Science for Education Today, 2024, Т. 14, № 3, С. 89–112
© Трофимов В. М., 2024
УДК: 
612.82+37.015.31+808.5+316.77

Устойчивая динамика нейронных связей: новая концепция появления когнитивности

Трофимов В. М. 1 (Краснодар, Россия)
1 Кубанский государственный технологический университет
Полный текст (свободный доступ) — Скачан 234 раз(а)
Аннотация: 

Проблема и цель. Проблема описания когнитивности как результата биологической эволюции нейронных процессов в головном мозге особенно трудна из-за необходимости привлечения целого комплекса наук и накопленных в них компетенций. Цель работы – выявить и обосновать такую динамику процессов взаимодействия в нейронной сети головного мозга, которая объясняет их высокую интенсивность и максимальную устойчивость в полосе физических ограничений существования белковых тел. Важный аспект этой цели – необходимость обосновать этапы биологической эволюции, ведущей к возникновению когнитивности (mind).
Методология. В работе применялись, главным образом, эвристические методы: аналогия, гипотетико-дедуктивный метод, моделирование и мысленный эксперимент. В аналогии привлекались точные результаты теории турбулентности, полученные из вариационного принципа. В моделировании использовались идеи метода подобия и размерностей, а также гидродинамического ламинарно-турбулентного перехода. В гипотетико-дедуктивном методе использовались идеи эволюционного метода происхождения видов.
Результаты. Автором сформулирована и обоснована концепция динамики высокоинтенсивных и максимально устойчивых процессов взаимодействия нейронов головного мозга. Главными результатами являются: выявленная аналогия между информационными процессами в живой и неживой природе с обоснованным общим ключом для их понимания; в рамках гидродинамической аналогии впервые предложена континуальная модель среды нейронных взаимодействий и обоснованы стадии эволюции нервной сети; сформулирована гипотеза перехода к когнитивности как следствие биологической эволюции нейронной сети.
Заключение. Принцип устойчивой динамики позволяет рассматривать с единой точки зрения когнитивные процессы от элементарных актов когнитивности до появления рефлексии в целом как акта сознания.

Ключевые слова: 

появление когнитивности; концепция; коннектом; нейронные связи; устойчивость; динамика процессов; биологическая эволюция

Библиографическая ссылка:
Трофимов В. М. Устойчивая динамика нейронных связей: новая концепция появления когнитивности // Science for Education Today. – 2024. – № 3. – С. 89–112. DOI: http://dx.doi.org/10.15293/2658-6762.2403.05
Список литературы: 
  1. Betzel R. F., Faskowitz J., Sporns O. Living on the edge: network neuroscience beyond nodes // Trends in Cognitive Sciences. – 2023. – Vol. 27 (11). – P. 1068–1084. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tics.2023.08.009
  2. Chen H., Yang A., Huang W., Du L., Liu B., Lv K., Luan J., Hu P., Shmuel A., Shu N., Ma G. Associations of quantitative susceptibility mapping with cortical atrophy and brain connectome in Alzheimer's disease: A multi-parametric study // NeuroImage. – 2024. – Vol. 290. – P. 120555. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2024.120555
  3. Ciarrusta J., Christiaens D., Fitzgibbon S. P., Dimitrova R., Hutter J., Hughes E., Duff E., Price A. N., Cordero-Grande L., Tournier J.-D., Rueckert D., Hajnal J. V., Arichi T., McAlonan G., Edwards A. D., Dafnis Batalle D. The developing brain structural and functional connectome fingerprint // Developmental Cognitive Neuroscience. – 2022. – Vol. 55. – P. 101117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dcn.2022.101117
  4. Delgado-García J. M. Cajal and the Conceptual Weakness of Neural Sciences // Frontiers in Neuroanatomy. – 2015. – Vol. 9. – P. 128. DOI: https://doi.org/10.3389/fnana.2015.00128     
  5. Ghosh S., Raj A., Nagarajan S. S. A joint subspace mapping between structural and functional brain connectomes // NeuroImage. – 2023. – Vol. 272. – P. 119975. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2023.119975  
  6. Giusti C., Ghrist R., Bassett D. S. Two’s company, three (or more) is a simplex // Journal of Computational Neuroscience. – 2016. – Vol. 41 (1). – P. 1–14. DOI:  https://doi.org/10.1007/s10827-016-0608-6
  7. HongY., Cornea E., Girault J.B., Bagonis M., Foster M., Kim S. H., Prieto J. C., Chen H., Gao W., Styner M. A., Gilmore J. H. Structural and functional connectome relationships in early childhood // Developmental Cognitive Neuroscience. – 2023. – Vol. 64. – P. 101314. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dcn.2023.101314
  8. Kolk S.M., Rakic P. Development of prefrontal cortex // Neuropsychopharmacology. – 2022. – Vol. 47 (1). – P. 41–57. DOI: https://doi.org/10.1038/s41386-021-01137-9
  9. Kupfermann I. V., Castellucci H., Pinsker H., Kandel E. R. Neuronal correlates of habituation and dishabituation of the gill-withdrawalreflex in Aplysia // Science. – 1970. – Vol. 167. – P. 1743–1745. DOI: https://doi.org/10.1126/science.167.3926.1743 URL: https://www.science.org/doi/10.1126/science.167.3926.1743

10.Li Q., Yue J., Sun J., Chen S., Liu S., Li Z., Xin Y., Hu T. Frontier Development and Insights of International Educational Science Research in the journals Nature and Science: a Systematic Literature Review over 40 Years // Science & Education. – 2024. – P. 1–29. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s11191-024-00509-z

11.Mansour L. S., Di Biase M. A., Smith R. E., Zalesky A., Seguin C. Connectomes for 40,000 UK Biobank participants: A multi-modal, multi-scale brain network resource // NeuroImage. – 2023. – Vol. 283. – P. 120407. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2023.120407

12.Moreno-López B., De La Cruz R. R., Pastor A. M., Delgado-García J. M. Effects of botulinum neurotoxin type A on abducens motoneurons in the cat: ultrastructural and synaptic alterations // Neuroscience. – 1997. – Vol. 81 (2). – P. 457–478. DOI: https://doi.org/10.1016/S0306-4522(97)00199-1  

13.Pinsker H., Kupfermann I. V., Castellucci H., Kandel E. R. Habituation and dishabituation of the gill-withdrawal in Aplysia // Science. – 1970. – Vol. 167. – P. 1740–1743. DOI: https://doi.org/10.1126/science.167.3926.1740  URL: https://www.science.org/doi/10.1126/science.167.3926.1740

14.Sporns O., Betzel R. F. Modular brain networks // Annual Review of Psychology. – 2016. – Vol. 67 (1). – P. 613–640. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-psych-122414-033634

15.Vogel J. W., Corriveau-Lecavalier N., Franzmeier N., Pereira J. B., Brown J. A., Maass A., Botha H., Seeley W. W., Bassett D. S., Jones D. T., Ewers M. Connectome-based modelling of neurodegenerative diseases: towards precision medicine and mechanistic insight // Nature Reviews Neuroscience. – 2023. – Vol. 24 (10). – P. 620–639. DOI: https://doi.org/10.1038/s41583-023-00731-8

16.Wang J., He Y. Toward individualized connectomes of brain morphology // Trends in Neurosciences. – 2024. – Vol. 47 (2). – P. 106–119. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tins.2023.11.011

17.Wehrheim M. H., Faskowitz J., Sporns O., Fiebach C. J., Kaschube M., Hilger K. Few temporally distributed brain connectivity states predict human cognitive abilities // NeuroImage. – 2023. – Vol. 277. – P. 120246. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2023.120246.

18.Yang R., Vishwanathan A., Wu J., Kemnitz N., Ih D., Turner N., Lee K., Tartavull I., Silversmith W. M., Jordan C. S., David C., Bland D., Sterling A., Goldman M. S., Aksay E. R. F., Seung H. S. Cyclic structure with cellular precision in a vertebrate sensorimotor neural circuitю // Current Biology. – 2023. – Vol. 33 (11). – P. 2340–2349. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.05.010

19.Анохин К. В. Когнитом: в поисках фундаментальной нейронаучной теории сознания // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. – 2021. – Т. 71, № 1. – С. 39–71. DOI: https://doi.org/10.31857/S0044467721010032 URL: https://elibrary.ru/item.asp?doi=10.31857/S0044467721010032

20.Ашилова М. С., Бегалинов А. С., Пушкарёв Ю. В., Бегалинова К. К., Пушкарёва Е. А. Трансформация системы высшего образования в условиях цифровых изменений: обзор исследований тенденций развития пост-цифрового университета // Science for Education Today. – 2023. – № 6. – С. 99–119. DOI: http://dx.doi.org/10.15293/2658-6762.2306.05   URL:  http://en.sciforedu.ru/article/6043 URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=58731699

21.Трофимов В. М. Об одной концепции топологии человеческой рефлексии в сравнении с конечными автоматами // Science for Education Today. – 2019. – № 5. – С. 110–124. DOI: http://dx.doi.org/10.15293/2658-6762.1905.07  URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=41271743

22.Трофимов В. М. О природе устойчивости процесса во времени // Science for Education Today. – 2021. – № 5. – С. 27–42. DOI: http://dx.doi.org/10.15293/2658-6762.2105.02   URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47136057 

23.Черниговская Т. В. Биология, среда и культура: от коммуникации животных к человеческому языку и познанию // Вестник Санкт-Петербургского университета. Философия и конфликтология. – 2020. – № 1. – С. 157–170. DOI: https://doi.org/10.21638/spbu17.2020.113 URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42906886

Дата публикации 30.06.2024