“Тело-сознание инструмент для работы с информационными потоками Часть 4.7.1.

Психопрактика вчера и завтра
22.10.2018

Все биосистемы функционируют в колебательном режиме. В живом организме тесно переплетены колебания различных типов, например, механические и электрические, и возбуждение одного типа колебаний может вызывать возбуждение других (например, механические движения обусловлены процессом распространения нервного импульса). Следовательно, имеются основания предположить, что резонансное воздействие одного типа (например, механическое) способно привести к раскачке колебаний другого типа (электрических).

Физическим «субстратом» канала передачи биологически значимой информации могут выступать, с равной вероятностью и электромагнитные поля, и акустические поля, а также сенсорные раздражители то, что организм готов принимать из внешней среды. Периодические (механические или электромагнитные) изменения внешней среды приводят к периодическим изменениям определенного параметра (например, колебания атмосферного давления ведут к колебаниям давления внутри грудной клетки, соответственно к изменениям трансмурального давления и давления крови в любой точке). Собственные резонансные частоты могут определять частоты максимального отклика организма, как при воздействии механических колебаний, так и электромагнитных.

Употребляемый здесь термин «резонанс» используется не в общепринятом смысле, а отражает суть определяемая, как не монотонная (резонансная) зависимость реакции объекта от интенсивности внутреннего шума, которым является по факту собственное электромагнитное поле организма, образованное неупорядоченными по частотам, фазам, векторности излучения, поляризации и пр., полями, созданными отдельными клеточными диполями и агрегациями клеток. Мы можем определить его как стохастическое.

Чувствительность организмов к электромагнитным полям связана с реакцией сложных регуляторных систем находящихся в глубоких структурах головного мозга, характер же этих реакций обусловливается организацией каждой такой системы, складываясь не суммированием свойств ее частей, тем более самых элементарных — молекул. Инициацию системы внешним (биоинформационным) электромагнитным сигналом, связывают с интенсификацией процессов обмена свободной энергией в клеточных структурах, понимая под этим взаимную синхронизацию собственных электромагнитных полей данных агрегации. Из-за связанности систем организма периодическое воздействие может передаваться к различным осцилляторным структурам и быть причиной резонансной раскачки колебаний в соответствующих осцилляторах, если воздействие производится на биологически эффективных частотах.

Важнейшую роль в пространственно-временной организации одно- и многоклеточных организмов играет синхронизация. Так известно, что синхронно делятся клетки на ранних стадиях эмбрионального развития, волокна сердечной мышцы сокращаются синхронно, взмахи крыльев при полете птиц и движение плавников рыб происходят синхронно.

С понятием синхронизации в стохастическом резонансе связанно и столь важное явление, как эффект захвата частоты и фазы. Этот эффект знаком радиотехникам (генерация сигналов), где с энергофизических позиций захват частоты внешним облучением означает, как бы «энергетическую перекачку» в шумовом спектре клеточных агрегаций, что имеет наглядные аналогии в тепловых, механических и прочих системах.

Соподчинения системных ритмов в функционалах биосистемы, модулируются ритмом системы более высокого иерархического ранга, посредством внешней синхронизации, и на основе этого, также происходит согласование биоритмов с физическими ритмами внешней среды. При воздействии внешних электромагнитных полей, явление стохастического резонанса может происходить на одной частоте (одночастотный резонанс), на двух (двойной резонанс) или на нескольких частотах (мультирезонанс). Например, стохастический резонанс может участвовать в активирование ионных каналов в мембране нейронов, что повышает их чувствительность к низкоинтенсивным электрическим сигналам, которые не могут преодолеть порог возбудимости.

Явление стохастического резонанса непременным условием предполагает нелинейность биосистемы. Нелинейность изначально неразрывно связана с синхронизацией внешних (возмущающих) воздействий, с одной стороны, а с другой — чувствительностью системы с шумом к слабому возмущающему сигналу, по принципу «корреляционного приема». Было доказано, что в нелинейных системах шум может играть «положительную» роль, вызывая увеличение степени упорядоченности движений в системе или к улучшению рабочих характеристик системы, «приводить к образованию новых структур, увеличивать степень когерентности, вызывать рост усиления и увеличение отношения сигнал/шум».

Механизм стохастического резонанса обеспечивает фильтрацию значимых составляющих спектра из фонового шума. Экспериментально было обнаружено, что наличие источников шума в нелинейных динамических системах (а человек таковой является непосредственно) может привести к принципиально новым режимам функционирования системы, которые как таковые не могут быть реализованы в отсутствие шума. Динамическое накопление выделенных значимых составляющих спектра шумов, служит предпосылкой в управлении бифуркацией, т.е. переходом системы из неравновесного состояния в качественно иное равновесное, по мере накопления полезной информации.

Рассматривая биологический уровень (природный) использования явления стохастического резонанса, в целях обработки информации биообъектами, обычно указываются специальные «системные приспособления» организмов, найденные ими в ходе эволюции. Примерами использование внутреннего шума и шума внешней среды, в процессе эффективного выделения  полезной информации, могут являться антенное устройство бабочек, а также, в этом ряду, можно упомянуть и «естественные антенны» растений, реализованные в листьях и хвое.

По моему мнению, очень интересным с точки зрения рассмотрения предыдущих тем, является поведение сверчка при появлении угрозы со стороны осы. Насекомое должно заблаговременно определить приближения угрозы (осы), поэтому им выделяются периодические колебания воздуха, обусловленные колеблющимися крыльями осы (с частотой примерно от 80 до 100Гц), на фоне значительных внешних акустических помех. Насекомое функционирует, как не динамическая пороговая система, где внешний акустический шум, присутствующий всегда в воздушной среде, помогает ему реализовать эффект стохастического резонанса. С помощью своих механорецепторов он определяет периодический сигнал, — «тревога» — который создается колебаниями воздуха от крыльев осы. Колебательная частотная характеристики определенных движений конечностями сверчка, позволяет ему на резонансных частотах уточнить местоположение осы.

Следующий пример не менее интересен. Он относится к стратегии поведения речного рака, который стремится избежать встречи с хищником в воде. Система механорецепторов рака, располагающаяся в хвостовой части его тела, воспринимает почти периодические колебания водной толщи (около 10Гц), обуславливаясь движением приближающейся рыбы, на фоне широкополосного акустического шума всегда присутствующего в воде. И в этом случае реализуется классический вариант стохастического резонанса. Причиной тому является скорость распространения звуковой волны в воде, которая больше скорости перемещения рыбы, рак своевременно получает информацию о приближении хищника и успевает вовремя спрятаться. Модельные эксперименты на механорецепторах сверчка и речного рака полностью подтвердили механизм работы механорецепторов, как нелинейных систем, в которых реализуется эффект стохастического резонанса.

Также необходимо обратить внимание на одно обстоятельство. В хвостовой части речного рака имеются фоторецепторы, которые хорошо реагируют на световой поток в воде. При возбуждении фоторецепторов изменяется величина внутреннего шума нейронов, связывающих механорецепторы с нервной системой. И в этом случае, также было показано наличие стохастического резонанса, создаваемого световым потоком (внутренним шумом). Таким образом, в зависимости от освещённости и изменения величины внешнего акустического шума воды, приемная система речного рака может «подгонять» (с помощью добавления внутреннего шума) под оптимальное значение суммарную величину шума, необходимую для нормальной реализации стохастического резонанса.

Не так давно было обнаружено, что за счёт стохастического резонанса улучшается эффективность многих нейрофизиологических процессов и у людей. Например, в 2002 году эксперименты Дж. Коллинза и его коллег из Бостонского университета убедительно показали, что подпороговый тактильный шум (то есть слабые беспорядочные вибрации, сами по себе неощутимые пациентом) способны обострять чувство баланса при ходьбе. А это значит, что специальная обувь с хаотически вибрирующей вкладкой в подошве может улучшить координацию пожилых людей или людей с расстройствами баланса. Другое применение той же идеи — специальные перчатки, создающие слабый тактильный шум, -повысит чувствительность пальцев и окажет незаменимую помощь микрохирургу в ходе операции.

В ходе эволюционных процессов организм животных и человека научился использовать все средства для сохранения жизни. Эффект стохастического резонанса, как фундаментальное физическое явление может быть с успехом использован в медико-биологических исследованиях при объяснении механизмов высокой чувствительности биологических систем к слабым внешним электромагнитным полям не только миллиметровом, но и в других диапазонах длин волн. Этот эффект может быть привлечен также для объяснения эволюционно закрепленной способности живых объектов извлекать важную для нормального функционирования информацию из окружающей среды на фоне воздействия на них внешних шумов различной физической природы.

Огромное множество примеров того как организм строит свое поведение с учетом вероятностного прогнозирования, потребного будущего. Хищник, догоняя жертву, не повторяет ее путь, а движется наперерез, в некоторую точку, где окажется одновременно с жертвой. Дети, играющие в мяч («вышибалы») показывают свою ловкость и внимательность, их движения сосредоточены, ловки, быстры, точны. Это связано с тем фактом, что как только теряется внимание, как только потеряна степень контроля положения, тут же сбивается общая реакция  настраивающая рефлексы на то, чтобы мяч не смог попасть в игрока. Если присмотреться к участникам игры, то можно увидеть их внимательный взгляд глаз, следящий за каждым движением, за тем, в чьих руках находится мяч. Мышцы их тела напряжены, малейшее движение руки или головы обладателя мяча, вызывает небольшое, но отчетливое движение всего тела играющего с противоположной стороны.

В описанной ситуации все играющие стараются предугадать, что будет в следующий момент и для наилучшего прогноза им нужно быстро и точно собрать сведения о ситуации – отсюда у них внимательный взгляд и четкость рефлекторных функций. В соответствии с прогнозом, поддерживаются в максимальной готовности к действию именно те мышцы, от действия которых зависит наилучший вероятностный результат,- уклонится играющему от броска мяча. Ловкость и гармоничность движения в большей мере зависит от того, подготавливается ли заранее человек к ним, тем самым преднастраивая те мышцы, которые должны будут осуществить движение.

Так мы приходим к диалогу с телом, в основу которого положен комплекс рефлексов ведущих диалог с сознанием, создавая тем самым, на основе этого процесса отелесненый разум. В ходе этого процесса происходит развитие самовосприятия и самопонимания, где самосознающая себя личность, владея методами самоконтроля, создает все предпосылки для эффективного осуществления своих жизненных задач.

Продолжение следует…