Математические модели

Упомянутые модели и другие математические модели одинаково хорошо описывают работу промышленных систем автоматического регулирования и действие «искусственного сердца», позволяющего хирургам в необходимых случаях останавливать сердце больного, заменяя его автоматом. И даже работу известной кибернетической игрушки — «черепахи».

В изучении работы мозга также наметился существенный прогресс. В 1962 году в лекционном зале Московского Политехнического музея выступал всемирно известный ученый, один из создателей кибернетики Норберт Винер. Он рассказывал о своей новой работе по изучению биопотенциалов мозга.

Электроэнцефалограммы уже давно применяются для изучения работы мозга, для диагностики опухолей мозга и других заболеваний. Но крайне малая величина биопотенциалов не позволяла получать достаточно подробных сведений о работе нервной системы. Винер решил использовать для изучения биопотенциалов мозга особый метод математического анализа, широко применяемый для познания случайных процессов или слабых сигналов, наблюдаемых на фоне помех. Ведь электроэнцефалограмма представляет собой не что иное, как запись очень слабого сигнала от работающего мозга, полученную на фоне сильных помех.

Метод Винера сравнительно прост. Электроэнцефалограмма записывается не на бумагу или фотопленку, как это делается в поликлиниках, а на магнитную ленту при помощи магнитофона, присоединяемого к электроэнцефалографу. Затем лента с записью пропускается через магнитофон, снабженный двумя действующими одновременно читающими головками. Сигналы, получающиеся в этих головках, перемножаются при помощи специальной радиотехнической схемы в течение большого промежутка времени. В итоге такой операции можно получить важную характеристику изучаемого процесса, известную у математиков под названием «функция корреляции».

Первым результатом нового метода было неожиданное обнаружение в хаотических, с первого взгляда, записях электроэнцефалографа периодического сигнала, возникавшего 10 раз в секунду. Это был так называемый альфа-ритм, играющий большую роль в человеческом организме, о присутствии которого в мозгу ученые раньше ничего не знали.

Оказывается, что при нормальном состоянии организма этот ритм очень устойчив, но сильно реагирует на различные внешние воздействия и внутренние изменения организма. Поэтому он может быть аналогично пульсу использован для диагностики. Но так как сердце сокращается в десять раз медленнее, то новый метод позволит производить более тонкие исследования быстрых реакций организма. Такой метод имеет колоссальное значение. Действительно, для того чтобы обнаружить опасность, угрожающую больному при операции, врач, считающий его пульс, должен затратить минимум 10 секунд, а иногда и минуту. Иначе он не сумеет определить нарушение работы сердца. В серьезных случаях это промедление может оказаться опасным. Поэтому наблюдение за альфа-ритмом, гораздо быстрее реагирующим на изменение состояния организма, приведет к новым достижениям в медицине.

В заключение доктор Винер сказал, что на основе этих опытов можно предположить, что группы клеток мозга дают управляющие сигналы (в некоторой степени аналогичные сигналам, управляющим действием цифровых вычислительных машин), подчиняя своему ритму работу остальных клеток мозга, а может быть, и всего организма. Особенна интересно, что частота этих сигналов может захватываться, то есть принудительно управляться внешними сигналами, например вспышками света с частотой, близкой к частоте альфа-ритма. Эта возможность, вероятно, позволит разработать новый метод лечения некоторых заболеваний, связанных с нарушениями альфа-ритма. А главное — появилось еще одно важное звено в цепи тех сведений о работе мозга, которые помогут создавать более совершенные модели этой главной управляющей системы организма, понять принципы работы мозга.

Технологии производства автомобилей:
© 2009-2013 Все права защищены и принадлежат их владельцам. [+]