми, але конкретних доказів її істинності не надано науковому загалу. Вона сприймається "на віру".

Однак спостереження за екосистемою Землі підтверджують, що не існує: рослини діляться одна з одною поживними речовинами, вологою, поступово все розподіляючи.

У тваринному світі можна помітити, що особи не вбивають більше, ніж потрібно для забезпечення їхньої життєдіяльності. Тварини, що порушують природний баланс через аномальну поведінку (наприклад, починають вбивати всіх підряд), як це часом трапляється з деякими представниками вовчої зграї, зазнають винищення своїми родичами.

Спостереження за первісними племенами, що збереглися в ХХ столітті, вивчаючи їхню культуру, побут можна зробити висновок про первісну людину, яка відчувала, розуміла, знав, що є частиною навколишнього середовища. Вбиваючи якусь тварину для харчування, він залишав дещо від убитого ним, але не як трофей, а як нагадування про витрачене чиєсь життя для продовження свого.

З цього випливає висновок про існування у давніх людей поняття спільності, залежності від різних факторів навколишнього середовища.

Сфера досліджень Петра Кузьмича

Теорія П. К. Анохіна навпаки побудована на основі великої експериментальної бази, чітко структурованої методології. Однак до цієї концепції академіка привели довгі роки спостережень, практики, експериментів, теоретичного опрацювання результатів. Не останню роль формуванні системного підходу до проблеми цілеспрямованої діяльності зіграли результати експериментів Павлова, Бехтерева, Сєченова. Разом про те, концепцію функціональних систем не можна назвати «копіюванням» чи «продовженням» теорій перелічених авторів через відмінність методології, загальної структури.

Методологічні підходи Павлова та Анохіна

p align="justify"> При детальному розгляді концепцій можна помітити, що позиції методології авторами розуміються і пояснюються зовсім по-різному.

Наведені основні методологічні принципи авторів дозволяють зробити висновок про їхню «протилежність». Теорія функціональних систем Петра Анохіна може бути логічним продовженням матеріалістичного вчення І. П. Павлова.

Вплив робіт В. М. Бехтерєва

Історичним фактом є розбіжності між творцем Об'єктивної психології та Павловим. Завдяки мстивості та дріб'язковості останнього Бехтерєв не був удостоєний Нобелівської премії.

Автор теорії функціональних систем описує функціонування школи Павлова як озвучення безлічі гіпотез (що приймаються на віру) і натомість одного фундаментального відкриття (умовний рефлекс). Дійсно, праці знаменитого фізіолога (це кілька томів павлівських середовищ) – це обговорення зі співробітниками основних гіпотез та припущень.

Наукові праці Павлова отримали визнання світової громадськості і були, для свого часу, досить прогресивними, проте «рефлексологія», оформлена Бехтерєвим, мала недостатню павлівську теорію об'єктивністю. Вона вивчала вплив фізіології людини на її соціалізацію та поведінку.

Слід зазначити, що після загадкової смерті Володимира Михайловича і Рефлексологія, і Об'єктивна психологія, як наукові течії, були заморожені.

Вивчаючи спадщину Бехтерева і Анохіна, можна побачити деякі загальні принципи методології вивчення предмета. Достойний уваги і те що, що теоретичні припущення обох авторів завжди грунтувалися на практичних дослідженнях, спостереженнях. Тоді як Павлов допускав «винесення розгромних рецензій» лише через особистісну неприязнь.

Поява концепції, її розробка

Основи теорії функціональних систем закладалися ще в тридцятих роках ХХ століття на основі вивчення взаємодії центральної та периферичної нервової діяльності. Багатий практичний досвід Петро Кузьмич отримав у Всесоюзному інституті експериментальної медицини імені А. М. Горького, який став основою для створення в сорокових роках АМН СРСР та Ленінградського інституту експериментальної медицини.

Академік зміг вивчати нервову діяльність не лише на загальнобіологічному рівні. Перші кроки було зроблено у дослідженнях ембріологічних аспектів функціонування вищої нервової діяльності. У результаті структурний і функціональний підходи теорії систем Анохіна визнані найбільш досконалими. У ньому виділено приватні механізми та його інтеграція у складнішу систему вищого порядку.

Описуючи структуру поведінкових реакцій, академік дійшов висновку про інтегрування приватних механізмів у цілісний акт поведінки. Цей принцип і було названо «функціональною системою». Не проста сума рефлексів, а саме об'єднання їх у комплекси вищого порядку, згідно з теорією функціональних систем, ініціює поведінку людини.

З допомогою тих самих принципів можна як складні поведінкові реакції, а й окремі рухові акти. Саморегуляція є основним дієвим принципом теорії функціональної системи Анохіна. Досягнення запланованих цілей, які приносять користь для організму, відбувається за допомогою взаємодії та саморегуляції дрібніших компонентів системи.

До видання книги Анохіна «Філософські аспекти теорії функціональної системи» увійшли вибрані праці, які висвітлюють питання природного та штучного інтелекту, фізіології та кібернетики, а також системоутворюючих факторів.

Системогенез як основа теорії

У визначенні «функціональна система» описується як отримання корисного результату через взаємодію елементів широкої розподіленої системи, що постійно перетворюється. Універсальність теорії функціональної системи Анохіна П. К. полягає у застосуванні її по відношенню до будь-якої цілеспрямованої дії.

З погляду фізіології функціональні системи поділяються на дві категорії:

• Перша їх покликана зберегти сталість основних параметрів організму з допомогою саморегуляції, наприклад, підтримання температури тіла. У разі відхилень запускаються процеси саморегулювання внутрішнього середовища.
• Друга забезпечує пристосування до довкілля завдяки зв'язку з нею, яка регулює зміну поведінки. Саме ця система є основою різних поведінкових реакцій. Інформація про зміну довкілля є природним стимулом до коригування різних поведінкових форм.

Будова центральної системи складається з стадій, що змінюють один одного:

• аферентний синтез (або «приносить» до органу чи нервового центру);
• прийняття рішення;
• акцептор результатів дії (або "прийняття" результатів дії);
• еферентний синтез («що виносить», що передає імпульси);
• формування дії;
• оцінка досягнутого результату.

Різного роду мотиви та потреби (вітальні (спрага, голод), соціальні (спілкування, визнання), ідеальні (духовна та культурна самореалізація)) стимулюють та коригують форму поведінки. Однак, щоб перейти в стадію цілеспрямованої діяльності потрібна дія «пускових подразників», за допомогою яких відбувається перехід до стадії ухвалення рішення.

Ця стадія реалізується на основі програмування результатів майбутніх дій через залучення індивідуальної пам'яті людини по відношенню до навколишніх об'єктів та способів дії з досягнення мети.

Цілепокладання в теорії

Виділення мети поведінки у теорії функціональної системи Анохіна є ключовим моментом. Пряме відношення до цілепокладання мають як позитивні, так і негативні провідні емоції. Вони визначають вектор і сприяють виділенню мети поведінки, закладаючи основи моральності з позиції теорії функціональних систем. Ситуативні емоції діють як регулятор поведінки на даному етапі досягнення мети та можуть спровокувати відмову від мети чи зміну плану досягнення бажаного.

Принципи теорії функціональної системи Анохіна П. К. ґрунтуються на утвердженні неможливості прирівнювання послідовності рефлексів до цілеспрямованої поведінки. Поведінка відрізняється від ланцюга рефлексів наявністю систематизованої структури, що спирається програмування дій з допомогою випереджаючого відображення дійсності. Порівняння результатів дії з програмою та інші супутні процеси та визначають цілеспрямованість поведінки.

Схема функціональної системи

Теорія академіка та кібернетика

Кібернетика є наукою про закономірності процесів управління у різних системах. Методи кібернетики застосовуються у випадках, якщо зіткнення системи з навколишнім середовищем викликало певні зміни (підстроювання) у способах поведінки самої системи.

Неважко помітити, що існують певні межі дотику кібернетики та теорії функціональних систем Анохіна. Коротко слід описати ставлення Петра Кузьмича до нової на той час науці. Його по праву називають пропагандистом та розробником питань кібернетики. Про це свідчать статті, включені до збірки "Філософські аспекти теорії функціональної системи".

Цікавою в цьому плані є книга «Вибрані праці. Кібернетика функціональних систем». У ній докладно описуються питання та проблеми кібернетики та можливе їх вирішення за допомогою теорії функціональних систем, що наводиться як основний принцип управління серед біологічних систем.

Роль П. К. Анохіна у розвитку системного підходу полягає в обґрунтуванні наукової теорії з точною фізіологічною аргументацією, на відміну від його попередників. Теорія Анохіна - це універсальна модель роботи організму, що має точні формулювання. Так само не можна залишити без уваги функціонування моделі на основі процесів саморегуляції.

Універсальність теорії функціональних систем виявляється у можливості вивчення діяльності систем будь-якої складності, оскільки вона має досить опрацьовану структуровану модель. За допомогою численних експериментів було доведено, що закономірності кібернетики властиві будь-яких функціональних систем, включених у живі організми.

На закінчення

Існуюча вже понад п'ятдесят років теорія Анохіна Петра Кузьмича визначає людину як саморегулюючу систему, що єднається з навколишнім світом. На цьому ґрунті з'явилися нові теорії про виникнення хвороб та їх лікування, а також багато психологічних концепцій.

Теорія функціональних систем П К. Анохіна

як основа поведінки людини у реальних умовах життя

У фізіології під поведінкою людини можна розглядати цілісну активність людини, спрямовану задоволення біологічних і соціальних потреб. Біологічні потреби є первинними, спрямованими на збереження індивіда та виду. Вони визначають інстинктивну поведінку. Соціальні ПТР визначаються інтересами суспільства. Загальна схема формування взаємодії нейронів та фізіологічних мех-мов організації поведінки людини найбільш вдало сформульована П.К. Анохіним та учнями у ТФС. Відповідно до неї, для складних форм цілеспрямованої поведінки характерне попереднє уявлення про мету, завдання та очікуваний рез-те дії.

Термін система застосовується для того, щоб відзначити зібраність, організованість групи елементів та відмежованість її від іншої якоїсь групи елементів. П.К. Анохін (1975) проаналізував різні варіанти системного підходу і припустив, що однієї взаємодії елементів недостатньо для обмеження ступенів свободи кожного елемента системи. Він ввів поняття про системоутворюючий фактор, який би обмежував ступінь свободи елементів системи, створював упорядкованість у системі та був би ізоморфним для багатьох систем, дозволяючи використовувати систему як одиницю аналізу у різних ситуаціях.

Результат – системоутворюючий фактор

Як детермінанти поведінки Анохін розглядав результат системи- Це корисний пристосувальний ефект, який досягав організм при реалізації системи. Т.О. Як детермінанти поведінки у ТФС розглядається не минула подія, а результат-майбутнє. При аналізі зовнішньої поведінки особи ми можемо описати результат як певне співвідношення організму та зовнішнього середовища, яке припиняє дію, спрямовану на його досягнення.

Для розуміння пристосувальної активності індивіда потрібно вивчати не функції окремих органів чи структур мозку, а організацію цілісних взаємин організму та середовища. У цьому компоненти координують свою активність щоб одержати конкретного результату. Анохін ввів таке визначення ФС: системою наз-ся такий комплекс вибірково залучених компонентів, у яких взаємодія та взаємовідносини набувають характеру взаємосприяння компонентів, спрямованого на отримання корисного результату.

Задля більшої такої форми діяльності ЦНС можна назвати кілька стадій(етапів) формування відповідних механізмів.

Аферентний синтез зворотний зв'язок

Пускова аферентація пам'ять Акцептор результату

Обстановка Прийняття Еферентне збудження

Аферентація рішення

мотивація реакція

Параметри результату

Рецептори результату

Аферентний синтез.Першим етапом є аферентний синтез. Це аналіз вхідної інформації, що складається з 4-х компонентів: біологічна мотивація, умови довкілля (обстановкова аферентація), пам'ять та пускова аферентація (безпосередньо стимул). Найважливішим мотивом, що спонукає, виступає мотивація, яка формує домінантний осередок збудження, до якого підключаються інші компоненти. p align="justify"> При формуванні першої стадії поведінкового акта велике значення має сенсорна інформація - обстановкова і пускова аферентація. Структурна основа цієї фази – лобова та тім'яна асоціативні частки кори. Тут відбувається конвергенція (сходження) нервових імпульсів від різних структур ЦНС, що забезпечують аферентний синтез. Тут є велика кількість «нейронних пасток», в яких тривалий час циркулюють нервові імпульси. Ці процеси додатково посилюються конвергенцією активуючих впливів підкіркових структур і особливо її інтеграційних структур - РФ, лімбічної системи, аміноспецифічних систем мозку.

2-й етап – формування програми дії.В результаті взаємодії зазначених факторів аферентний (вхідний) синтез формує програму дії, що складається з набору рефлекторних команд до виконавчих органів (м'язів, залоз). Наприклад, для рухових рефлексів виконавчі команди йдуть від пірамідних нейронів кори. Тут важливе значення має гальмування побічних варіантів поведінки, які можуть перешкодити виконанню адекватної реакції.

3-й етап - акцептор результату дії.Найбільш суттєвим і спірним у цій гіпотезі є припущення, що одночасно із зазначеними вище механізмами формується так званий «акцептор результату дії», тобто нейронна модель передбачуваного ефекту дії. У забезпеченні цього механізму беруть участь кільцеві взаємодії нейронів, які, наприклад, при виконанні рухових рефлексів отримують імпульси від колатералей пірамідного тракту, що передав команди до виконавчих органів.

4-й етап – зворотний у організації ФС. Настройки результату. Рецептори результату. Значення зворотних зв'язків у створенні ФС.

Виконання команд (рефлексів) призводить до результату параметри якого оцінюються рецепторами. Інформація про цю оцінку каналами зворотного зв'язку надходить до акцептора результату дії. Якщо ефект збігається з попередньою моделлю результату, то рефлекторні реакції припиняються – мети досягнуто. Якщо ж збігу немає, то програму дії вносяться корективи – і еферентне збудження призводить до продовження дії. Так відбувається до тих пір, поки не буде досягнуто збігу результату з наявною моделлю. Наприклад, досягнення t нормального значення. Зазначені процеси забезпечуються асоціативними зонами кори, де є нейронні пастки, у яких зберігається інформація з тих самих механізмів, як короткочасна пам'ять.

Після виконання відповідного поведінкового акта весь ланцюг нейронів ФС розпадається. Якщо протягом кількох повторень досягти рез-та не вдається, то включається лімбічна система, яка підвищує активність та взаємодію різних відділів мозку. Але якщо й тоді не вдається отримати результат, то можуть виявитися негативні емоції. Принципово, за такою самою схемою можуть формуватися як складні програми поведінки, а й прості функції організму. Наприклад, терморегуляція за різних умов життєдіяльності. Центр терморегуляції у ДПТ. Т.О. місце формування в ЦНС акцептора рез-та дії визначається функцією, що виконується. Інший приклад, при виконанні складних рухів такий акцептор утворюється у кірковому відділі рухового аналізатора.

Функціональні системи лежать основу саморегуляторних пристосувань організму. Для саморегулівних систем характерні такі особливості:

Пристосувальний ефект, що досягається, життєво необхідний для організму. Життєво важливі константи (конц.глюкози, сольовий склад та ін.) закладені генотипно. Є жорсткі (осмотіч.тиск) і пластичні (кров.тиск) ФС.

Саморегуляція - циклічний фазовий процес, що має конкретні структури та механізми, що утворюють ФС. Всі саморегуляторні пристрої диктуються фактом відхилення кінцевого пристосувального ефекту або невідповідності сили вхідного сигналу, що обурює, потребам системи.

Однією з обов'язкових умов саморегуляції є інформація про кінцевий пристосувальний ефект у ЦНС, як і нівелювання небажаних мул надмірних впливів на вході системи.

Розмір ФС може бути різним, залежно від складності регульованої поведінки чи функції. Наприклад, регуляція цукру в крові здійснюється на основі внутрішніх апаратів та механізмів.

Інша ФС з великим чинником зовнішніх чинників – кількість питат.в-в кров'яному руслі залежить від багатьох параметрів і безперервно коливається. Рецепторний апарат цієї пластичної константи знаходиться у латеральному ГПТ. Зниження конц. в-в збуджує глюкозочувствіє. нейрони, збуджується центр голоду, з'являється почуття голоду – організуються поведінкові акти - харчова поведінка.

5. У разі екстремального впливу на організм саморегулюючі системи формують захисно-пристосувальні реакції та зберігають сталість внутрішнього середовища. Сила максимально можливого захисного пристосування має бути більшою, ніж вираженість максимально можливого відхилення даного кінцевого пристосувального ефекту від константного рівня. Наприклад, хоч би як високо було кров'ян. Тиск, що знижують його фактори, повинні бути сильнішими, ніж фактори, що підвищують його. У нормі дах. Тиск тримається певному рівні.

П. К. Анохін (1898 – 1974) сформулював оригінальну теорію функціональних систем, яка, по суті, стала основою нової інтегративної фізіології, медицини та психології.

Функціональна система - це самоорганізується і саморегулівна, динамічна центрально - периферичні організація, в якій взаємодія всіх її складових спрямовано отримання певного і корисного для організму в цілому пристосувального результату.

Типи функціональних систем:

• 1) ФС першого типу: забезпечують гомеостаз за рахунок системи саморегуляції, ланки якої не виходять за межі самого організму (наприклад, система сталості артеріального тиску, температури тіла тощо).
• 2) ФС другого типу: використовують зовнішню ланку регуляції. Лежать основу різних типів поведінки.

Фізіологічна структура поведінкового акта будується з стадій, що послідовно змінюють один одного:

• -- аферентний синтез всієї що надходить у нервову систему інформації (з безлічі зовнішніх і внутрішніх подразників організм відбирає головні та створює мету поведінки. Завжди індивідуальний т.к. вибір такого інформації впливає як мету поведінки, і попередній досвід життєдіяльності. На стадії АС відбувається взаємодія трьох компонентів: мотиваційного збудження, обстановочної аферентації (тобто інформації про довкілля) і слідів минулого досвіду, що витягуються з пам'яті.
• - ухвалення рішення про те, "що робити"
• -- акцептор результатів дії-центральний апарат оцінки результатів і параметрів дії, що ще не відбулася. Тобто, ще до здійснення будь-якого поведінкового акта у живого організму вже є уявлення про нього, своєрідна модель чи образ очікуваного результату.
• -- еферентний синтез (програми дії) забезпечує вибір та подальшу реалізацію однієї дії з безлічі потенційно можливих
• - Власне дія; Команда, представлена ​​комплексом еферентних збуджень, прямує до периферичних виконавчих органів та втілюється у відповідну дію.
• -- оцінка досягнутого результату (звірення на основі зворотного зв'язку аферентної моделі акцептора результатів дії та параметрів виконаної дії)
• - Корекція поведінки у разі неузгодженості реальних та ідеальних (змодельованих СР) параметрів дії.

Важливою рисою ФС є її індивідуальні та змінні вимоги до аферентації. Саме кількість та якість аферентних імпульсацій характеризує ступінь складності, довільності чи автоматизованості функціональної системи.

Кожна ФС має здатність до саморегуляції, яка властива їй як цілому. При можливому дефекті ФС відбувається швидка перебудова складових її компонентів, так, щоб необхідний результат, хай навіть менш ефективно (як за часом, так і за енергетичними витратами), але все ж таки було б досягнуто.

Цілісний організм у кожний даний момент часу є злагодженою взаємодією, інтеграцією (по горизонталі та вертикалі) різних функціональних систем з використанням принципів ієрархії, багатозв'язкової одночасної та послідовної їх взаємодії, що визначає нормальний перебіг метаболічних процесів та поведінки.

Фізико-хімічні процеси, що розігруються в нейронах акцептора результату дії під впливом домінуючої мотивації, породжують інформаційний процес випереджуючого збудження - передбачення властивостей потрібних результатів та способів їх досягнення. Таким чином, матеріальна потреба трансформується у ідеальний інформаційний процес. Різні результати діяльності мають емоційну і словесну значимість. З цього випливає, що операційна архітектоніка психічних процесів у людини визначається інформаційно-емоційними та словесними еквівалентами.

Теорія функціональних систем у побудові психічної діяльності виходить із оцінки результату, що визначає інформаційне наповнення відповідної функціональної системи психічного рівня.

Академік П.К. Анохін у фундаментальних працях з нейрофізіології – механізмів умовного рефлексу, онтогенезу нервової системи запровадив поняття системоутворюючого чинника (результату системи). Під наслідком системи П.К. Анохін розумів корисний пристосувальний ефект у взаємодії «організм – середовище», що досягається під час реалізації системи.

Поведінка індивіда можна описати як результат певної взаємодії організму із зовнішнім середовищем. Причому після досягнення певного результату, вихідний вплив припиняється, що уможливлює реалізацію наступного поведінкового акта [Швирков, 1978]. Тож у системної психофізіології поведінка розглядається з позиції майбутнього – результату.

З узагальнення експериментів П. До. Анохин дійшов висновку, що з розуміння взаємодії організму із середовищем слід вивчати не «функції» окремих органів чи структур мозку, які взаємодія, тобто координацію їхньої активності щоб одержати конкретного результату.

У системній психофізіології активність нейронів пов'язується не з якими - або специфічними «психічними» або «тілесними» функціями, а із забезпеченням систем, в які залучаються клітини найрізноманітнішої анатомічної локалізації і які, розрізняючись за рівнем складності та якості досягається результату, підпорядковуються загальним принципом функціональних систем [Анохін, 1975, 1978].

Саме тому системні закономірності, виявлені щодо нейронної активності у тварин, можуть бути застосовані для розробки уявлень про системні механізми формування та використання індивідуального досвіду в різноманітній діяльності людини [Александров, 2001].

У ТФС П. К. Анохіна розроблено концепцію ізоморфності ієрархічних рівнів. Ізоморфність рівнів полягає в тому, що всі вони представлені функціональними системами, а не будь-якими спеціальними процесами та механізмами, специфічними для даного рівня, наприклад периферичного кодування та центральної інтеграції, класичного обумовлення та інструментального навчання, регуляції простих рефлекторних та складних довільних рухів тощо п. Незалежно від рівня системоутворюючим фактором для всіх цих систем є результат, а фактором, що визначає структурну організацію рівнів, їх упорядкованість, - історія розвитку.

Цей висновок узгоджується з уявленням про перетворення послідовності стадій психічного розвитку на рівні психічної організації - стрижнем концепції Я. А. Пономарьова перетворення етапів розвитку явища на структурні рівні його організації. І з позицією Л. С. Виготського, який вважав, що «індивід у своїй поведінці виявляє в застиглому вигляді різні вже закінчені фази розвитку». Ж. Піаже також наголошував на відповідності стадій розвитку рівням організації поведінки, вважаючи при цьому, що формування нової поведінки означає «асиміляцію нових елементів у вже побудовані структури».

Модель функціональної системи

Академік П.К. Анохін запропонував модель організації та регулювання поведінкового акту, в якій є місце для всіх основних процесів та станів. Вона отримала назву моделі функціональної системи. Її загальна будова показана на рис. 1.

Модель функціональної системи. Мал. 1.

Суть цієї концепції П.К. Анохіна полягає в тому, що людина не може існувати ізольовано від навколишнього світу. Він завжди відчуває вплив певних чинників довкілля. Вплив зовнішніх факторів був названий Анохіним обстановковою аферентацією. Одні дії для людини несуттєві або навіть неусвідомлювані, але інші, як правило, незвичайні, викликають у нього реакцію у відповідь. Ця реакція у відповідь носить характер орієнтовної реакції.

Усі які впливають людини об'єкти і умови діяльності, незалежно від своїх значимості, сприймаються людиною як образу . Цей образ співвідноситься з інформацією, що зберігається в пам'яті, і мотиваційними установками людини. Причому процес зіставлення здійснюється, швидше за все, через свідомість, що призводить до виникнення рішення та плану поведінки.

У центральній нервовій системі очікуваний результат дій представлений у вигляді своєрідної нервової моделі, названої Анохіним акцептором результату дії. Акцептор результату дії - це мета, яку спрямовано дію. За наявності акцептора дії та програми дії, сформульованої свідомістю, починається безпосереднє виконання дії. При цьому включається воля, а також отримання інформації про виконання поставленої мети.

Інформація про результати дії має характер зворотного зв'язку (зворотної аферентації) і спрямована на формування установки та відношення до дії, що виконується. Оскільки інформація проходить через емоційну сферу, вона викликає певні емоції, які впливають характер установки. Якщо емоції мають позитивний характер, то дія припиняється. Якщо емоції негативні, то виконання дії вносяться корективи [Маклаков, 2001].

Безліч досліджень у галузі штучного інтелекту стикаються з проблемою відсутності на сьогоднішній момент будь-якої потужної теорії свідомості та мозкової активності. Фактично ми маємо досить убогі знання про те, яким чином мозок навчається і досягає адаптивного результату. Однак, на даний момент відбувається помітне збільшення взаємовпливу галузі штучного інтелекту та нейробіології. За результатами математичного моделювання мозкової активності ставляться нові цілі для експериментів у галузі нейробіології та психофізіології, а експериментальні дані біологів у свою чергу багато в чому впливають на вектор розвитку ІІ.

Виходячи з вищесказаного, стає ясно, що для майбутнього успішного розвитку біонічного ІІ необхідна щільна співпраця математиків і нейробіологів, яка в результаті буде плідною для обох областей. Для цього, зокрема, необхідно вивчення сучасних успіхів теоретичної нейробіології.

На даний момент існують три найбільш опрацьовані та почасти експериментально перевірені теорії будови свідомості в галузі теоретичної нейробіології: теорія функціональних систем П.К. Анохіна, теорія селекції нейрональних груп (нейродарвінізм) Джеральда Едельмана та теорія глобальних інформаційних просторів Жана-П'єра Шанже (спочатку сформульована Бернардом Баарсом). Решта теорій або є модифікаціями названих, або не підтверджена ніякими експериментальними даними. У цій статті мова піде про першу з цих теорій. Теорії функціональних систем П.К. Анохіна.

Парадигми реактивності та активності

Мал. 1. Дві парадигми нейрофізіології - реактивність та активність

Відповідно до парадигми реактивності за стимулом слідує реакція – поведінкова у індивіда, імпульсна у нейрона. В останньому випадку як стимул розглядається імпульсація пресинаптичного нейрона.

Відповідно до парадигми активності дія завершується досягненням результату та його оцінкою. У схему включається модель майбутнього результату: для людини, наприклад, контакт з об'єктом-метою.

Відповідно до реактивнісного підходу, агент не повинен проявляти активність без стимулів. Навпаки, при використанні парадигми активності ми можемо допустити випадок, коли агенту не надійшло жодного стимулу із зовнішнього середовища, проте, згідно з очікуванням агента, він мав надійти. У цьому випадку агент діятиме і навчатиметься для усунення неузгодженості, чого не може бути у разі найпростішої безумовної відповіді агента на стимул із зовнішнього середовища.

Теорія функціональних систем

Мал. 2. Загальна архітектура функціональної системи
(ОА – оточувальна аферентація, ПА – пускова аферентація)

Архітектура функціональної системи наведено на рис. 2. На схемі представлена ​​послідовність процесів при реалізації однієї функціональної системи. Спочатку відбувається аферентний синтез, який акумулює сигнали із зовнішнього середовища, пам'ять та мотивацію суб'єкта. На основі аферентного синтезу приймається рішення, на основі якого формується програма дій та акцептор результату дії – прогноз результативності дії, що здійснюється. Після чого безпосередньо відбувається дія та знімаються фізичні параметри результату. Однією з найважливіших частин цієї архітектури є зворотна аферентація – зворотний зв'язок, яка дозволяє будувати висновки про успішності тієї чи багато дії. Це безпосередньо дозволяє суб'єкту навчатися, оскільки порівнюючи фізичні параметри отриманого результату та передбачуваного результату, можна оцінювати результативність цілеспрямованої поведінки. Причому слід зазначити, що у вибір тієї чи іншої дії впливає дуже багато чинників, сукупність яких обробляється у процесі аферентного синтезу.

Такі функціональні системи виробляються у процесі еволюціїі навчання протягом життя. Якщо узагальнювати, то вся мета еволюції – це вироблення багатофункціональних систем, які будуть давати кращий пристосувальний ефект. Функціональні системи, що виробляються еволюцією, розвиваються ще до народження, коли немає прямого дотику із середовищем, та забезпечують первинний репертуар. Саме цей факт свідчить про еволюційну природу цих явищ. Такі процеси отримали загальну назву – первинний системогенез .

Системно-еволюційна теорія, розроблена Швирковим В.Б. з урахуванням теорії функціональних систем, відкидала навіть поняття «пускового стимулу» і розглядала поведінковий акт не ізольовано, бо як компоненту поведінкового континууму: послідовності поведінкових актів, здійснюваних індивідом протягом життя (рис. 3) . Наступний акт у континуумі реалізується після досягнення та оцінки результату попереднього акта. Така оцінка - необхідна частина процесів організації наступного акта, які, таким чином, можуть бути розглянуті як трансформаційні або процеси переходу від одного акта до іншого.

Мал. 3. Поведінково-тимчасовий континуум

З усього вищесказаного випливає, що індивід, і навіть окремий нейрон, повинні мати здатність виробляти образ результату дії і можливість оцінювати результативність своєї поведінки. За виконання цих умов поведінка можна з упевненістю називати цілеспрямованим.

Проте, процеси системогенезу відбуваються у мозку у розвитку (первинний системогенез), а й протягом життя суб'єкта. Системогенез– це утворення нових систем у процесі навчання. У рамках системно-селекційної концепції навчання – формування нової системи – розглядається як формування нового елемента індивідуального досвіду у процесі навчання. В основі формування нових функціональних систем при навченні лежить селекція нейронів з «резерву» (імовірно низько активних або клітин, що «мовчать»). Ці нейрони можуть бути позначені як преспеціалізовані клітини.

Селекція нейронів залежить від своїх індивідуальних властивостей, тобто. від особливостей їх метаболічних потреб. Відібрані клітини стають спеціалізованими щодо новоствореної системи – системно-спеціалізованими. Ця спеціалізація нейронів щодо новостворених систем постійна. Таким чином, нова система виявляється «добавкою» до раніше сформованих, «нашаровуючись» на них. Цей процес називається вторинним системогенезом .

Наступні положення системно-еволюційної теорії:
про наявність у мозку тварин різних видів великої кількості клітин, що «мовчать»;
про збільшення кількості активних клітин під час навчання;
про те, що новостворені спеціалізації нейронів залишаються постійними
що при навчанні відбувається швидше залучення нових нейронів, ніж перенавчання старих,
узгоджуються з даними, отриманими у роботах низки лабораторій.

Окремо хотілося б відзначити, що згідно з сучасними уявленнями психофізіології та системно-еволюційної теорії кількість та склад функціональних систем індивіда визначається як процесами еволюційної адаптації, які відображаються в геномі, так і індивідуальним прижиттєвим навчанням.

Теорія функціональних систем успішно досліджується шляхом імітаційного моделювання і її основі будуються різні моделі управління адаптивним поведінкою .

Замість ув'язнення

Хотілося б ще раз відзначити, що з моєї точки зору подальший розвиток області ІІ неможливий без тісної співпраці з нейробіологами, без побудови нових моделей на основі потужних теорій.

Список літератури