Моделирование как универсальная способность живого и ее развитие в филогенезе

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 Y (реакция — зависимая переменная) соответствует f (х). Таким образом, реакция организма — есть функция внешних факторов (Y = f (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 Y = f (х, a), 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 (х, 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.

филогенез живой поведенческий эмоциональный.

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.

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.

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

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

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

Mowrer O.H. Learning theory and behaviour. New York: Wiley, 1960. 345 p.

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

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

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.

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. 17 237−17 240.

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

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.

Леонтьев А.H. Деятельность. Сознание. Личность. М., 1975. 304 с.

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

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

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