Реальный мир и его отражение.

Живые существа могут воспринимать окружающий их мир, анализируя разные химические вещества, анализируя звуковые волны определенного спектра, воспринимая фотоны, видимого спектра.

Зрительная информация важная часть информации об окружающем мире. Мы видим световое излучение, спектр которого от 0,38 мкм до 0,78 мкм. Область оптического излучения значительно шире 10 нм - 1 мм. Свет разного цвета различно воспринимается глазом человека. Максимум в области длины волны 555 нм.
В отсутствие излучения в "видимой" области, глаз человека может видеть в слабой степени интенсивное излучение вплоть до 950 нм в инфракрасную и до 300 нм в ультрафиолетовую область спектра.

Восприятие видимой информации об окружающем мире, её отражение в нервной системе живых существ, достаточно простой процесс, ибо даже существа с самой простой нервной системой, например, медузы легко ориентируются в мире. Существа с продвинутой нервной системой, например, насекомые по зрительным образам быстро и легко и почти безошибочно находят интересующее их место.

Чтобы понять, как идет процесс моделирования зрительных образов окружающего мира в нервной системе живых существ, нужно понять, что моделируется.
Мир состоит из частиц вещества и пространство между этими частицами заполненного фотонами разных частей фотонного спектра. Фотоны, взаимодействуя с молекулами вещества, по-разному отражаются, поглощаются и излучаются ими, получают разные направления движения.

Специальными методами структура фотонного потока может быть выявлена. Например, фотография - это как бы двумерная картина фотонного потока. Трехмерная картина - это голограмма.
Технически для создания голограммы нужно когерентное излучение. Голограмма создается, когда есть два луча света, одинаковой длинны волны. Первый луч отражается от фотографируемого объекта. Затем второй луч сталкивается с отраженным светом первого в толстом светочувствительном слое. При этом они создают матрицу, в которой образ мира отражен не только как картина распределения фотонов в соответствии с их энергиями, но и направления движения фотонов. Для невооруженного глаза картинка, получаемая в светочувствительном слое, напоминает сплетение радужных кругов разного размера. Но когда луч лазера или просто направленный яркий свет попадает на пленку, в некотором объеме вокруг светочувствительного слоя возникает трехмерное изображение первоначального объекта.
Если светочувствительный слой разрезать на части и любую часть осветить лазером, возникнет целое изображение, но оно будет тем хуже, чем меньше кусок.

Отражение реального мира в нервной системе.

Нервная система живых существ реагирует на информацию из окружающего мира, несомую светом, только тем, отличаясь от одноразовой светочувствительной матрицы, что она вновь и вновь восстанавливает светочувствительность матрицы.
Точно так же работают и другие органы чувств.
То есть мозг как бы  прибор, фиксирующий огромную серию разных матриц отражающих кратковременные состояния окружающего мира, поступающих туда из разных органов чувств с частотой примерно несколько выборок в секунду.

Нервная система древнейших животных, представлявшая минимальную сеть нервных клеток, реагировала одновременно на любые раздражители. Одна и та же нервная сеть получала зрительную, вибрационную и химическую информацию, а реакция движения в полезном для организма направлении или бегства, оказывалась суммарной реакцией обработки всех раздражителей.

В самом простом варианте реакции на раздражители, соприкосновение нервной клетки с фотонами, способными повредить какие-то химические молекулы, мало отличается от реакции на химические вещества, способные повредить какие-то молекулы, или механическое воздействие. Вся нервная сеть древнейших животных, вступая в контакт с фотонами, не могла не фиксировать их повреждающие действия в объеме тела, в виде разного возбуждения нервных клеток всей сети создавая в ответ свою электрохимическую картину внутри тела животного. Точно так же нервная сеть реагировала на механические раздражители и вибрацию или на соприкосновение тела животного с химическими веществами.

У более развитых животных для каждой группы внешних раздражителей сформировались свои отделы в нервной системе. Картина распределения поступавших извне фотонов, стала взаимодействовать с нервной системой только в специализированном органе зрения - глазу. Тактильные электрические голограммы стали получаться в результате работы тактильного анализатора, из которого позже выделились слуховой анализатор, анализаторы темного мышечного чувства, равновесия и магнитной ориентации. А химические вещества стали анализироваться вкусовыми и обонятельными анализаторами.
Надо подчеркнуть, что в реальном мире нет ни цвета, ни запаха, ни звука. Есть колебания атомов в молекулах, движение молекул, движение фотонов разной энергии, но восприятие всего этого в том виде как мы представляем окружающий мир, это особенности нашей внутренней электрохимической картины, особенности способа нашего анализа внешнего мира через посредство той электрохимической модели мира, которая создается в нашей нервной системе.

Работа нейронов высших животных.

Сетчатка это часть мозга, как и любая другая часть мозга, она состоит из сети специализированных нейронов. Специфическим свойством нейронов сетчатки является наличие в них светочувствительных пигментов. (Палочки, колбочки и меланопсинсодержащие ганглиозные клетки сетчатки это фоторецепторные нейроны.)
В толстом слое сетчатки фотоны, несущие информацию о внешнем мире, в разных местах очень по-разному активизирует работу зрительных нейронов. То есть, в описываемой матрице, уровни электрических напряжений на мембранах разных нейронов в каждый момент времени будут разными.

Одномоментное считывание со светочувствительных нейронов и передача в зрительный бугор мозга этой информации происходит под влиянием 16 - 24 герцевых внутренних синхронных сигналов создаваемых ретикулярной формацией мозга.

В каждом нейроне этот процесс имеет несколько стадий. На мембрану активирующую разрядку нейрона несущего информацию, поступает нейромедиатор от вспомогательного нейрона, входящего в особую сеть нейронов связанных с ретикулярной формацией. Сигналы этих специализированных нейронов передают синхронный для всех нейронов обрабатывающих информацию, сигнал сброса потенциала с мембраны. Происходит активация части мембраны информационного нейрона - в области основания его аксона (аксонного бугорка). В результате открытия каналов для ионов натрия и калия, ионы калия выходят из нейрона, а ионы натрия входят в него, в результате возникает электрический импульс строго определенной силы. (Калий вне нейронов тут же поглощается клетками глии.) Этот импульс распространяется далее по аксону к его окончанию. Когда импульс достигает окончания аксона, там активируется еще один тип ионных каналов, зависящий от разности потенциалов, - кальциевые каналы. По ним кальций входит внутрь аксона, что приводит к мобилизации пузырьков с нейромедиатором, которые приближаются к пресинаптической мембране, сливаются с ней и высвобождают нейромедиатор в синапс. Нейромедиатор воздействует на постсинаптическую мембрану, активирующую зарядку нейрона через работу в этом нейроне калий-натриевых канальцев закачивающих строго определенное количество калия в нейрон. При этом на его мембране возникает строго определенный потенциал. (Возбуждающий или тормозной характер действия медиатора в синапсе определяется свойствами нейрона и постсинаптической мембраны его синапсов, а не медиатора.)
То есть потенциал в рецепторном нейроне и в нейронах, получающих сигнал от него, будет, в принципе, одинаковым. Но это и так, и не так. Информация передается не в фиксированном виде, а в динамике. И промежуточные нейроны, и нейроны нервных центров связаны между собой сетью аксонов и дендритов, поэтому они передают элементарные составляющие матрица полученной с рецептора во всех направлениях, всем нейронам.
Матрица, полученная из зрительных рецепторов, приходит в зрительный бугор.
Матрицы, полученные из рецепторов кожи, мышц, вестибулярного аппарата приходит в постцентральные извилины, создавая схему тела.
Матрица, полученная из слуховых рецепторов, приходит в височные слуховые зоны. Все эти матрицы, вступая в контакт, формируют некоторую суммарную матрицу, отражающую положение тела данного существа в окружающем мире.

Память.

Кратковременная память это сохранение новых связей между близко расположенными нейронами. Эта память формируется как появление новых отростков нейронов и синапсов в процессе отражения паттерна. Долговременная память связана с покрытием постоянно функционирующих отростков нервных клеток глиальными чехлами, являющимися отростками глиальных клеток. Стимулятором нарастания глии является выбрасываемый в процессе работы нейронов калий.

В отсутствии сигналов извне обычные синхронизирующие импульсы, проходя по нервным клеткам, покрытым глией, заставляют восстановиться в мозгу разные элементы когда-то существовавших паттернов. Дело в том, что дендриты покрытые глией проводят сигналы быстрее, точнее и дальше, чем дендриты не покрытые глией. В дендритах покрытых глией сохраняются сигналы более слабые, чем в дендритах, не покрытых глией.

Некоторые комплексы нервных клеток, связанные с питающей их глией, моделируя некоторые матрицы, многократно повторяющиеся в процессе жизни данного существа, или подкрепленные при их формировании эмоционально, становятся чёткими образами мира. Такими комплексами нервных клеток фиксированных глиальными клетками, то есть образами мира, являются различные центры мозга, центр зрения, слуха, схемы тела, образы вещей, и связей между ними, существующих в мире. (Исследователи из Массачусетского технологического института показали, что для вызова конкретных воспоминаний достаточно активации нескольких специфичных нейронов, являющихся ключевыми для каждого конкретного воспоминания. Исследователи методами генной инженерии объединили синтез белка синтезирующегося в нейронах мышей при запоминании чего-то нового с одновременным синтезом белка-метки, который встраивался в мембрану активированных в процессе этого запоминания нейронов. В качестве меток использовались светочувствительные белки, способные при облучении активировать нервные клетки. Запоминалась опасная для мышей ситуация. Спустя длительное время и в совсем другом окружении мозг мышей облучали светом по оптоволокну. При этом происходила активация только тех нейронов, которые несли на своей поверхности белки-метки. Оказалось, что активации этих нескольких нейронов было достаточно, чтобы мыши вспомнили неприятную ситуацию и испугались. (По своей концепции эксперимент напоминает проведенный на клеточном уровне классический эксперимент хирурга Уайлдера Пенфилда. Оперируя пациентов с эпилепсией, он проводил электрическую стимуляцию открытого мозга. При этом пациенты, находящиеся в сознании, сообщали о ярких воспоминаниях, которые вызывали у них электростимуляции.) http://lenta.ru/news/2012/03/23/optogenetics/)
Мозг, получая сиюминутно все новые и новые матрицы, сопоставляет с уже имеющимися образами памяти, что определяет активные действия данного организма. В мозгу позвоночных в правом полушарии имеющиеся образы оцениваются как образы прошлого, а в левом полушарии имеющиеся уже образы абстрактны, вневременны, в мозгу они соединяются в разные комбинации с поступающими сиюминутными матрицами, так создаются абстрактные образы будущего, как реализуемые, так и не подлежащие реализации. Реализация образа будущего связана с эмоциональной поддержкой его стабильности.

Глия, вместе со структурами из нервных клеток, описываемые как образы мира, определяет прочность памяти на данные конфигурации матриц. Тем не менее, в долго не подкрепляемых образах глия утончается и исчезает, и такие образы исчезают, а их нейроны включаются в другие образы. То есть важнейшая часть долговременной памяти - глия, направляющая обмен электрохимической информацией между нейронами в определенное русло, что подтверждается тем, что при заболеваниях мозга связанных с разрушением глии, долговременная память резко нарушается.