Автор Тема: [s]Искусственный[/s] Естественный интеллект.  (Прочитано 532 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Vladimirkox

  • Участник форума
  • Сообщений: 589
    • Просмотр профиля
В отличии от искуственного, где ограничивать свободу творчества никак нельзя, естественный является объективной реальностью, доступной для изучения и описания.

Цитировать
«Конструирование» нервной системы: потребности и инструменты
(детерминистические правила и давление отбора).

Коханов В.С.                            Ростов-на-Дону                                    KOXAHOB@yandex.ru
При моделировании интеллектуальных систем желательно не отклоняться от природного прототипа, поскольку до настоящего времени не ясно какие параметры работы в нервной системе значимы. Ранние успехи электрофизиологов, по сравнению с молекулярными биологами, могут вызвать перекос в восприятии природного прототипа инженерами, занимающимися моделированием нейронных сетей. Природный прототип, нервная система, интегрирован в состав многоклеточного сообщества - особь, на которую и действует естественный отбор. Однако, простейшее поведение (т.е. эндогенные факторы, влияющие на траекторию движений особи) появились задолго до формирования многоклеточности и возникновения нервной системы. Чуть позже появилось простейшее сознание (т.е. обработка афферентных потоков информации, на основе накопленного особью опыта, для корректировки поведения). Наличие, или - отсутствие сознания, является медицинским фактом, а потому, если у особи есть бессознательное состояние, то есть и сознание. Уточнять терминологию предоставим психологам, ввиду разграничений компетенций, но предупреждаю, психологи измеряют давление - не в паскалях, а силу - не в ньютонах.
На 5-ом съезде биофизиков России было показано, что поведение является компенсацией недостаточной скорости мутагенеза при действии на популяцию неблагоприятного биотического фактора. В частности, образование споры и переход  к репродуктивной форме является решением конкретной особи, и, если решение правильное, то особь оставляет плодовитое потомство, у которого имеется возможность совершенствовать поведенческие реакции. Особи, принявшие неправильное решение, элиминируются, и потому недоступны для филогенетических исследований. В состоянии споры ДНК и протоплазма находятся в инертном состоянии, и только гликаны доступны для отражения о воздействии окружающей среды посредством ограниченного гидролиза олигосахаридных молекул – это упреждающее управление, совершенное особью при переходе в состояние споры.
При переходе к жизненным формам в виде многоклеточного организма возникает потребность в координации клеточных реакций в пределах одной особи. Вольвокс способен к суммации фототаксического и гальванотаксического воздействия [6], но его считают либо колониальным, либо вторично упростившимся организмом. Первичное отсутствие нервной системы у губок  не вызывает сомнений, тем не менее, этот  организм [7] способен к скоординированной защитной реакции «чихание», которое длится 40 мин., управляется TRP-channel (который ответственен за транспорт Ca-Mg). Для свободно передвигающихся животных, взаимодействующих и с хищниками, и с жертвами, т.е. находящихся в состоянии постоянной погони, такая медлительность чревата если не полной элиминаций, то сокращением популяции, а, следовательно, уменьшением скорости накопления прогрессивных мутаций. У трихоплакса имеется древний митохондриальный геном, 6 видов соматических клеток и ооциты, т.е. наличие специализированного органа размножения не позволяет отнести его к колониальным организмам, этот организм способен к хемотаксисам, однако, если перед животным поставить задачу по выбору направления движения, то это может привести к разрыву особи (бесполому размножению). Таким образом, межклеточная передача сигнала устраняет необходимость непосредственного воздействия среды на клетку, которое может быть и травмирующим, за счет сигнальных молекул выбрасываемых в межклеточную среду. Понятно, что для межклеточной коммуникации посредством сигнальных молекул требуется снижение проницаемости наружных покровов, чтоб сигнальные вещества не растворялись в окружающем пространстве, поскольку их синтез сопряжен с энергетическими затратами. Сигнальные молекулы многоклеточного организма и их концентрации – это субъективное отражение объективной реальности.
Нервная система формируется на фоне развитой межклеточной коммуникации, за счет использования субклеточного механизма передачи сигнала – потенциала действия. Способность к формированию потенциала действия есть и у амеб, и у инфузорий, и у харовых водорослей, однако у многоклеточных животных эта способность оказалась востребованной, что и привело к эволюционному формированию книдарий, с  размерами достигающими метровой шкалы (венерин пояс и ковровая актиния) и скоростью движения около 50 мм/сек у некоторых гребневиков. Основное отличие нейрона - это его проводящие свойства, обеспечивающие связь между источником сигнала и исполнительным механизмом.  Иннексины, формирующие эфапсы, есть и у кишечнополостных, и у гребневиков. Кроме эфапсов возникают синапсы, в них нейромедиатор действует не только на постсинаптическую мембрану, но и на ближайшее клеточное окружение, переливаясь из синаптической щели (это явление получило название спилловер). В ассортименте нейромедиаторов у кишечнополостных и гребневиков имеются существенные различия, если у гребневиков  роль медиаторов выполняют нейропептиды, то у кишечнополостных - низкомолекулярные метаболиты. Атипичный низкомолекулярный метаболит может образоваться в результате изменения конформации у фермента (за счет точечных мутаций или изменения функционального состояние клетки). Формирование нейропептида более сложный эволюционный процесс, его синтез энергозатратен, скорость диффузии низкая, это и привело к эволюционному отставанию гребневиков от кишечнополостных, занявших экологические ниши и произведших прогрессивных потомков. После образования нейромедиатора требуется некоторый период времени для формирования рецептора к нему (рецепторы к глутамату разные у гребневиков и кишечнополостных), который обеспечивается взаимодействием «кандидата в нейромедиаторы» и гликанами

 
Дальнейшая эволюция нервной системы связана с формированием глии. Радиальная глия является характерным признаком иглокожих и хордовых, однако и у первичноротых конвергентно формируются глиальные элементы. У млекопитающих имеется дендритная, мобильная и ассоциированная с аксональным холмиком микроглия; 12 разновидностей олигодендроцитов[9], Шванновские клетки; протоплазматические, фиброзные, интерламелярные, радиальные, Мюллеровские, укутывающие астроциты. Такое разнообразие клеточных субпопуляций указывает на то, что структура находится под давлением дизруптивного отбора, при котором происходит распределение и специализация функций. Не удивительно, ведь вычислительные возможности клеточного сигналинга, в том числе и у нейрона, ограничены, а поведение других участников биоценоза усложняется.
   


Вероятно,  что при функционировании нервной системы используются распределенные между нейроном и глией вычисления Ранние структурные изменения, о прохождении потенциалов действия происходят в гликанах мембраны нейрона.
 
Распознать эти изменения может мобильный элемент, вроде целомоцита. 
Очевидная реакция – это адгезия целомоцита на мембране нейрона, и вызванная этим сальтоторная передача возбуждения. Если принять: скорость передачи возбуждения 0,5м/сек, размер целомоцита 50 мкм, то отрицательное приращение по времени составит 10^-5 сек.
Мало? Этого хватило, чтоб эволюционная тенденция была поддержана естественным отбором, что и привело к формированию миелиновых оболочек, которые увеличили скорость передачи возбуждения до 120м/сек, т.е. увеличили параметр в 240 раз. Возможно, не обошлось без локального выброса полиаминов [10], которые могут взаимодействовать с ацетилнейраминовой кислотой натриевых каналов, т.е. заклеивать натриевые каналы и формировать микросальтоторную передачу возбуждения, т.е. на молекулярном уровне.
 
Таким образом, при моделировании работы нервной системы желательно учитывать не только суммацию постсинаптических потенциалов и разнонаправленную потенциацию синапсов, но и механизмы синхронизации нейрональной активности за счет изменения
скорости передачи возбуждения . 
Для оценки количества каналов передачи информации в нервной системе надо обратить внимание на ассортимент молекул, имеющих структурные особенности и филогенетическую гомологию.
Во-первых,  протеины иммуноглобулиновой природы. Крысы, нокаутные по RAG1 гену. демонстрируют слабую обучаемость в лабиринте Морриса, которая купируется трансплантацией нативных лимфоцитов. [2][8]
. Расчетное количество вариантов  антигенсвязывающих центров около 300 000, но из-за «ошибок» при рекомбинации вариабельность этих молекул увеличивается. Суперсемейство иммуноглобулиновых протеинов (IgSF) экспрессируется в системе адаптивного иммунитета и в нервной системе, но поскольку нервная система более древняя, то становится понятным, из чего сформирована система адаптивного иммунитета (обладающая долговременной памятью).
Взаимодействует с IgSF семейство FcR и FcRL, они взаимодействуют с Ig, агглютинировавших гаптен и способны вызвать выброс (или - не выброс) биогенных аминов активируя ITAM-ITIM каскады, в частности – гистамин, при дегрануляции базофилов. Есть ли у этих рецепторов специфичность по гистамину, или они способствуют выбросу того амина, который находится в везикулах (будь то серотонин, дофамин, гистамин) – не ясно.
Во-вторых, это olfactory receptors OR.Это молодое семейство генов, у морских ежей не удалось вычленить OR из белков опсинового  семейства, авторы предполагают, что хемосенсорные функции распределены между несколькими группами опсинов [11]. Представительство этих генов в геноме сильно зависит от особенностей экологической ниши, в которой обитает вид[12]. Это белки родопсинового семейства (взаимодействие единичного фотона с родопсином биполярной клетки приводит формированию потенциала действия) в геноме мыши их 1200, в геноме человека 400, но это приблизительные оценки, поскольку иногда происходит активация псевдогенов. Удивительна экспрессия этих рецепторов вне обонятельного эпителия [1] 
 , вместе с другими GPCR.


Более того, удивительны изменения уровня экспрессии этих рецепторов при различных патологиях [3] [4] [5]
  , возникает вопрос, с чем они взаимодействуют? По Клоду Шеннону, прирост информации равен утраченной неопределённости, т.е. в случае обнаружения стандартного метаболита прироста информации не будет, поскольку вероятность его обнаружения равна единице. Прирост информации может быть зарегистрирован в случае изменения концентрации этого метаболита, но для этого необходимо использовать внутриклеточные декодеры, поскольку рецепторная молекула таковых не имеет.
 Есть ещё гипотетическая возможность, что синтезируются атипичные метаболиты, выполняющие сигнальную роль при изменении функционального состояния клетки до стадии конформационных изменений в структуре фермента (рН, ионный состав цитоплазмы, белок-белковые взаимодействия). Как бы то ни было, но можно предположить семейство физиологически активных вещества действующих на GPCR, в нашем случае на OR.
В-третьих, это лектины. Лектины представляют собой полифилетическую группу белков связывающихся с олигосахаридами. Примечательность этой группы в том, что в зависимости от степени гидролиза олигосахаридов лектин может связаться, а может и не связаться с олигомером. Т.е. здесь опять проявляется феномен упреждающего управления, осуществленного клеткой при синтезе гликана.
Заключение.
При конструировании аэропланов инженеры заимствовали профиль сечения крыла птицы. Нам не нужно, чтоб самолет махал крыльями, достаточно того что он летает. Системы искусственного интеллекта, увы, оставляют желать лучшего, и я не уверен, что при конструировании выбрали именно «профиль сечения крыла», а не что-то другое. Возможно, именно циклы реверберации возбуждения являются составной частью когов, постулированных К.В. Анохиным. К сожалению, моих скромных сил не хватит, для предоставления подробной онтологии о взаимосвязях в нервной системе, сообщил о наиболее значимом, с моей субъективной точки зрения. Но  онтология нужна, поскольку естественный интеллект это объективная реальность доступная для изучения, а инженеры – пусть выбирают, в свободном творческом процессе, было бы из чего, но главное – чтоб работало.
 
К сожалению, в модели Генри Маркрама феномены, известные для живого мозга, не работают. Так, постстимульная электрофизиологическая активность затухает через 160 миллисекунд, а расположение нерестилища угри, лососи и белуги помнят десятилетиями.   В модели Г.Маркрама нет интерфейса с физиологическим аналогом ПЗУ и механизма селекции значимых и незначимых стимулов.

 Список литературы
.1. Abaffy Tatjana / Journal of Pharmacogenomics & Pharmacoproteomics 2015 6: 152. doi:10.4172/2153-0645.1000152 «Human Olfactory Receptors Expression and Their Role in Non-Olfactory Tissues »
2. Edgardo Castro-Pérez et al /Neural Plasticity Volume 2016 (2016), Article ID 1752176, 19 pages «Identification and Characterization of the V(D)J Recombination Activating Gene 1 in Long-Term Memory of Context Fear Conditioning»
3. Garcia-Esparcia Paula et al/ Journal of Neuropathology & Experimental Neurology, Volume 72, Issue 6, 1 June 2013, Pages 524–539 «Functional Genomics Reveals Dysregulation of Cortical Olfactory Receptors in Parkinson Disease: Novel Putative Chemoreceptors in the Human Brain»
4. Garcia-Esparcia Paula / Journal of Neuropathology & Experimental Neurology, Volume 72, Issue 6, 1 June 2013, Pages 524–53  «Functional Genomics Reveals Dysregulation of Cortical Olfactory Receptors in Parkinson Disease: Novel Putative Chemoreceptors in the Human Brain»
5. Isidro et al  Ferrer /  Front Aging Neurosci. 2016; 8: 163. «Olfactory Receptors in Non-Chemosensory Organs: The Nervous System in Health and Disease»
6. Hayashi Y, Sugawara K. / Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys. 2014 Apr;89(4):042714. Epub 2014 Apr 24. «Simultaneous coupling of phototaxis and electrotaxis in Volvox algae».
.7. Ludeman Danielle A, et al / Evol Biol. 2014; 14: 3. «Evolutionary origins of sensation in metazoans: functional evidence for a new sensory organ in sponges»
8. Marong Fang et al /Behavioural Brain Research Volume 236, 1 January 2013, Pages 200-209 «Contribution of Rag1 to spatial memory ability in rats»
9. Marques S et al / Science. 2016 Jun 10;352(6291):1326-1329. «Oligodendrocyte heterogeneity in the mouse juvenile and adult central nervous system»
10. Serguei N. Skatchkov et al / America Psychiatric Clinics of North America Volume 37, Issue 4, Pages 653-678 (December 2014) «The Role of Glia in Stress Polyamines and Brain Disorders»
11. Raible Florian et al /Developmental Biology Volume 300, Issue 1, 1 December 2006, Pages 461-47 « Opsins and clusters of sensory G-protein-coupled receptors in the sea urchin genome
12. Yoshihito Niimura /Genome Biology and Evolution, Volume 1, 1 January 2009, Pages 34–44 «On the Origin and Evolution of Vertebrate Olfactory Receptor Genes: Comparative Genome Analysis Among 23 Chordate Species»

Оффлайн mss

  • Участник форума
  • Сообщений: 111
    • Просмотр профиля
Re: [s]Искусственный[/s] Естественный интеллект.
« Ответ #1 : Январь 25, 2018, 23:12:56 »
А собственно что Вас встревожило? В чём вопрос?

Оффлайн Vladimirkox

  • Участник форума
  • Сообщений: 589
    • Просмотр профиля
Re: [s]Искусственный[/s] Естественный интеллект.
« Ответ #2 : Январь 26, 2018, 23:00:22 »
А собственно что Вас встревожило? В чём вопрос?
Я не знаю, что является лигандами обонятельных рецепторов экспрессируемых в коре.
От исследовательского центра Рокфеллера было сообщение, что иногда клетка способна к экспрессии двух специфичностей обонятельных рецепторов, обычно - одна клетка один рецептор, а как со специфичностью экспрессии обстоят дела в коре головного мозга? А в лимфоцитах? Есть ли признаки клональной селекции как по TCR?