Глава II
Передача информации
в нервной системе
Самый талантливый мой друг — Михаил Бонгард — и самый трудолюбивый — Михаил Смирнов — в это время активно изучали работу сетчатки глаза лягушки. Выбрали именно сетчатку, наиболее удобную для эксперимента часть мозга. Своими руками сделали усилитель и доказали, что лягушка обладает цветовым зрением. Нельзя заменить волну света на волну другой длины так, чтобы в волокнах зрительного нерва не появились электрические сигналы этого изменения. Все нервные импульсы одинаковы: та же амплитуда, та же длительность.

С Михаилом Бонгардом
Как сведения о цвете
передаются в мозг?
В начале двадцатого века английский физиолог Е. Д. Эдриан показал, что в ответ на раздражение органов чувств по нервным волокнам передаются серии импульсов. Чем сильнее раздражение, тем длиннее серия. Тем чаще идут импульсы внутри серии. До середины прошлого столетия знали: сигналы о разном качестве раздражения идут по разным волокнам. Я записывал распределение импульсов во времени с помощью усилителя для счета альфа-частиц, который делал целый институт. А микроэлектроды мне делал Модест Вайнцвайг. Поэтому я легко обнаружил, как кодируется в одиночных волокнах информация об интенсивности света и его цвете. Коды с этой информацией посылают специальные ганглиозные клетки сетчатки. «Красные» коды всегда были короче «синих».

Детекторы цвета
Через два года американские физиологи В. Хьюбел и Х. Визел нашли клетки, которые отвечали несколькими импульсами на движение пятна по сетчатке в одном направлении и не отвечали при движении в перпендикулярном направлении. Эти клетки они назвали «детекторами» движения. С тех пор этот термин применяют к нейронам, отвечающим на все более сложные образы. С точки зрения этой концепции, обнаруженные нами клетки можно назвать «детекторами цвета». Однако это название уводит от смысла изучаемого процесса кодирования сообщений в волокнах нервной системы.
Либерман Е.А. (1957) O характере информации, передаваемой от двух рецепторов сетчатки лягушки по одиночному нервному волокну. Биофизика. 2. 427-430.

Hubel D.H., Wiesel T.N. (1959) Receptive fields of single neurons in the cat's striate cortex. J.Physiol. 148. 574-591.
Как передаются
сложные сообщения?
По одиночным волокнам нейрон посылает электрические импульсы через заданные промежутки времени. Обычно для кодирования сообщения используется алфавит из нескольких знаков. Порядок — любой. Длина кода — это количество информации. Если число передаваемых сообщений N, то длина кода — loga N, где «a» — количество символов, используемых при кодировании.

Создатель теории информации — инженер телефонной компании Bell System Клод Шеннон. Основная идея проста: частые сообщения кодируй коротко, а редкие — длинно. Тогда линия загружена меньше. Отсюда знаменитая формула количества информации, внешне похожая на не менее знаменитую формулу термодинамики.
Когда я увидел на осциллографе разницу в цветных кодах, я запрыгал от радости. Но радость была преждевременной. Друзья не хотели быть соавторами статьи. Оказалось, что я неправильно их понял и залез в чужую область науки. Я ушел и постарался понять, как устроен генератор электрического тока в мембране нервных волокон.

К счастью, вскоре Михаил Бонгард докладывал нашу работу о кодировании цвета на семинаре уже освобожденного от опалы за отказ делать атомную бомбу П. Л. Капицы, и после семинара мы пили у него чай. Вскоре после этого чая меня пригласил к себе домой Яков Зельдович, который кончил свои атомные дела и решил заняться не только происхождением Вселенной, но и устройством зрения. Яков Борисович встретил меня радостный: он знает, как решить эту проблему. Видимо, Петр Леонидович рассказал ему о докладе Бонгарда, доклады которого завораживали научную аудиторию. Когда же я рассказал ему про опыты, Яков Борисович загрустил и быстро распрощался: до теории было далеко. Теория в биологии — это только тексты ДНК.
Михаил Моисеевич Бонгард
1924—1971
Выдающийся советский кибернетик, один из основоположников теории распознавания образов, автор фундаментальных работ в области цветоразличения, выдающийся исследователь процессов восприятия и адаптивного поведения.
Made on
Tilda