Моделирование как универсальная способность живого и ее развитие в филогенезе

Моделирование как универсальная способность живого и ее развитие в

филогенезе

В.Г. Громакова Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: Автор статьи предлагает рассмотреть моделирование не только как способ научного познания, но и как ключевую функцию живого организма, обеспечивающую взаимодействие с окружающей средой и адаптацию. В качестве моделей представляются различные формы раздражимости. Анализируется развитие форм раздражимости в филогенезе. Обосновывается тезис о том, что развитие происходило в направлении формирования уровневой организации моделей реагирования, снижении вклада генетических детерминантов и увеличении роли внешних факторов и жизненного опыта в формировании нейро-моделей поведения, расширения степеней свободы. Модели регуляции поведения человека представляются трехуровневыми. По мере перехода от низшего безусловно-рефлекторного уровня к высшему сознательному возрастает значение социальной среды как действующего фактора моделирования. Но материальным носителем модели на индивидуальном уровне остаются нейрофизиологические структуры.

Ключевые слова: модель, моделирование, система, уровни организации, раздражимость, рефлекс, эмоция, рациональное решение, филогенез.

Моделирование рассматривается многими современными учеными как один из важнейших методов научного познания [1,2]. Но способность к моделированию возникла задолго до формирования системы науки и, если рассматривать этот процесс в широком смысле слова, - задолго до появления человека. Данное утверждение обосновывается следующим. Главное условие адаптации любого живого организма к внешней среде - это способность реагировать на ее сигналы - раздражители, которая в биологии называется общим термином - раздражимость. В основе раздражимости лежит набор алгоритмов реагирования, которые, по-нашему мнению, полностью удовлетворяют признакам модели [3,4], поскольку информация, определяющая характер реакции - модель, хранится на одном структурном носителе, а реальная последовательность состояний организма, выражающая ответ на стимул, обеспечивается другими структурно-функциональными элементами.

Материальный носитель системной модели реагирования в живом организме может иметь один или более уровней организации. В отношении одноклеточных организмов справедливым утверждением будет то, что все модели раздражимости отражены в структуре генов, т.е. в нуклеотидной последовательности ДНК. Таким образом, модель хранится на биохимическом уровне организации, а моделируемое состояние реализуется на клеточном. У многоклеточных организмов появляется нервная система, над биохимическими моделями надстраиваются модели более высокого порядка, представленные в виде нейронных цепей, сетей и ансамблей [5].

У наиболее примитивных организмов алгоритмы реагирования соответствуют схеме: если Х (внешний фактор - независимая переменная) соответствует х, то У (реакция - зависимая переменная) соответствует А(х). Таким образом, реакция организма - есть функция внешних факторов (У = А(х)). Свойства функции (знак, монотонность, пространство определения и значений и т.п.) имеют жесткую генетическую детерминацию. Примером могут быть тропизмы, настии, таксисы, а также безусловные рефлексы.

С усложнением биологической организации в филогенезе наряду с врожденными программами формируются условные рефлексы - модели реактивности адекватные наиболее вероятным условиям жизни, сформированные в течение жизни под влиянием индивидуального опыта. Таким образом, в форме временной межнейронной связи возникает отраженная модель внешнего мира во внутренней структуре организма. Вероятно, одновременно появляется и способность к ситуативному выбору из конкурирующих программ с учетом прежнего опыта организма. В основе такого выбора находятся эмоциональные состояния. Один и тот же стимул, предъявленный в разных эмоциональных состояниях, вызывает различную реакцию [6]. Нейрологический механизм формирования эмоциональных состояний связан с осуществлением сравнения текущей афферентации с

информацией о прошлом опыте и определенной его результатами настройкой структур мозга - режимом функционирования, которое в свою очередь влияет на вероятность выбора той или иной поведенческой модели [7]:

Поскольку в естественных условиях ни одна ситуация не воспроизводится дважды во всех деталях, то информация о прошлом должна быть определенным образом типологизирована, посредством составления нервных моделей. Следовательно, с возникновением эмоционального уровня регуляции к поведенческим моделям добавляются «описательные» нервные модели состояний внешней среды. Поведение определяется не только внешними стимулами, но и внутренним эмоциональным состоянием. Его функция приобретает вид У = х,а), где а - эмоциональное состояние.

В вопросах, касающихся структурно-функциональной организации эмоциогенных механизмов мозга до полной ясности далеко, хотя уже накоплен большой объем эмпирической информации. Известно, что в «системе торможения поведения» на биохимическом уровне задействованы связанные с серотонином и ГАМК механизмы регуляции, а в «системе активации поведения» ключевая роль принадлежит дофамину. Уровень секреции названных нейромедиаторов, как это было представлено во многих исследованиях как на животных [8,9], так и на человеке [10], в значительной мере зависит от прошлого опыта и текущей жизненной ситуации.

На клеточном уровне особого внимания заслуживает открытие так называемых зеркальных нейронов, способных активизироваться при наблюдении за конкретными действиями также, как и при выполнении аналогичных действий [11]. Исследователи связывают с данными нейронами способность к отражению внешней реальности [12]. Применительно к теме нашей статьи можно сказать, что функционирование зеркальных нейронов лежит в основе создания нейрофизиологических моделей внешней среды.

С развитием новой коры головного мозга и особенно фронтальных областей, по всей вероятности, связано появление следующего уровня регуляции поведения, который имеется в зачаточном состоянии у млекопитающих, а в полной мере представлен только у человека. Речь идет о рациональном решении. Для осуществления данной функции необходимо абстрактное мышление - способность к извлечению информации из долговременной памяти и оперированию с ней. Таким образом, с учетом прошлого опыта осуществляется построение моделей будущего или альтернативного настоящего (и прошлого), которые могут быть как основанными на аналитико-синтетической обработке информации о динамике ситуации и установлении причинно-следственных связей прогнозами (поисковыми и целевыми), так и лишенными логики фантазиями. Но важно то, что и логические построения и фантазии, неизбежно связаны с когнитивными моделями внутренней картины мира [13] и личностного габитуса [14], которые в свою очередь определяются жизненным опытом. Причем, жизненный опыт определяет не только собственно содержание когнитивных моделей и их эмоциональные оценки, но и характер привычных мысленных операций (и, вероятно, обеспечивающих их нейрофизиологических механизмов, связанных с речевой функцией [15]). Последнее особенно актуально в условиях недостаточной или избыточной информации о реальной ситуации. Результат нейро-моделирования при этом определяется выбором базы сравнения и иерархией целевых ориентиров, стандартными логическими схемами (в том числе, и ошибочными), степенью детализации-холистичности, т.е. индивидуальной стратегией сознательной регуляции поведения, формируемой в течение жизни. Кроме того, результаты мыслительного анализа ситуации и перспектив способны менять эмоциональное состояние человека, которое со своей стороны влияет на

качество и направленность деятельности [16]. Функция поведения приобретает вид Y = f(x,a,r), где r - рациональные регуляторы.

В целом, применительно к человеку можно говорить о трех уровнях регуляции поведения. С каждым следующим уровнем возрастает количество возможных вариантов реагирования и степень спонтанности выбора, а ситуативная детерминация, напротив, ослабевает. Однако даже на уровне сознательной рациональной регуляции нельзя говорить о полной произвольности поведения. Поскольку, хоть социальное действие и осуществляется в силу личного выбора, этот выбор зависит от целевых и ценностных установок, от типологической оценки текущей ситуации, своего места в ней (социального статуса и роли), прогнозируемых будущих состояний при осуществлении различных вариантов действия. Так, процесс организации социального действия можно рассматривать как взаимодействие моделей: динамическая модель ситуации ^ модель действия ^ модель будущего. Каждая из перечисленных моделей формируется только на основании жизненного опыта. Следовательно, в основе регуляции поведения человека лежит сложная многоуровневая динамическая нервная модель жизненного пути, которая во всей полноте деталей уникальна и неповторима, но в наборе ключевых позиций может иметь значительное сходство у индивидуумов, обладающих сходными социальной траекторией и социальным статусом.

Литература

1. Розин М.Д., Свечкарев В.П. Проблемы системного моделирования сложных процессов социального взаимодействия // Инженерный вестник Дона. 2012, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2012/846

2. Тарасенко Л.В., Угольницкий Г.А., Дьяченко В.К. Теоретико-игровая формализация динамики уровня доверия между субъектами социального партнерства в системе дополнительного профессионального образования //

Инженерный

вестник

Дона.

2013.

URL:

ivdon.ru/magazine/archive/n1y2013/1554.

3. Гультяев А.К. Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие. СПб: Корона принт, 2001. 400 с.

4. Петухов О.А., Морозов А.В., Петухова Е.О. Моделирование: системное, имитационное, аналитическое: учебное пособие. СПб., 2008. 288с.

5. Физиология человека: Учебник / Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. М.: Медицина, 2003. 656 с.

6. Mowrer O.H. Learning theory and behaviour. New York: Wiley, 1960.

345 p.

7. Грей Дж. Нейропсихология эмоций и структура личности // Журнал ВНД. 1987. Вып.6 С. 1011 - 1024.

8. Палмер Д., Палмер Л. Эволюционная психология. Секреты поведения Homo sapiens. СПб: ПРАЙМ-ЕВРОЗНАК, 2005. 213 с.

9. Aragona B.J., Liu Y., Curtis J.T., Stephan F.K., Wang Z. A Critical Role for Nucleus Accumbens Dopamine in Partner-Preference Formation in Male Prairie Voles // The Journal of Neuroscience. 2003. 23(8). P. 3483-3490

10. Wismer Fries A.B., Ziegler T.E., Kurian J.R., Jacoris S., Pollak S.D. Early experience in humans is associated with changes in neuropeptides critical for regulating social behavior // Proceedings of the National Academy of Science. 2005. 102. P. 17237-17240.

11. Gallese V., Fadiga L., Fogassi L., Rizzolatti G. Action recognition in the premotor cortex // Brain. 1996. №119. P. 593-609.

12. Oberman L.M., Pineda J.A., Ramachandran V.S. The human mirror neuron system: A link between action observation and social skills // SCAN. 2007. №2. P. 62 - 66.

13. Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность. М., 1975. 304 с.

14. Бурдье П. Практический смысл. СПб.: Алетейя, 2001. 562 с.

15. Громакова В.Г. Нейрофизиологические аспекты организации речи // Сборник научных трудов Sworld. 2013. Т. 38. № 1. С. 58-61.

16. Гафиатулина Н.Х. Социальное здоровье студенческой молодежи в условиях роста социальных рисков бедности // Сборник научных трудов SWorld. 2013. Т. 26. № 3. С. 21 - 28.

References

1. Rozin M.D., Svechkarev V.P.Inzenernyj vestnik Dona (Rus). 2012, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2012/846

2. Tarasenko L.V., Ugol'nickij G.A., D'jachenko V.K. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2013/1554.

3. Gul'tjaev A.K. Imitacionnoe modelirovanie v srede Windows: Prakticheskoe posobie [The imitating modeling in the environment of Windows: Practical grant]. SPb: Korona print, 2001. 400 p.

4. Petuhov O.A., Morozov A.V., Petuhova E.O. Modelirovanie: sistemnoe, imitacionnoe, analiticheskoe: uchebnoe posobie [Modeling: system, imitating, analytical: manual]. SPb: izdatel'stvo SZTU. 2008. 288 p.

5. Fiziologija cheloveka: Uchebnik [The human physiology. Textbook]. M.: Medicina, 2003. 656 p.

6. Mowrer O.H. Learning theory and behaviour. New York: Wiley, 1960.

345 p.

7. Gray J. Zhurnal vysshej nervnoj dejatel'nosti 1987. I.6. pp. 1011 - 1024.

8. Palmer D., Palmer L. Jevoljucionnaja psihologija. Sekrety povedenija Homo sapiens [Evolutionary psychology. Secrets of behavior of Homo sapiens.]. SPb: PRAJM-EVROZNAK, 2005. 213 p.

9. Aragona B.J., Liu Y., Curtis J.T., Stephan F.K., Wang Z. A. The Journal of Neuroscience. 2003. 23(8). pp. 3483-3490

10. Wismer Fries A.B., Ziegler T.E., Kurian J.R., Jacoris S., Pollak S.D. Proceedings of the National Academy of Science. 2005. 102. P. 17237-17240.

11. Gallese V., Fadiga L., Fogassi L., Rizzolatti G. Brain. 1996. №119. pp. 593-609.

12. Oberman L.M., Pineda J.A., Ramachandran V.S. SCAN. 2007. №2. pp. 62 - 66.

13. Leont'ev A.H. Dejatel'nost'. Soznanie. Lichnost' [Activity. consciousness. Personality]. M., 1975. 304 p.

14. Burd'e P. Prakticheskij smysl [Practical sense]. SPb., 2001. 562 р.

15. Gromakova V.G. Sbornik nauchnyh trudov SWorld. 2013. Vol. 38. №1. pp. 58 - 61.

16. Gafiatulina N.H. Sbornik nauchnyh trudov SWorld. 2013. Vol.26. № 3. pp. 21 - 28.