Кодирование информации в нервной системе

Вся информация или значительная ее часть, пере­даваемая в нервной системе от одного отдела к друго­му, заключена в пространственном и временном рас­пределении импульсных потоков.

Передача информации от одного нейрона к друго­му — от «корреспондента» к «адресату» — произво­дится с помощью различных нейронных кодов. Пер-кел и Буллок предлагают рассматривать три основ­ные группы возможных кандидатов в коды: 1 — не­импульсные факторы; 2 — импульсные сигналы в оди­ночных нейронах; 3 — ансамблевая активность (ко­дирование по ансамблю). В каждой из этих групп вы­делены свои кандидаты в коды.

Для неимпульсных кодов — это внутриклеточные факторы (амплитудные характеристики рецепторных и синаптических потенциалов, амплитудные и про­странственные характеристики изменений синапти-ческой проводимости, пространственное и временное распределение характеристик мембранного потенци­ала, градуальные потенциалы в аксонных термина-лях) и внеклеточные факторы (освобождение медиа­торов и ионов калия, нейросекреция, электротоничес­кие взаимодействия). Для импульсных кодов главны­ми кандидатами являются коды пространственные («меченые линии», т.е. представление информации но­мером канала) и временные — различные виды частот­ных или интервальных кодов (взвешенное среднее значение частоты, мгновенное значение частоты, час­тота разряда, форма интервальных гистограмм и т.д.). Выделяют также микроструктурное, или паттерновое, кодирование (временным узором импульсов), латент­ный код (моментом появления разряда или фазовых изменений разряда), числовой код (количеством им­пульсов в пачке), код длинной пачки (длительностью импульсации), наличие отдельного импульса (или его отсутствие), изменение скорости распространения воз­буждения в аксоне, пространственную последователь­ность явлений в аксоне (рис. 3.2).

Для кодирования по ансамблю характерно пред­ставление информации пространственным множеством элементов (за счет топографического распределения активированных волокон), различными пространст­венными отношениями между отдельными каналами (распределение в них латентных периодов (ЛП) реак­ций и фазовых отношений, вероятность разряда в от­вет на стимуляцию) и сложной формой многоклеточ­ной активности (форма ВП и медленные изменения ЭЭГ).

Рис. 3.2. Основные кандидаты в импульсные коды: 1 — отмет­ка раздражения; 2 — разряды электрического органа; 3 -латентный код; 4 — код длинной пачки; 5 — вероятност­ный код; 6 — микроструктурный код; 7 — частотный код (Буллок, 1977)

Весьма интересным и нетривиальным является ней-роголографический подход к вопросам кодирования сенсорной информации в нервной системе (Вестлейк, Прибрам). При этом роль опорной волны может иг­рать импульсация от низкопороговых коротколатент-ных нейронов с константной реакцией («нейроны-тай­меры», по И. А. Шевелеву, или синхронизаторы, или реперные нейроны), роль сигнальной волны — импуль­сация от нейронов, более высокопороговых и длинно-латентных, реакция которых зависит от силы и харак­тера стимуляции («нейроны-сканеры», по И. А. Шеве­леву), волновой фронт может создаваться когерентны­ми импульсными потоками, а разность фаз возникать за счет разностей ЛП реакций.

В большинстве случаев в центральной нервной си­стеме используется пространственно-временное коди-

рование, когда информация о признаках сигнала пе­редается канально и уточняется различными моди­фикациями временных кодов.