Большая часть читателей знает о фундаментальных трудах академика И. П. Павлова, посвященных исследованию условных рефлексов, физиологии животных и их высшей нервной деятельности, а также методике выработки условных рефлексов. Длительное время казалось, что гениальные открытия академика И. П. Павлова создали все предпосылки для полного выяснения механизмов высшей нервной деятельности. Лишь в последние годы стало понятным, что требуется новый большой качественный скачок, что детально исследовав обобщенную структуру рефлекторной дуги, мы все еще слишком мало знаем о тонких структурах организации и функционировании межнейронных связей в ходе выработки условного рефлекса, о композиции отдельных рефлексов, образующих сложные механизмы обученности. Наши представления об условных рефлексах, по-видимому, очень приблизительны и грубы. Но выработка условных рефлексов – явление чрезвычайно распространенное, оно представляет собой одно из основных функциональных свойств нервной системы большинства живых существ, поэтому не прекращаются поиски моделей, адекватных условному рефлексу, и попытки построения физических моделей выработки и действия условного рефлекса.

Качественное описание механизма выработки условного рефлекса сводится, в сущности, к следующему: между новыми раздражителями (воспринимаемыми рецепторными устройствами) и врожденными (безусловными) рефлексами автоматически устанавливается ассоциативная связь, приводящая к выработке обусловленного ответа на этот новый раздражитель. Быть может преждевременно говорить, что все механизмы обучения основаны на выработке условных рефлексов разного уровня и вида, но прямая связь и определенная общность между обучением и выработкой условных рефлексов достаточно очевидна.

Алгоритмическое описание механизмов выработки условных рефлексов можно найти в многочисленных работах, специально посвященных этой проблеме, а также в обобщающих монографиях по нейрокибернетике. Не задерживаясь на этом специальном вопросе, необходимо все же хотя бы коротко осветить некоторые полученные решения. В связи с этим остановимся на примере одной малоизвестной модели условного рефлекса, апробированной отечественными учеными задолго до того, как вокруг подобных работ, описанных в зарубежных изданиях, возникли жаркие дискуссии. Эта модель позволяет еще раз подчеркнуть особое значение электрохимических и жидкостных моделей в бионике. Модель представляет собой сосуд с тремя электродами, один из которых цинковый, а два других – медные пластины, амальгамированные ртутью. Функционирование модели осуществляется за счет того, что под воздействием импульса напряжения, приложенного к паре электродов цинк – медь, в результате электролиза цинк осаждается на медный электрод и между парой медных электродов возникает разность потенциалов. Интересен не столько электрохимический механизм модели, который достаточно очевиден, сколько внешнее проявление его.

Условный рефлекс вырабатывается очень быстро: достаточно двух–трех подкреплений. Среди живых организмов это не слишком распространенный срок, необходимый для выработки условного рефлекса, но бывает и так. Однако рефлекс нашей модели непрочен и через два–три неподкрепленных раздражения он полностью исчезает. Точно так же при отсутствии условных и безусловных раздражителей установившаяся было рефлекторная связь через некоторое время самопроизвольно угасает. Ясно, что это не противоречит фактам выработки условного рефлекса, по крайней мере с качественной стороны явления. Количественные (временные) характеристики являются вариативными и зависят от ряда факторов. Из физиологии известно, что обычные пищевые условные рефлексы угасают быстрее, чем оборонительные, но если животное голодно, то пищевые рефлексы угасают значительно медленнее. В то же время пищевые условные рефлексы у определенного вида животных могут сохраняться при условии подкрепления только каждого третьего, максимум – пятого условного раздражителя, а оборонительные условные рефлексы хорошо сохраняются при подкреплении каждого десятого и даже пятнадцатого условного раздражителя, а иногда и при более редком подкреплении. В рассматриваемой модели стойкий условный рефлекс вырабатывается при некотором числе совпадений, причем это число не является строго фиксированным, а зависит от особенностей конкретной реализации модели. В известных пределах его можно регулировать. В среднем модель вырабатывает стойкий условный рефлекс в том случае, когда число совпадений условного раздражителя и подкрепления будет около 100.

Как и следует из природы механизмов условных рефлексов, длительное отсутствие подкрепления приводит к его угасанию. Однако в отличие от ранее не обучавшейся системы, системе с угасшим условным рефлексом достаточно двух–трех подкреплений (а не 100, как в ходе первоначального обучения) для того, чтобы данный условный рефлекс полностью восстановился.

Предыдущая глава: Структуры рефлекторной деятельности

Следующая глава: Моделирование условного рефлекса