Текст книги "Нейроинженерия и нейротехнологии"

Глава 3. Основы теории информационно-коммутационного устройства головного мозга человека как новый информационный научно-методологический подход к нейроинженерии, к разработке и созданию нейротехнологий

В наших предыдущих монографиях (Брюховецкий, 2014; Bryukhovetskiy, 2015) и рецензируемых научных публикациях на тему информационно-коммутационного устройства мозга человека, вышедших не так давно в свет в России и в США (Брюховецкий, 2014; Bryukhovetskiy, 2015, 2016; Брюховецкий, Брусиловский, 2021), уже подробно обсуждалась наша альтернативная авторская точка зрения на информационное устройство головного мозга (ГМ) человека. Но если вы незнакомы с этими исследованиями и нашей работой или вам что-то осталось неясно после ознакомления с ними, то в этой главе будет предпринята очередная попытка донести до пытливых читателей наши нестандартные и отчасти ортодоксальные научные взгляды на эту проблему, но уже с позиций 2021 г., т.е. спустя уже достаточное время после их первой публикации. Ортодоксальными мы их называем потому, что они глобально противоречат общепринятым и общепризнанным неврологическим канонам, существующим в нейронауках, традиционным взглядам на устройство головного мозга человека. Мы отошли от стандартного и привычного анатомо-морфофункционального изложения устройства мозга, а представили авторский и сугубо информационно-коммутационный взгляд на устройство мозга человека. Попытаемся еще раз представить и дополнительно пояснить предложенную нами теорию или, точнее, гипотезу информационно-коммутационного устройства головного (ГМ) и спинного (СМ) мозга и показать ее основные отличия от современных системных морфофункциональных представлений о строении и принципах работы головного мозга человека, доминирующих в современных нейронауках во всем мире. Полагаем, что эти знания будут интересны и важны нашему читателю для дальнейшего понимания и осмысления научного материала последующих глав этой книги. Надеемся, что после наших подробных объяснений и иллюстраций своего научного видения обсуждаемого предмета читателю и даже отдельным нейроученым будет не так сложно разобраться в предлагаемых нами инновационных подходах к нейроинженерии и к нейротехнологиям, описываемых в последующих главах.

Быть может, после прочтения этой главы вы отложите эту книгу как чтиво, недостойное вашего внимания, а может быть – и мы на это надеемся – вы заинтересуетесь нашими изысканиями, и сами продолжите думать и работать в этом направлении, и пойдете дальше нас в анализе представленных предположений и объяснении экспериментальных фактов. Сегодня, по прошествии более 9 лет от начала наших первых публикаций этих научных представлений об информационном устройстве мозга человека и получения нами целого ряда убедительных и объективных экспериментальных доказательств предлагаемой научной теории, при наличии положительных отзывов целого ряда ведущих мировых экспертов, она уже не кажется настолько ортодоксальной и вызывающей, как нам это представлялось тогда, в 2012—2014 гг. В то время она вызвала крайне противоречивое отношение разных ученых к высказанным в ней научным предположениям и гипотетическим утверждениям, спектр оценок которых широко колебался от полного принятия ее положений до полного их отрицания и осуждения. Решающим для автора этой гипотезы стало научное мнение двух крупных ученых с мировым именем: русского ученого, чл.-корр. РАН, проф., д.м. н. Вадима Сергеевича Репина из г. Москвы и американского ученого, проф. Robert Nicht-Nielsen из Калифорнийского университета (Сан-Диего), которые дали этой теории официальную путевку в жизнь, написав блестящие и очень наукоемкие отзывы о ней.

Сегодня часть наших ранних взглядов на устройство мозга человека серьезно трансформировалась под напором собственных экспериментальных и научных фактов, а другие наши представления просто отошли на второй план, т.к. стали неактуальны для нас и мы практически не занимались их развитием. Поэтому в этой главе книги будут представлены только те основные положения предлагаемой унифицированной информационно-коммутационной теории устройства мозга человека, которые были проверены временем и нашим экспериментом.

В итоге нами была предложена и подробно описана универсальная блок-схема информационного устройства головного мозга, а точнее наше видение того, как мы ее себе представляем в настоящее время. Также мы доработали и усовершенствовали предложенные нами основные информационные принципы работы головного мозга, которые, на наш взгляд, логично вытекают из предложенной нами информационной концепции его функционирования и схемы его устройства. Возможно, именно предложенная блок-схема информационного устройства головного мозга и постулирование информационных принципов его работы смогут стать отправными точками дальнейшего научного роста и перспективного развития современной нейроинженерии и стать основой разработки и создания новых нейротехнологий по реставрации и биоуправлению мозгом, созданию технологий нейроинтерфейса, а также позволят выработать основополагающие технологические рекомендации для разработки и создания новых архитектур природоподобных вычислительных систем и искусственного интеллекта. А может быть, мы заблуждаемся и часть наших научных изысканий ошибочна, но только время и дальнейшая работа в этом направлении дадут ответ на вопрос, насколько мы правы в своих научных догадках и фундаментальных предположениях. В любом случае ничего не бывает бесполезным! Эта гипотеза информационно-коммутационного устройства мозга млекопитающих и человека есть другое, альтернативное мнение по поводу устройства движения биологической информации в мозге и кибернетические принципы работы головного мозга человека, и она имеет право на существование в условиях демократических свобод в науке и обществе.

Прежде чем говорить о новых или, точнее, информационных принципах устройства и работы головного мозга человека, давайте, во-первых, еще раз уточним основные определения, содержания понятий и существующие представления современной мировой морфофункциональной системной научной парадигмы об устройстве и принципах работы головного мозга человека и млекопитающих, бытующие в современных нейронауках. Во-вторых, давайте обратим внимание, уважаемые читатели, на основные научные догмы, многолетние научные аксиомы (положения, не требующие доказательства) и существующие конвенциональные теоретические установки о механизмах работы мозга, сформировавшиеся к концу второго и началу третьего десятилетия ХХI в. в мировой клинической неврологии и фундаментальных нейронауках.

Впервые мы систематизировали основные существующие мировые научные представления об устройстве мозга человека в 2014 г. в рамках опубликованной авторской теории информационно-коммутационного устройства мозга и принципов работы мозга (Брюховецкий, 2014), а в этой главе мы очень коротко, почти телеграфно попытаемся представить обобщенный и собирательный портрет всех имеющихся научных представлений и догм в рамках системной научной морфофункциональной парадигмы (образа научных мыслей), доминирующей в современной неврологии и нейронауках уже более 100 лет. Еще раз подчеркнем, что мы не обсуждаем анатомическое строение и физиологические процессы, происходящие в головном мозге человека, а говорим об информационных принципах его работы и физических и биохимических основах его функционирования.

В настоящее время все существующие в мире конвенциональные научные представления об устройстве и принципах работы головного мозга человека и млекопитающих в общем виде можно сформулировать в виде 10 фундаментальных положений современной научной теории устройства головного мозга человека:

1. Головной мозг представляет собой мультиуровневую многофункциональную центральную нервную систему (ЦНС) организма человека и млекопитающих, предназначенную для приема, передачи, обработки (анализа и синтеза) и хранения информации, поступающей в него от органов, систем и окружающей среды, которая осуществляет регуляцию и поддержание гомеостаза внутри организма, а также способствует выживанию и адаптации организма человека и животных и обеспечивает их в постоянно меняющихся условиях воздействия экстремальных факторов внешней среды (Ухтомский, 1978; Хомская, 1987; Карлов, 2002; Штульман, Левин, 2008; Markram, проект Blue Brain, 2009; проект Connectom, 2005).

2. Выделяют следующие системные морфофункциональные уровни центральной нервной системы и всего головного мозга: геномный, транскриптомный, протеомный, метаболомный, уровень синапсов, уровень клетки, уровень тканевых микросхем, уровень регионов мозга, уровень коннективности, уровень целого мозга, когнитивный (Human Brain Project, 2012).

3. Нервные клетки (нейроны) головного мозга являются основными информационными структурно-функциональными единицами центральной нервной системы (ЦНС) головного мозга, которые путем соединения между собой с помощью большого количества синапсов (специализированных межклеточных контактов) формируют нейрональные сети (Markram et al., 2005), являющиеся морфологическим субстратом для образования функциональных систем головного мозга (Анохин, 1992; Судаков, 2012). Нейроны, организованные в головном мозге в нейрональные сети, имеют строгую топическую локализацию и функциональную специализацию (моторные, зрительные, проприорецептивные и т.д.) в ЦНС и не восстанавливаются при повреждении (проект Brain Initiation, 2013).

4. Информация внутри нейрона передается путем электрической пакетно-импульсной передачи по перехватам Ранвье его аксона, а между нейронами информация передается химическим путем через нейромедиаторы, факторы роста, нейротрансмиттеры (Хомская, 1987; Сандригайло, 1978; Андрус, 2013; Дуус, 1996). Нейроанатомические структуры, соединяющие нейроны между собой, называются синапсами и служат основным морфологическим субстратом формирования нейронных сетей (Markram, проект Blue Brain, 2009; проект Connectom, 2005).

5. Нейрональные сети головного мозга представляют собой основные биоинформационные структуры головного мозга, состоящие из нейронов и синапсов, обеспечивающие выполнение основных функций жизнеобеспечения организма млекопитающего и человека, записи и хранение памяти, а также выполнение когнитивных функций и интеллектуально-мнестической деятельности (Hecht-Nielsen, 2003; Baev, 2007). Церебральная кора может быть рассмотрена как информационная система, состоящая из иерархических групп нейральных сетей (Sutton, Strangman, 2003).

6. Головной мозг в целом является многослойной мультиуровневой нейрональной сетью (Favorov et al., 2003; Zemel, Mozer, 2001), обеспечивающей получение, обработку и хранение информации путем распределения ее равномерно по всем нейронам мозга на основе голографического принципа (Pribram, 1967; Судаков, 2010—2012). При этом головной мозг человека сам может представлять собой голограмму, способную формировать различные функциональные системы, направленные на удовлетворение потребностей организма и получение полезного приспособительного результата (Анохин, 1996; Судаков, 1996—2012; Давыдовская, 2012).

7. Память является одной из основных функций головного мозга, и она равномерно распределена по всем нервным клеткам коры головного мозга, а также в подкорковых узлах и хранится в них непосредственно на белковых и геномных сетях нейронов (Routtenberg, 2013), что и позволяет записать, сохранить и воспроизвести информацию в каждом участке этой многослойной нейрональной сети (Taylor N.R., Taylor J.G., 2000; Kandel, 2004). Основным субстратом головного мозга, отвечающим за память, является гиппокамп, активация которого позволяет добиться создания ложных воспоминаний путем оптогенетической манипуляции с клетками памяти, несущими энграммы, в гиппокампе (Ramirez et al., 2013).

8. Морфофункциональные системы головного мозга на базе нейросетей обеспечивают функциональную корковую нейродинамическую интеграцию (Cauller, 2003; Taylor, 2007; Capolupo et al., 2013) различных регионов и мозговых образований мозга (полушарий, долей, извилин и т.д.), что проявляется на уровне всего мозга общей биоэлектрической активностью, осцилляционными процессами (Başar et al., 2001) и магнитоэнцефалографическими проявлениями работы головного мозга.

9. Нейродинамическая интеграция формирует нейросетевые когнитивные функции коры мозга (Neftci еt al., 2013) на принципах свободной энергии (Friston et al., 2012). Восприятие и мышление – это тоже сетевые функции сотрудничества ряда областей головного мозга, постоянно адаптирующихся в соответствии с решаемой задачей, собственными ресурсами головного мозга и биологическими ограничениями (Just, Varma, 2007).

10. Обработка информации происходит непосредственно в коре головного мозга человека и млекопитающих на уровне нейральных кодов (Natarajan et al., 2008; Freeman, 2007, 2010) путем активации мембранных токов нейронов коры (Reimann et al., 2013), а также взаимодействия различных клеточных уровней коры одновременно (Bruno et al., 2013), что и проявляется когнитивными функциями мозга. В основе обработки информации головного мозга лежат квантовые механизмы формирования сознания (Beck, Eccles, 1992; Jibu, Yasue, 1995; Czarnecki, 2009; Keppler, 2013) и динамика нейроконнектомности коры головного мозга (Roy, 2012; Leon et al., 2013).

Как-то так в общих чертах можно суммировать все существующие современные научные знания о мозге – или приблизительно так можно презентовать парадигму современной мировой фундаментальной нейронауки, современной теоретической неврологии и глобальное понимание устройства мозга ведущими мировыми нейробиологами, нейроучеными и нейрокомпьютерными профессионалами. Аналогичного мнения придерживаются математики и инженеры, занимающиеся изучением принципов работы головного мозга. Это мнение в полной мере разделяют сторонники социально активной нейрообщественности и популяризаторы нейронауки. Именно эти принципы были положены в основу разработки и создания всех современных глобальных научных нейропроектов, математических и нейробиологических моделей головного мозга, которые пока, однако, не привели к тем результатам, которых от них ждали их разработчики. Неэффективность математических моделей искусственного мозга выглядит довольно странно, т.к. современные математические модели виртуального головного мозга имеют абсолютно технологически сравнимое с биологическим мозгом количество нейронов и синапсов в своих нейрональных сетях. По-видимому, основная проблема неэффективности всех существующих математических моделей искусственного мозга кроется не в недостаточности количества нейронов и синапсов между ними в созданных образцах, а в проблеме их наращивания, в неверном понимании информационного устройства мозга и форм информационного взаимодействия основных нейроморфофункциональных образований внутри мозга.

В чем стратегическая причина основных неудач в изучении головного мозга? Почему до сих пор не разработано и не создано ни одной рабочей модели искусственного головного мозга млекопитающих и человека? Быть может, нейроученые чрезмерно все усложняют и убеждают себя в том, что человек не может понять устройство собственного мозга? Возможно, что вся армия мировых нейроученых не видит чего-то очень простого, банального и очевидного. Неврологи и психиатры так часто повторяют известную догму о том, что мозг думает, что даже не пытаются усомниться в ее истинности, хотя прекрасно понимают, что скорость передачи информации в нервной ткани не может даже близко сравниться со скоростью течения мыслей у человека, когда человек думает об этом. Возможно, что у части нейроспециалистов замылился глаз на то, что лежит на поверхности и «просто не вызывает сомнения» в своей истинности и объективности, но они продолжают углубляться в новые научные пласты теории и эксперимента и копают дальше, очень глубоко и фундаментально. Поэтому то, что понятно и лежит на поверхности, к сожалению, зачастую не замечается, да и не может быть замечено из-за своей очевидности.

Мы предлагаем сделать небольшую ревизию устоявшихся научных представлений об устройстве мозга и по-новому посмотреть на информационные функции хорошо известных нейроанатомических образований, имеющихся в голове человека и млекопитающих (мозговые оболочки головного мозга, ликворные пространства, да и сам ликвор). То есть оценить их функции не с позиции нейроанатома, морфолога, клинического невролога и психиатра, а с позиции «невролога-теоретика» (по аналогии с физиками-теоретиками) и существующей теории информации и информациологии, а также показать роль этих образований в информационно-коммутационном устройстве головного мозга.

Как нам представляется, не располагая информационными понятиями и определениями теории информации и информациологии, наши выдающиеся предшественники – известные морфологи, нейрофизиологи и неврологи – основные функции многих т.н. вспомогательных структур в голове человека и млекопитающих (оболочек мозга, пахионовых грануляций, ликвора, черепа и т.д.) расценивали только как механические (опорное, защитное) или физиологические (секреторное, экскреторное, регуляторное, питательное и т.д.) приспособления для функционирования головного мозга в голове млекопитающих и человека. Например, ликвор (спинномозговая жидкость) старыми классическими неврологами считался исключительно «мочой мозга», т.е. биологической жидкостью, с которой удаляются все шлаки и отработанные вещества в результате функционирования клеток нервной ткани мозга. Паутинная оболочка с анатомических и функциональных позиций, по мнению большинства нейроанатомов, выступает основным амортизатором для головного мозга, который не позволяет ему ударяться о кости черепа при ходьбе, прыжках и беге. Роль пахионовых грануляций в голове человека морфологам вообще до сих пор неясна и непонятна. До настоящего времени не существует логичного объяснения того факта, почему головной мозг человека испещрен бороздами и извилинами. На этот счет «старые» неврологи в шутку говорили, что извилины и борозды появились на поверхности головного мозга человека в таком количестве после того, как Создатель пытался запихнуть его в черепную коробку homo sapienses, а он туда катастрофически не помещался из-за своих больших размеров. Но «в каждой шутке есть доля шутки, а остальное все правда» (русская пословица). Действительно, соотношение размеров головного мозга человека и размеров его тела является самым большим в природе среди всех млекопитающих. Но с позиций информациологии морфологи и нейроанатомы даже не могли представить себе всю гениальность замысла Создателя и потрясающую гармоничность и простоту воплощения информационных постулатов, реализованных в головном мозге и голове человека нашим Творцом (Богом, Природой или Эволюцией – кому как больше нравится). Они не могли предположить, что главной задачей ликвора с информационных позиций является то, что спиномозговая жидкость – это «глобальная информационная шина» для суперэкономичного энергетического трансфера и коммутации информации над головным мозгом, где, собственно, и разворачиваются основные мыслительные и интеллектуально-мнестические процессы высшей нервной деятельности (ВНД) человека, а в желудочках мозга ликвор очищается от информации путем ее форматирования. Наиболее вероятно, что пахионовые грануляции возникают в головном мозге ребенка на 5—7-м годах его жизни как фундаментальная основа и следствие формирования безусловных рефлексов для обеспечения автоматизма нашего жизнеобеспечения (ходьбы, кормления, выделения и т.д.). Но давайте все накопленные данные начнем анализировать и систематизировать с позиций современной информациологии и попытаемся разложить имеющиеся данные по их информационной значимости и по порядку!

Современная методология системного подхода в нейронауках не позволяла посмотреть по-другому, альтернативно, на устройство мозга. И это ограничение методологии системного подхода с его «графами логической структуры» и «деревьями целей» мешало развитию научного мировоззрения в других науках. Поэтому в математике и физике был применен информационный подход (ИП) как новая методология исследований в современной науке. Принцип ИП заключается в том, что сначала производятся анализ и синтез не свойств вещей, предметов или их элементов, а отношений внутри них и их отношений с внешним окружающим миром. После классификации внутренних отношений свойств и их внешних отношений по признакам последних, анализируются и синтезируются свойства на базе (относительной) информации. При этом под термином информация понимают фундаментальные отношения (полей, спинов, их следов и т.д.), проявляющиеся колебаниями (относящихся) частиц, частотами, электронами, фотонами, резонансами, осцилляциями, мгновенными излучениями. Информация проявляется электромагнитными, гравитационными и торсионными (спиновыми) полями. ИП утверждает, что трансфер информации невозможен без конкретного материального носителя и на каждом информационном уровне он свой!

Мы предлагаем еще раз задуматься над существующими классическими представлениями о головном мозге, которые уже бытуют более 100 лет – со времен провозглашения их нобелевским лауреатом Рамоном-и-Кахалем. Далее, как нам кажется, будет правильно критически оценить наши успехи и недостатки в нейроисследованиях последнего времени и обсудить определенные неточность и некорректность формулировок существующих понятий в мировой теоретической неврологии. Также необходимо выявить методологические и технологические неточности и погрешности, имеющиеся, на наш взгляд, в современной парадигме нейронауки. Это нам позволит критически оценить результаты предыдущих этапов исследований, предложить альтернативный взгляд на информационные процессы в мозге и сформулировать его в виде новой, продвинутой парадигмы информационно-коммутационной теории устройства и работы мозга.

Итак, приступим к ревизии наших современных неврологических догм и аксиом об устройстве мозга. Во-первых, существующая в неврологии догма о том, что нейрон есть «наше все» в головном мозге и что именно он является главной информационно-коммутационной единицей мозга, скорее всего, ошибочна. Нейрон не может являться основной информационной единицей головного мозга, т.к. сам по себе он представляет только соматическую клетку нервной ткани с несколькими короткими (дендритами) и одним длинным (аксоном) отростками. По-видимому, традиционные представления о том, что нейрон есть основная рабочая информационная лошадка головного мозга, недостаточно корректно отражают суть информационных отношений в головном мозге. Очевидно, что нейрональная клетка является самой большой клеткой в нервной ткани и важной структурной морфологической единицей нервной ткани мозга, но нейрон не может претендовать на главенствующее место в информационном континууме процессов головного мозга, т.к. до сих пор не получено убедительных доказательств его изолированной индивидуальной значимости в глобальных информационных процессах мозга. Математическое моделирование и техническая реализация нейросетей из отдельных нейронов убедительно доказывают его низкую функциональность в информационно-коммутационных процессах головного мозга. Нейрон и нейрональные сети не могут существовать изолированно, без своего тканевого микроокружения, но именно оно и формирует их коммуникационные способности и информационные возможности нервной ткани. Мы отводим тканевому микроокружению нейрона механические, опорные и питательные, антивоспалительные функции и абсолютно не видим их информационной значимости в глобальных коммутационных процессах нервной ткани. На самом деле сегодня стало очевидно, что только сочетанные комбинаторные возможности различных клеточных систем нервной ткани (астроцитов, олигодендроцитов, микроглии, синапсов, сосудистых клеток и т.д.) с нейронами позволяют нейрону адекватно осуществлять передачу информации. Эту мысль можно сформулировать так: «Нейроны без микроокружения как армия без крепкого тыла». А армия без тыла обречена на поражение. Главной задачей соматической клетки под названием «нейрон» является трансфер пакетно-импульсной информации на большие и малые расстояния в центральной и периферической нервных системах, т.е. в первую очередь это сохранение, модуляция, транспорт (перенос) информации и ее коммутация между различными отделами и структурами головного мозга.

Другим аспектом нейроисследований, требующим ревизии, являются существующие технические и технологические ограничения изучения нейрона и нейронных сетей. Так, сегодня технически невозможно выделить одну-единственную нейрональную клетку, чтобы структурировать все ее информационные уровни и сопоставить их с ее функциями. Именно поэтому большинство исследователей начинают говорить о нейронных сетях, белковых сетях, геномных сетях нейронов и т. д. На практике все выглядит гораздо сложнее. Мы путаемся в геномных, протеомных и нейральных сетях, не видя их практической реализации. Нейронных сетей в природе в чистом виде не существует, а имеются определенные информационно-коммутационные комплексы, или, точнее, информационно-коммутационные модули (ИКМ) нервной ткани (НТ) (рис. 25), состоящие из разных клеточных систем, формирующих нервную ткань (нейроны различных типов, нейроглиальные клетки, фибробласты, эндотелиоциты, сосуды, синапсы, волокна и т.д.) и направленно передающих информацию между различными участками головного мозга. При этом структура и функции клеток в ИКМ НТ в норме и при нервных заболеваниях очень различаются. Поэтому выделять в них только изолированные нейроны или нейрональные сети, а затем оценить их информационные уровни сегодня практически невозможно (да и не нужно!), и надо честно признать, что эта методология достаточно надуманна. Эти технические ограничения нейроисследований связаны в первую очередь с технологическими трудностями анализа одного нейрона современными методами геномной и постгеномной диагностики исследований соматических клеток и с еще целым рядом формальных и количественных ограничений существующих биотехнологий в исследованиях клеток мозга. Чтобы было более понятно то, о чем мы говорим, поясним это более подробно. Все существующие данные об информационной структуре нейрона получены на изолированных культурах нервных клеток. Чтобы получить подобную культуру нервных клеток, необходимо селективно выделить нейроны, которые перед этим нужно достаточно долго (7—14 дней) культивировать in vitro. В итоге полученная культура нервных клеток по своей биологической структуре практически не имеет никакого отношения к первичной клеточной структуре нервной ткани головного мозга.

Другое ограничение наших возможностей в нейроисследованиях нейронов заложено в самой технологии их геномного и постгеномного картирования и профилирования. Чтобы сделать полное генетическое картирование и профилирование всей ДНК нервной клетки на современном этапе развития технологий секвенирования и ПЦР-диагностики, нужно иметь для исследования не менее миллиона нейрональных клеток, из которых и будет получен требуемый материал для ДНК-анализа.

Рис. 25. Информационно-коммутационный модуль (ИКМ) нервной ткани (НТ) – это системообразующая и коммуникационно-организующая информационная единица головного мозга человека, представленная саморегулируемой мультиуровневой информационной структурой нервной ткани, морфоспецифичной ее территориальному расположению в головном мозге. а – информационно-коммутационный модуль в норме,

b – информационно-коммутационный модуль при боковом амиотрофическом склерозе

Разрешающие способности полнотранскриптомного анализа по исследованию экспрессии генов нервной клетки обеспечивают его проведение только при наличии исследуемых нервных клеток в минимальном количестве образца 2—2,5 млн. Картирование и профилирование протеома клетки может быть проведено только при наличии определенного количества (не менее 2 млн) исследуемых нейрональных клеток. Стандартный анализ метаболома нейронов в виде анализа уровня активности радиоактивной глюкозы нервных клеток начинается вообще с десятков миллионов клеточных систем нервной ткани. Для исследования их метаболизма изучается распределение радиоактивной глюкозы при ПЭТ-исследовании головного мозга. Технически этот процесс регистрирует активность метаболизма достаточно большого участка (не менее 3 мм²), что будет соответствовать не только нескольким миллионам нейронов, но и достаточно большому количеству различных клеток нервной ткани (нейроглии, сосудистых клеток, фибробластов, синапсов и т.д.) – не менее 10 млн. Аналогичная ситуация складывается при исследовании магнитно-полевого уровня нейронов при МРТ-анализе головного мозга, где минимальная величина анализируемого визуального объема намагниченной нервной ткани составляет 1 пиксель, что равно 6 вокселям объема, или объему нервной ткани в 3 мм³, что составляет около 2 млн различных клеток нейротканевого субстрата. Магнитоэнцефалография также неспособна оценить электромагнитные характеристики одной нервной клетки, а может достаточно точно локализовать и описать магнитом участка ткани не менее 10 мм³. Эти сугубо количественные расчеты позволяют утверждать, что на сегодняшнем уровне развития науки мы можем говорить лишь об информационных уровнях исследования определенных участков нервной ткани, состоящих из целого набора стандартных клеточных элементов. Это обстоятельство нужно учитывать при нашем информационном анализе результатов нейроисследований.

Таким образом, при изучении информационных отношений в мозге нужно говорить не об отдельном нейроне как его основной информационной единице или его нейронных сетях, а об информационно-коммутационных модулях (ИКМ) нервной ткани (НТ), способных осуществлять коммутационные связи в головном мозге. Модуль нервной ткани, способный осуществлять коммутацию информации, как мы уже отмечали, представляет собой комплекс базовых элементов нервной ткани: различных типов нейронов (моторных, сенсорных, проприорециптивных и т.д.), олигодендроцитов, астроцитов, клеток микроглии, сосудистого этипелия, мышечной и фиброзной стенок сосудов (артерий, артериол, вен, венул, венозных синусов и т.д.), аксональных нервных волокон, дендритов, волокон автономной нервной системы, синапсов. Именно этот нейротканевой ИКМ, а не один нейрон, осуществляет основную коммутационную функцию маршрутизации информации в нервной ткани, обеспечивая предпочтительное направление и интенсивность передаваемой информации. Именно определенные ИКМ нервной ткани выполняют функции рецепции, передачи и направления информации, образуя информационные линии и каналы (рис. 26). Синапсы между нейронами действительно позволяют формировать нейрональные сети, но в этих сетях кроме синапсов огромную роль играют и другие вспомогательные структуры (клетки нейроглии, эндотелия и эпителия сосудов, фибробластные клетки соединительной ткани, нервные волокна и т.д.).