Не красивое
Центральная и периферическая нервная система Человека
Я хочу здесь очень обобщенно рассказать как действует наш мозг и нервная система в целом. Я не претендую на точность и академичность. Моя цель написать так просто и понятно, чтобы моя бабуля поняла общие принципы если прочтет этот текст. (На самом деле моя бабуля очень крутая и утрет вам всем нос в понимании человеческого мозга)
Рецепторы, нервы и нейроны.
Базово мы получаем сигналы из окружающего мира и реагируем на них. Обжог палец отдернул руку. Но как это работает? Если просто то как лапочка:
В этой метафоре:
- выключатель это нервные окончания — рецепторы
- провода это нервы
- лампочка реакция — экспрессия
Всем известный манипуляции невролога с молоточком направлены на оценку состояния центральной нервной системы путем исследования пателлярного, по — другому, коленного рефлекса. Это пример бинарной связи типа: вкыл/выкл. Когда есть сигнал есть реакция нет сигнала нет реакции. Здесь:
- Выключатель — рецепторы нервно-мышечные веретена;
- Провода нервные окончания;
- Реакция (Экспрессия) — сокращение мышцы разгибателя;
Но человек не так прост. Не всегда нужно реагировать пропорционально раздражителю иногда нужно отреагировать только когда раздражитель сильнее определенного. На языке программистов это называется «вес» нейрона. Нейрон это основной кирпичик из которого строится наша нервная система. Если нервы это провода в то нейроны это транзисторы. Нейрон знает что если по кнопке случайно слегка задели то включать лампочку не нужно. А если ударили со всей силы, то лампочку надо включить ярче. На схеме отмечен синапс это место контакта между двумя нейронам. Если сигнал слишком слаб сигнал не преодолеет синапс и мышца не сократится.
На самом деле нейрон может иметь несколько ведущих к нему проводков и в зависимости от того по каким проводкам и сколько тока поступило он может принять решение и включить нужную «лампочку» или мышцу.
«Проводок» с права идущий к мышечному волокну называется Аксон в большинстве случаев когда говорят нерв это и есть Аксон.
Дендриты это проводки идущие к другим нейронам.
Нейронные сети
Связанные между собой нейроны образуют нейронные сети. Такие сети могу обучаться и выполнять довольно сложные задачи.
Смотрите что могут сделать вместе несколько десятков нейронов:
Одна цифра умещается в прямоугольник со сторонами 3 на 5 клеток. Всего в прямоугольнике 15 клеток (рецепторов).
Если представить цвет клетки в виде 0(белый) и 1(черный), то получим такую картинку:
Такие сигналы мы можем уже подавать на наши наши рецепторы. Также у нас есть 10 возможных цифр (выходных сигналов).
Представим единицу в виде цифр 00000 00000 11111 и подадим сигнал на наши нейроны:
Синий, красны и зеленый нейроны объединяют сигналы с рецепторов в вертикали. Эти нейроны передают сигнал фиолетовому только если они получил сигнал со всех пяти рецепторов присоединенных к нему. Фиолетовый объединяет вертикали и передает сигнал на единицу только если к нему пришел сигнал от одного из трех нейронов.
У нашей нейросети два слоя и в каждом слое по 15 нейронов. У каждого нейрона есть связи с каждым нейроном из соседних слоев. Все нейроны помнят как реагировать на сигналы от каждого из своих соседей. И как результат много вариантов сравнений.
Откуда она это знает как реагировать на сигналы? Нейросети от рождения ни чего не умеют. Их обучаю на специальных материалах. Пример и результат. Сети показывают пример, она предполагает результат и если она угадывает её вознаграждают и она запоминает то состояние в котором она сейчас. Таких примеров нужно показать тысячи, что бы сеть стала хорошо угадывать. Есть и другие способы обучать нейросеть.
Нужно понимать что нейросеть оперирует не логикой, а вероятностью. Нейросеть ответит вам, что на картинке с вероятностью 87% восьмерка и 55% ноль. И это очень похоже на то как мы воспринимаем мир.
Немного усложним схему и сделаем квадратик в который помещается цифра 28 на 28 клеток и посмотрим как это работает.
Нужно понимать что нейросеть ничего не умеет делать пока ее не обучат. Нейроны запоминают свои состояния когда им показывают картинку цифры и говорят какую именно цифру им показывают. Чем больше картинок покажут сети, тем точнее она будет предсказывать. Прошу заметить, что нейросеть предсказывает результат. Она не может логически обосновать свой выбор, она может только предполагать.
На основе таких простых взаимосвязей строятся уже довольно сложные приложения способные решать нетривиальные задачи. Если сравнить с электроникой то это простые приборы калькулятор или микроволновка. А в живом мире божья коровка.
Аналогично действуют наши базовые реакции. От холода, страха или восхищения у нас появятся мурашки. Учащение сердцебиения при нагрузках или стрессе. И многое другое
Рефлекс, приводящий к возникновению «гусиной кожи»
, называется пиломоторный рефлекс. В результате стимуляции сенситивных периферических нервов, исходящих непосредственно из спинного мозга, происходит возбуждение вегетативных периферических нервных окончаний, которые отвечают за сокращение гладкой мускулатуры волосяных фолликулов. Сокращаясь, мышцы фолликулов поднимают волоски на теле организма — наблюдается эффект пилоэрекции.Большее количество нейронов Соединённых в сеть способно удерживать тело вертикально, ходить, распознавать других существ их видовую принадлежность, пол и возраст, и реагировать исходя из этого.
Но огромное количество нейронных связей способно создавать сознание, это не вышито в наши мозг от рождения, но формируется в процессе нашего взросления. Если продолжить сравнение с электроникой то мозг это процессор, а сознание это операционная система. Вот как раз мозг без операционной системы это система 1 из предыдущей статьи, а сознание это система 2.
Но в отличии компьютера мы оперируем не логическими операторами такими как «плюс», «минус», «если … то …», «или», а вероятностями и похожестью.