Страница 103 из 108
Мозг представляет собою самонастраивающуюся логическую систему, которая формулирует цели и намечает пути их достижения, оптимизируя структуру связей нейронных сетей. Нейроны взаимодействуют с помощью электрических сигналов. Оптимизированные конфигурации нейронных сетей представляют собой колебательные электрические цепи.
Разным состояниям мозга соответствуют колебания с разными частотами. В каждой системе управления можно выделить основные, самые общие принципы действия. Их число обычно невелико. Мозг не исключение. Основным состояниям мозга соответствуют определенные структуры его нейронных цепей со своими собственными частотами электрических колебаний.
Электрические колебания в мозгу животных открыл в 1875 году английский врач Р. Кэтон, а в мозгу человека в 1925–1929 годах — немецкий психиатр Г. Бергер. В течение последнего столетия опубликовано около 10 тысяч статей и множество монографий, посвященных исследованию электрической активности мозга. Эксперименты физиологов показали, что в зрелом мозгу здорового человека при различных его состояниях преобладают определенные частотные диапазоны электрических колебаний.
Наиболее точные измерения крайних, граничных частот этих диапазонов были выполнены советским ученым П. Гуляевым. У каждой из «мозговых волн», обозначаемой греческой буквой, свой диапазон частот, то есть каждому состоянию соответствуют «свои» волны. Было обнаружено, что с повышением частоты активация мозга увеличивается. Все это стало ясно при изучении электроэнцефалограмм.
У ребенка тэта-волна вырабатывается уже в пятилетнем возрасте, раньше остальных типов волн. У взрослых эту волну в лабораториях можно возбудить разными способами.
Английский физиолог Г. Уолтер нашел эффективный и гуманный метод. Он испытывал молодого француза-стажера, которому обаятельная девушка слегка поглаживала волосы.
Когда по условному знаку девушка переставала касаться ладонью головы юноши, у того сразу возникал четкий тэтаритм.
Волна альфа — наиболее частый наш спутник. Участки мозга не могут работать непрерывно, и хотя бы короткие состояния покоя просто необходимы. Есть основания полагать, что отдых и соответствующий ему альфа-ритм мозга — это не отрешение от действительности, а скорее готовность к действию. При доминировании волн тэта или альфа мозг находится в состояниях, наиболее важных для выживания.
Исследования физиологов показали, что амплитуды и частоты электрических колебаний мозга почти непрерывно меняются в процессе жизнедеятельности. При этом подметить количественные закономерности трудно. На помощь приходят вычислительные машины.
Советский исследователь А. Клочков получил таким образом графики активности мозга как функции от частоты; на них просматривались четкие максимумы, всплески. Ю. Дубикайтес экспериментально установил, что мозг в чем-то подобен электрической цепи из активного сопротивления, соединенного параллельно с конденсатором. Но мозг еще генерирует электрические колебания, значит, он аналогичен электронному генератору типа сопротивление — емкость. Такие генераторы хорошо известны радиоинженерам. Частота колебаний генератора равна средней геометрической частоте собственных частот двух цепочек сопротивление — емкость (для генерации нужны, как минимум, две цепочки). Такие две цепочки и могут служить моделью для изучения электрической активности мозга: каждая цепочка определяет одну из крайних, граничных частот диапазона данной волны мозга.
Спектрограммы Клочкова экспериментально подтвердили, что пики спектральной мощности, всплески чаще всего появляются именно на таких частотах. Например, в состоянии покоя у большинства людей наблюдается четкий максимум на частоте десять герц. А ведь десять герц — это как раз и есть среднее геометрическое крайних частот альфа-волн — восемь и тринадцать герц, то есть десять примерно равно корню квадратному из произведения чисел восемь и тринадцать.
Средняя геометрическая частота делит диапазон частот любой волны мозга на высокочастотную и относительную низкочастотную области (полосы).
Отношение этих полос друг к другу есть постоянная величина (инвариант) для данной волны; оно зависит только от соотношения крайних частот этой волны.
Человек поднялся над животным миром благодаря осмысленному труду, умственной работе. При этом состоянии мозга доминирует бета-волна, которую поэтому нужно считать главной составной частью единой системы всех электрических волн мозга. Средняя геометрическая частота для нее составляет 22,13 герца, а две полосы равны 8,13 герца и 12,87 герца. Общий же диапазон, то есть разность крайних частот, составляет 21 герц.
И отношения этих величин друг к другу приводят нас к удивительному результату — к золотому сечению: 21 12,87 12,37 = 8,13 1,618.
Информационный резонанс и золотое сечение
Страдает душа, если равных себе не находит.
В физике резонансом называют увеличение амплитуды колебаний объекта, когда его собственная частота колебаний совпадает с частотой внешнего воздействия.
Существуют более общие и сложные виды резонанса. Так, взаимопонимание можно рассматривать как проявление информационного резонанса, при котором большая часть элементов сообщения, передаваемого одним человеком, уже содержится в памяти другого, которому адресовано сообщение.
Человек понимает собеседника, если оба говорят на том языке, которым владеют. Специалисты понимают друг друга, только если у них одинаковый уровень подготовки. Такой подход можно представить формулой: «взаимопонимание возможно при близких уровнях развития».
…Как воспринять информацию или, скажем, оценить форму рассматриваемого предмета? Человек напрягает при этом внимание, то есть выполняет умственную работу, и в его мозгу преобладает волна бета. Если форма воспринимаемого предмета «содержит» золотое сечение, то мозг оказывается при этом «настроенным» на него. Ведь золотое сечение не что иное, как отношение полос частот при бета-ритме. Вот оно, проявление информационного резонанса!
Волны мозга развиваются постепенно, по мере созревания мозга. Взрослые люди явно предпочитают золотое сечение.
Повторение опыта Фехнера с детьми восьми лет показало, что они не отдают предпочтения какой-либо определенной форме прямоугольника: в их мозгу еще не выработался информационный резонанс, не усвоены традиции среды.
Описанное выше математическое объяснение тайны золотого сечения требует дополнительного анализа. Появление пиков активности электрических колебаний мозга на средних геометрических частотах всех других волн есть не что иное, как резонанс на этих частотах. Почему же состояния мозга, при которых доминируют другие волны, не сопровождаются чувством приятного?
Для ответа на этот нелегкий вопрос необходимо исследовать алгоритмы всех остальных волн и затем сравнить их с алгоритмом волны бета, то есть, иными словами, с алгоритмом золотого сечения.
Существуют ли неизвестные волны мозга?
Природа не использует избыточных сущностей.
Каждая часть любой системы обладает некоторыми свойствами ее главной части и также обязательно имеет и индивидуальные отличия от всех остальных частей. Это справедливо и для системы алгоритмов мозга. Инвариант главной волны бета равен 1,618. Инварианты других известных волн можно вычислить из значений их граничных частот и из системного обобщения уравнений золотого сечения.
Отсюда для волн дельта, бета, альфа, гамма находим их инварианты: 1,221, 1,324, 1,272, 1,272. Алгоритмы волн альфа и гамма оказались одинаковыми, как свидетельствуют эксперименты. Важно, что обобщенный подход помогает теоретически открыть новые волны электрической активности «на кончике пера». Математическое исследование всех известных волн приводит к системе алгоритмов, которая подсказывает, что должны существовать еще не обнаруженные экспериментально волны ро и сигма с инвариантами 1,465 и 1,380.