Работа нашего мозга в кратце

Объём долговременной памяти растёт всю жизнь за счет добавления новых нейронов в гиппокамп, но этих нейронов производится мало и они нужны не только там. Это самый "железный" механизм пластичности мозга, его стоит количественно увеличить (но не слишком, перебор с адаптивностью приводит к сумасшествию).

Ещё одна важная особенность нейронов человека - большое разнообразие выполняемых ими функций. Нейроны не одинаковые и могут иметь сложную специализацию, у человека эта особенность значительно более выражена чем у обезъяны. Изменение передаточной функции нейронов - механизм быстрой адаптации навыков.

Изменение схемы синаптических контактов (коннектома нейросети) - это механизм формирования постоянных изменений (грубо говоря - это схема машины для вычислений, она меняется редко и надолго). Пластичность коннектома - значительно повышена у детей до 5ти лет, а в первые месяцы после рождения - вообще бешеная. В генах не кодируется полная схема нейронных сетей (это элементарно доказывается подсчётом информационной ёмкости), а только общий способ их развития. В первые месяцы жизни пластичность максимальная, формируются казалось-бы совсем "железные" возможности мозга, такие как способность видеть, слышать и управлять своим телом. Грубо говоря - мозг новорожденного не знает сколько и каких у него частей тела, схемы вычислений подстраиваются под фактическую комплектацию организма, в генах заложены лишь паттерны, конкретная конфигурация одинаковых по выполняемым функциям частей мозга - индивидуальна (схемы коннектома даже у однояйцевых близнецов будут разными, они не повторяются). Когда ребёнок начинает самостоятельно ходить - стандартные нейросети уже сформированы и их пластичность снижается на два-три порядка (и продолжает снижаться с возрастом). Поэтому чемпионов мирового уровня по любым видам спорта - нужно натаскивать с раннего детства, однажны сформировавшись базовые нейросети очень редко меняются. От их качества зависят пределы возможностей ввода-вывода информации (взрослый дальтоник никогда не сможет различать цвета которых он не видел в детстве, даже если ему пришьют полноценно видящие глаза. зрительная кора уже сформировалась и в ней заложено два цвета вместо трёх, если вдруг в мозг начнёт поступать третий цвет - он его не воспримет как отличающийся, распознаватель изображений формируется раз и навсегда). С другими базовыми функциями организма - почти то-же самое.

Всё становится сложнее и интереснее если анализировать следующий уровень структурной организации - назомём его уровнем принятия решений. Нейросети жесткой структуры - это как драйвера для частей организма, они говорят нам что мы видим, слышим, чувствуем (на выходе нейросети - уже довольно осмысленные высокоуровневые понятия, не точки и линии изображения - а категории объектов или даже конкретные объекты. Как это выражается? Да тупо параллельный интерфейс. Для каждой категории, базового понятия или ощущения, зрительного объекта, слухового стимула, и так далее - есть выделенные нейроны классификаторы (от одного нейрона до небольшой группы) и каналы передачи этих сигналов. Понятие, узнавание, ощущение, смысл, побуждение - для всех подобных казалось бы абстрактных ощушений в мозгу есть отдельные провода и нейроны--детекторы. Когда по каналам идут импульсы возбуждения - ты ощущаешь то свойство которое передаёт этот "провод". Базовые понятия распознаются специализированными нейросетями, быстро и эффективно, с низкими затратами энергии, но хрена с два их получится поменять...

Следующий уровень обработки информации - формирование синтетической картины мира. Сигналы базовых понятий сравниваются друг с другом и с содержимым памяти. Устройство памяти нужно описывать отдельно. У нас в мозгу - не одна обшая память для всех задач, а как минимум три принципиально отличающихся их вида.

Для начала расскажу про буфер событий. Это простейший вид кратковременной памяти. Это действительно самый простой вид памяти (встречается даже у очень примитивных животных). На уровне чувственного восприятия мира - это буфер в котором хранится выжимка последних нескольких минут в виде теж-же самых сигналов-понятий. Объём буфера - от пары десятков до сотни событий, в память кладутся только события пришедшие вмесье с сигналом "внимание" (как и из чего он формируется - тема для целой диссертации). Мозг делит поступающую информацию на важную и фоновый шум. В буфер кратковременной памяти попадают только сигналы на которые обращено внимание. Если упростить - в буфере хранятся последние несколько минут твоей жизни (опять же зависит от интенсивности поступления информации, мозг работает сигналами-понятиями, они упорядочены , но не привязаны к времени. Все твои слова и действия, т.е. понятия выводимые наружу - тоже помещаются в буфер кратковременной памяти. Способ хранения информации до сих пор плохо изучен, считается что это циклическая передача возбужждения. Нейронны хранящие объект - работают как линия задержки, дублируя поступившие сигналы с отставанием по времени (для чего используется медленная химическая передача импульсов), сигнал в группе нейронов зацикливается и ходит по кругу, цепочка нейронов благодаря задержке держит поток прошлых событий (эксперимент: буфер событий можно стереть если кратковременно нарушить передачу импульсов сильным ударом по голове или разрядом тока. если мозг резко выключается, он не запоминает само это событие, запись в долговременную память происходит не сразу и выполняется не мгновенно. приходя в сознание после отруба, человек не сразу осознаёт где находится и что происходит. это потому что оперативку стёрли, модель окружающего мира нужно строить заново).

Итак, рассказав про буфер событий я могу перейти к описанию следующей важной функции мозга - созданию синтетической картины мира. Сложая схема на эмпирической логике непрерывно сравнивает потоки информации поступающие от драйверов органов чувств и ищет значимые совпадения. Поиск совпадений опять же работает на ассоциативном принципе, нейросеть хранящая информацию одновременно умеет искать всё что угодно одновременно во всём объёме буфера событий. Синтетическая картина мира создаётся группой нейросетей вторичных анализаторов (нейросети-драйвера всё разобрали по элементарным сигналам-понятиям, дальше работа идёт с ними, общими методами для разных источников информации). Вторичные анализаторы непрерывно сравнивают поток событий с буфером событий, они реагируют на совпадения (по времени, по паттерну и через ассоциации. Если классифицируется совпадение - нейросеть выдаёт сигнал его обозначающий (опять и снова - миллионы проводов, для каждого сигнала свой провод). На этом уровне анализа мозг уже может принимать решения и выдавать сложносоставные действия. Например водитель (ездящий не первый год) крутит баранку без участия сознания, вторичные анализаторы сами держат модель дорожной обстановки, ищут совпадения, известные шаблоны ситуаций и выдают сигналы моторной коре означающие определенные действия. Моторная кора и мозжечек - переводят абстрактный приказ к действию в скоординированные мышечные сокращения. На этом уровне работают условные рефлексы, вплоть до весьма сложных. Всё это происходит при участии так называемой "мышечной памяти", которая вместе с шаблонами распознаваемых объектов и ситуаций - образуют память навыка. Где именно хранятся доведённые до автоматизма навыки? Везде понемножку. Все сенсомоторные навыки - хранятся вперемешку, в виде функциональных групп нейронов во вторичных анализаторах и двигательной коре. Например у водителя есть группа нейронов отслеживающих положение машины на дороге и выдающих рефлекторные поправки, группа нейронов узнающая светофор, группа нейронов которая умеет нажимать тормоз и так далее... Эти группы сенсорных и моторных нейронов объединены в логическими схемами условных рефлексов (для каждого рефлекса есть нейроны образующие логическую схему выдающую сигнал к действию при совпадении заученной комбинации условий. Для каждого действия - снова свой сигнал, который маршрутизируется в моторную кору, к группе нейронов в которых записано умение выполнять действие. Так устроена память навыков.. Это не информация в абстрактном виде, а сложная автоматика, схема из множества нейронов в разных зонах, которые в совокупности помнят и выполняют навык. Я уже говорил что человеческие нейроны - устроены сложнее и разнообразнее чем любые другие. Один нейрон может хранить кусочки разных навыков, если они не конфликтуют. Сигналы условных рефлексов могут иметь разное значение в зависимости от активного набора навыков. Этим управляет уже следующий уровень структурной организации мозга, уровень сознания и абстрактной логики. Человеческий мозг отличается от обезъяны не только размером и количеством нейронов, но и большей сложностью низкоуровневых механизмов.