Короткий адрес страницы: fornit.ru/5400
или fornit.ru/ax1-35-126

Функции и механизм "ориентировочного рефлекса"

Использовано в предметной области:
Системная нейрофизиология (nan)
  • раздел: Новизна-значимость (nan)


  • Это - гипотетическое обобщение раздела

    Впервые особенности проявлений влияния новизны в психических явлениях было описано Павловым - как "Ориентировочный рефлекс".

    Роль новизны и значимости для формирования новых представлений на уровне рассмотрения функциональности гиппокампа подробно описывала Виноградова О.С.: Гиппокамп и память. М: Наука 1975.

    С подачи талантливого нейрофизиолога Е.Соколова, стали говорить о детекторах нового в составе нейронных сетей мозга, которые являются рецепторами ориентировочного рефлекса, проявляющегося при возникновении значимого нового в восприятии.


    Однако, в отличие от других рецепторных детекторов, распознающих специфические сочетания сигналов, поступающих от предыдущих слоев рецепторов, и могущих образовывать специализированный нейрон - детектор, со своей функцией распознаваниядетекторы конкретной новой ситуации принципиально не могут быть реализованы как распознаватели определенного сочетания признаков. Просто потому, что они - одноразовые: новая ситуация не повторяется. детекторы конкретной новой ситуации - условная, реально не существующая функциональность, которая реализуется косвенно. Структура же и детектор, настроенный на реагирование о любой новой ситуации вообще (безотносительно ее конкретики), могут иметь такую функцию распознавания, используя определенные признаки, описанные далее. Эти признаки, как будет ясно, являются следствием естественной функциональности организации памяти мозга, и они достаточны для организации именно такой функции распознавания нового, которая своими основными свойствами наблюдается во всех внешних и структурных проявлениях ориентировочного рефлекса.
    Функциональность обобщенного детектора нового использует эффект прогнозирующего опережающего возбуждения, которое на шаг вперед подвозбуждает возможное развитие ситуации (слушая знакомый стишок или мелодию, вы знаете, что будет за каждым следующим словом или звуком), использует сигналы рецепторов, имеющих определенное положительное или отрицательное значение как результат жизненного опыта - сигналы системы значимости, и использует некую оценку о возможности каких-то вариантов поведения (или продолжения бездействия, что одно и то же), которые вполне удовлетворяют своими последствиями.
    В самом общем понимании, при наличии сигналов важности ситуации, если прежний опыт не подсказывает известного выхода (нет опережающих возбуждений), то появляется сигнал новизны ситуации.
    Это - не есть сигнал о том, что воспринято совершенно что-то новое и совершенно еще никак не известное (это - никакое не сравнение неких "матриц" памяти, о которых говорят некоторые авторы). Такое совершенно новое просто не может быть замечено (не распознается никак) и ускользает от идентификации. Нет, это значит, что в воспринятом присутствуют признаки, имеющие важное значение для организма, но в данной ситуации не обнаруживается достаточно уверенного варианта возможного поведения.
    Механизм образования детекторов нового прост. Т.к. в область распознавателей системы значимости идут отростки со всех уровней детекторов восприятия, то они автоматически играют роль детекторов нового потому, что певоначально напрямую проводят возбуждение, но когда появляется распознаватель уровнем чуть выше, то за счет его латентного торможения (которое характерно для всех колонок детекторов и играет роль усилителя контрастности возбуждения) этот сигнал гасится, что говорит об распознавании значения данного сигнала.
    Понимание ситуации, уверенность в своих возможных действиях - прямой результат того, есть или нет достаточный предшествующий жизненный опыт, - с одной стороны проявляется в виде опережающего возбуждения, с другой - памятью о возможных последствиях. Если нет никакого опережающего возбуждения, (подвозбуждения, затрагивающего оценку значимости результата реализации такого варианта), то сигнал на выходе функции распознавания новизны максимальный (т.е. есть только признаки важности ситуации, которые и будут проходить на выход со всей своей силой активности, что у простейших организмов реализуется как непосредственное реагирование на значимый раздражитель и привыкание к повторяющемуся, не новому). Если есть варианты, заканчивающиеся способами удовлетворительного преодоления ситуации, то сигнал новизны - минимальный (притормаживает признаки значимости), но не нулевой (во всем идентичных ситуаций не бывает), и нужен дополнительный пусковой стимул, т.е. то, что говорит о необходимости действовать, чтобы реализовалась программа наиболее предпочтительного из отработанных опытом поведения. 
    Именно наличие опережающего возбуждения активизирует ту область памяти (подвозбуждает ее), которая содержит соответствующий опыт и дает воспоминание о его последствиях - степени удовлетворенности результатом возможного поведения (или бездействия), что формирует уверенность в ситуации (есть положительно заготовленные варианты реагирования).
    Во всех случаях сигнал новизны, при его достаточной значимости вызывает переключение фокусировки внимания на наблюдение за источником сигнала - "ориентировочный рефлекс", описанный Павловым. Эта реакция выработана как эволюционный механизм переключения внимания на более важное в воспринимаемом и, соответственно, долговременного запоминания ситуации - как нового опыта, который включает в себя использование перечисленных компонентов: новизны и значимости. Этот механизм прослеживается от самых простейших организмов в виде механизма привыкания к постоянно действующему значимому (для которого существует определенный поведенческий ответ) раздражителю, до более сложных реализаций, включающих использование жизненного опыта, в том числе осознаваемого.
    Другими словами, командный сигнал (уровень активности) для переключения каналов восприятия (внимание) исходящий из детекторов системы значимости, испытывает некое влияние от детекторов нового, т.е. модулируется. 
    То значение сочетания силы (уровня активности) сигнала новизны и значимости, что удерживало внимание на предыдущем, должно быть меньше, чем новое сочетание для переключения внимания. Описанный механизм взаимосвязи новизны и значимости говорит о модулирующей функции, т.е. для сопоставлений активностей можно говорить о перемножении условной силы (уровня возбуждения, сопоставляемого с предшествующим) сигнала новизны на силу сигнала значимости. Отсюда вытекает формула управления вниманием: переключение внимания осуществляется тогда и туда, когда и где произведение новизны на значимость воспринятого, превысит произведение новизны на значимость предшествовавшего восприятия. 
    Если в чистом поле, среди общей благодати и безмятежности вдруг раздастся резкий звук, то это вызовет сигнал новизны, сила которого будет зависить от того, насколько этот звук известен, то, что он может означать и то, насколько завершаются благополучным исходом возникающие в голове варианты поведения. В любом случае внимание будут переведено на наблюдение за местом, откуда звук раздался, вы повернете голову, может быть, вскочите на ноги: "ориентировочный рефлекс" сработал. 
    При последующих повторениях звука, его все большей узнаваемости и уверенности в благополучном исходе во всех предвиденных случаях, новизна сигнала уменьшается до тех пор, пока внимание перестанет переключаться на него.

    Т.о. новизна и значимость сигнализирует об актуальности нового вида реагирования вместо привычного и, соответственно, о необходимости привлечения внимания к этому для выработки такого нового поведения.

    Получается очень характерная зависимость: при нулевой новизне – нет и актуальности в новом виде реагировании. При нулевой значимости так же нет актуальной необходимости вообще какого-то реагирования. 

    Актуальностей может быть много, но обратить осознанное внимание мы можем только на одну из них, конечно же, наибольшую актуальности среди всех (глупо обращать внимание на что-то второстепенное, когда совершается что-то гораздо более важное).

    Формула: "Осознаваемое внимание - соответствует максимальному произведению новизны на значимость из всех активных текущих образов восприятия-действия, субъективированных предыдущими актами осознания." ранее никем не декларировалась. Эта формула является результатом обобщения, а не уже хорошо проверенной аксиоматикой, т.е. это - гипотеза, основывающаяся на определенной аксиоматике [35][36][15] и вполне фальсифицируемая возможностью спланировать опровергающий эксперимент.

    В самых общих чертах, ясно, что полное отсутствие распознавания новизны не привлекает внимания (отсутствует основа - ориентировочный рефлекс), так же, как и полное отсутствия как-то связанной значимости так же лишает возможности привлечения осознаваемого внимания, т.е. полностью не субъективировано. Эти два момента совершенно однозначно наталкивают на мысль о функции перемножения или ее реализацией в виде модулятора (отсутствие любого из компонентов дает ноль).

    Формула является результатом обобщения не только в контексте вопроса внимания, а целостного рассмотрения всех механизмов, обеспечивающих поведенческую адаптивность к новым условиям, что показывается очень во многих статьях на сайте по данной проблематике.

    О новизне можно говорить только в отношении субъекта, который ее ощущает (если только не использовать это слово как абстракцию). И тогда речь идет об активности распознавателей новой ситуации в восприятии, о которых первых начал говорить и изучать их Е.Соколов и роль чего в переключении потока восприятия гиппокампом при формировании памяти отмечала Виноградова.

    Если не активируется никакой из таких распознавателей, определяющих, насколько данная совокупность признаков восприятия (образ) отличает от того, что было раньше в данной ситуации (в данном эмоциональном контексте, потому как смыслвоспринимаемого и возможность реагирования определяется иерархией таких контекстов), то нет новизны, программы действий выполняются без осознания, автоматически.

    Если появился какой-то дифферент, это начинает привлекать осознаваемое внимание и если разность между привычным и новым, модулированная откликом системы значимости, превышает все остальные такие сигналы актуальности внимания, то фокус внимания переходит в эту фазу протекающего автоматизма.

    Если прогнозируется возможность нежелательных последствий и позволяет время, то автоматизм прерывается, сознание из режима корректирующего отслеживания переходит к творческому выбору более подходящего ответа.

    Введем количественное понятие актуальности образа.

    Актуальность активного образа равна его новизне, умноженной на значимость, где новизна – величина отклика распознавателей нового в данном контексте восприятия (т.е. в непосредственном окружении данного образа, в котором он может оказался активирован признаками данного контекста), а значимость – величина отклика распознавателей значимости, ассоциированных с данным образом.

    Скорее всего в реальной нейросети определение актуальностей обходится без функциональности перемножения (модулятора), а организуется более естественным образом, вот почему.

    Понятно, что с одними образами может быть ассоциирована критически важная, безотлагательная значимость, требующая немедленных действий, или значимость второстепенная, позволяющая пассивно относиться к стимулу.

    При этом каждый из признаков восприятия стимула и условий, в которых все происходит, уже является ранее связанным со значимостью образом, т.е. как только появляется тот или иной признак, он моментально тянет за собой и связанную с ним его значимость, выявленную прежним опытом.

    В привычной ситуации все признаки дают общую значимость данного образа стимула в данном окружении. Но если появляется новый стимул, которого раньше не было в такой ситуации, но его значимость известна на прошлом опыте, то эта новизна приобретает вес данной значимости.

    Получается, что не требуется никакого перемножения для получения актуальности, а результат актуальности уже известен из опыта. Понятие силы значимости (безотлагательности в реагирования на нее) вполне очевидно. Понятие же силы компоненты новизны – нет. Новизна просто или уже есть, или ее нет. Можно сказать, что она или 1 или 0 и мы получаем актуальность как результат произведения такого значения на силу значимости. Это вполне вписывается в ранее сформулированную формулу, но уже без необходимости перемножения (организации модулирования).

    В самом деле, если появился новый признак в привычном, обладающий критически важной значимостью реагирования, то актуальность оказывается высокой и необходимо внимание и реагирование. Если значимость нового признака невысока, то можно и подождать, поразмыслить если не отвлекает что-то более важное.

    Механизм распознавания новизны в такой схеме не вызывает затруднений: достаточно иметь в следующем за активным образом слове нейрон новизны, который в привычной ситуации при активации образа приторможен этим активным образом, но если появляется что-то дополнительное в профиле активности данного контекста, то этого уже хватает для активации нейрона новизны.

    Мало того, нейрон новизны не требуется в локальной близости от образа, он может быть там, где сравниваются актуальности, т.е. в районе гиппокампа. Тогда схема может быть такой. Все привычные образы при активации просто зацикливаются переключателями гиппокампа для их самоподдержвания с замыканием их выхода на входы системы значимости, ассоциированной с ними. Образ удерживается даже если пропадет стимул.

    Каждый образ в гиппокампе будет локализован своим переключателем. Все активные образы будут поддерживаться разными переключателями. В привычной ситуации всегда активность образа будет отражена определенными переключателями в данном месте (привычной локализации). В одних ситуациях в этом месте гиппокампа для привычного образа срабатывают свои переключатели, замыкающие на его значимость, в других ситуациях тот же образ может быть замкнут на другую значимость, соответствующую другому контексту.

    Теперь, если в данном контексте появились новые образы признаков, то они коммутируются гиппокампом со совей значимостью, но в этом месте детектируется новое сочетание локализаций привычного образа и непривычного признака ситуации. Вот такие распознаватели и есть те “нейроны новизны”, найденные Е. Соколовым в гиппокампе.

    Это нейроны, коммутирующие образ уже не к его значимости в данной ситуации, а к лобных долям, образуя основу “ориентировочного рефлекса”.

    И эти нейроны конкурируют между собой в подключении к каналу такой связи, скорее всего не на уровне взаимного торможения прямо в гиппокампе, а на уровне цепей самых различных входов информации в лобные доли, где и выделяется наибольшее актуальное среди всех активностей, и где есть возможность уже по индикативе лобных долей, а не гиппокампа, выбирать приоритетность этих образов.

    Реализацию природных механизмов выбора приоритета актуальностей нужно еще исследовать, но совершенно независимо уже можно сконструировать свои предположительные механизмы для искусственной реализации ориентировочного рефлекса и произвольного управления вниманием. При этом вполне возможно использовать именно перемножители новизны на значимость и более “логичную” схемотехнику организации осознанного внимания.

     

    Нас интересуют именно самоподдерживающиеся образы потому, что они являются основой для уровня осознанного внимания к тому, что может и не вызываться внешними стимулами (но произвольно вызываться внутренними).

    На уровне рефлексов, очень многие рефлексы могут основываться на самоподдерживающихся образах, которые при этом составляют звено цепочки последовательности поведенческих действий, которые происходят даже если стимул временно утерян, но остался активным в “памяти”.

    Такие образы всегда имеют уже ассоциированную с ними значимость по прежнему опыту, иначе бы гиппокамп не смог их замыкать с выхода такого образа на вход распознавателя его значимости (и далее с выхода значимости на вход образа).

     

    Наличие выхода на элемент цепочки моторной реакции говорит о привычности данного реагирования в данных условиях и если никак не учитывать новые важные признаки, то реагирование всегда в этих условиях будет протекать только по привычной цепочке, что и происходит с человеком в случае сильного опьянения или других причинах потери сознания.

    Но новизна требует учесть, что, возможно, в новых условиях, признаки которых говорят о возможных негативных последствиях привычного реагирования (прошлым опытом) или просто характерны для критических ситуаций, привычное реагирования может принести нежелательное или даже вредное.

    Это подключает более высокоуровневые механизмы, чем условный рефлекс к анализу и обработке таких ситуаций, работая с наибольшей актуальностью среди всех.

    Таким образом, первоначальная находка удерживания активности образа даже с пропаданием стимула, приводит к возможности реализации нового уровня адаптивности – осознанной произвольности реагирования.

    С точки зрения схемотехники такой учет новизны, значимости и необходимости подключать систему выработки нового варианта ответа для новых условий, не вызывает никакой трудности ни в понимании, ни в реализации механизмов.

    Механизмы произвольности образуют новый вид цепочек реагирования по сравнению с условными рефлексами – автоматизмы, см. Рефлексы и автоматизмы.

     



    Источник: Механизм ориентировочного рефлекса
    Дата создания: 20.03.2008
    Последнее редактирование: 14.10.2018

    Относится к аксиоматике: Системная нейрофизиология.

    Качества статьи, оцененные пользователями Оценок: 1

    Другие страницы раздела "Новизна-значимость":
  • Значение эмоций для закрепления опыта
  • Функциональная значимость нового
  • Механизм субъективизации объектов внимания
  • Условия привлечения внимания
  • Эволюционное обоснование появления сознания
  • Новизна мотивирует
  • Ориентировочный рефлекс
  • Сеть Кохонена может служить как детектор новых явлений
  • Модулирующие нейроны
  • Новизна, внимание, побуждение к исследованию нового
  • Исследовательская мотивация
  • Развитие внимания
  • Патология гиппокампа при шизофрении
  • Адаптивность и запоминание последовательности событий
  • Е. Соколов Ориентировочный рефлекс
  • Рефлекс избегания
  • Удивление заставляет детей исследовать окружающий мир
  • Генез и эволюция ориентировочно-исследовательского поведения
  • В мозге птиц обнаружен механизм, не позволяющий переучивать выученное
  • А. Иваницкий: Мозговая основа субъективных переживаний
  • Нейроны новизны
  • Боязнь нового более свойственна стрессированным
  • Внимание привлекает то, что обладает наивысшим сочетанием нового и важного

    Комментарии
    Finarfin (02-04-2011 20:18:02):
    Не нашел значения термина "ламинарное торможение":
    >но когда появляется распознаватель уровнем чуть выше, то за счет его ламинарного торможения (которое характерно для всех колонок детекторов и играет роль усилителя контрастности возбуждения) этот сигнал гасится, что говорит об распознавании значения данного сигнала.

    И что такое колонки детекторов? Это физически выделимые в мозге участки или абстрактно выделимые по признаку наличия связей с другими структурными единицами?
    nan (02-04-2011 20:44:18):
    Ошибка: не ламинарное, а латентное торможение, т.е. - от соседних структур. Исправил.
    Колонки - да, и анатимочески выделяемое расположение и - по характеру проекционных зон. Количесвто слоев в колонках - так же и анатомически и по связям идентифицируется.

    Чтобы оставить комментарии нужно авторизоваться:
    Авторизация пользователя
  • Яндекс.Метрика