知的準生物学的システムの可能な自己教育の問題について

Emelyanov-YaroslavskyL.B。の有名な作品で「インテリジェントな準生物学的システム。帰納的オートマトン」（M.、Nauka、1990）は、ニューロンの機能状態（励起）を変化させることにより、新しい特性を追加することにより、相互作用のネットワークの形成と新しい制御接続を形成するニューロンの相互作用のモデルを提案しました。追加のエネルギーリソースを取得する必要があり、その後、これらの制御相互作用を使用して、ネットワークアクティビティの一般的なプロパティ（リソース制御システム）を取得します。ニューラルネットワークの活動を維持するためのインパルス神経インダクタンスの出現と絶え間ない更新のアイデアを実証するために、必要なエネルギー流入とそれに続く介在ニューロンの再分布についての仮説的な仮定が必要でした。明らかに、モデルの作者は、生きているプロトブレインの神経メカニズムが進化の初期段階でどのように機能するかを理解していました。また、将来的には、アクティブなリソース管理ネットワークが拡大されたニューラルアンサンブルに自己組織化され、その後、それらの機能が向上し、インテリジェンスが形成されると想定されていました。







しかし、エネルギー流入の神経制御の必要性に関する仮説の仮定は、細胞の生体エネルギー学の理論と矛盾します。その最初の法則は次のとおりです。まず、このエネルギーを変換可能な形のATP、ΔμNa+（ナトリウムの電気化学ポテンシャルの違い）またはΔμH+（プロトンの電気化学ポテンシャルの違い）に変換し、さまざまなエネルギー集約型プロセスで使用します。」生細胞にエネルギーを供給する生物学的論理は次のとおりです。グルコース酸化の目的は、ATP（アデノシン三リン酸）を取得することです。ブドウ糖がエネルギーのために酸化される方法は解糖と呼ばれます。解糖の最終生成物はピルビン酸（ピルビン酸）です。酸素の有無に応じて、アセチル補酵素A（電気輸送代謝物）または乳酸（乳酸）が形成されます。これらの物質は両方とも、ピルビン酸とともに恒常性基質に含まれており、細胞はこれを内部代謝プロセスで利用するため、外部からの調節は必要ありません。



調節メカニズムは、ホメオスタシス自体による物質の濃度の正常化です。たとえば、乳酸の濃度が標準を超えると、乳酸をピルビン酸に変換する反応がトリガーされ、これらの余剰分が同じサイクルで利用されます。 ATPの形成を伴うトリカルボン酸の分解（クレブス回路）。したがって、細胞にとってのグルコースの重要性は、ニューロン自体を含め、外部制御による減速が不自然であるようなものであると説明されています。さらに、代謝のよく知られた状況のために、脳組織は外部エネルギー源に依存し、局所血流から酸素と一緒にブドウ糖を受け取り、ブドウ糖自体は胃腸管での炭水化物の加水分解の結果として血流に入ります、それが体のすべての細胞に輸送されるところから、脳の活動は血管床の脈動によって引き起こされる変動と相関していますが、解糖の調節因子ではありません。



したがって、脳組織の栄養機能自体が、「ニューロンに脳が必要なのはなぜか」という最初の質問を解決します。細胞栄養の生理学的メカニズムの計算上の上部構造として、準生物学的帰納的オートマトンの性質の出現の可能性について推論する詳細なモデルを開きます。ニューロンが栄養素と酸素の流入を提供する変動にどのように対処するかについての説明がすぐに必要です。これは、生物学的ニューロンが電気的および化学的シナプスを持つ前にさえ生じた古代の生理学的メカニズムです。血流は、ニューロンだけでなく、体の他のすべての細胞に栄養と呼吸を提供し、このコミュニティは、ニューロンのように他の細胞のように、構造的な強化を持っています。主に電気緊張的に興奮する組織（骨格筋およびグリアなどのいくつかの特殊な細胞形成）から、これらの細胞はコネクソンを持っています。それらは、隣接する細胞の膜によって形成されるスリット二重層構造要素である動物細胞間の一般的なタイプの接触を表しています。



この接触構造は、2つの隣接する細胞の細胞質間の水チャネルの形で存在し、その内腔には特別なコネキシンタンパク質があり、それら自体の物理化学的相互作用のためにアクセス可能な方法で曲がり、その結果、チャネル内腔が開閉し、主な推進力の1つ可動性タンパク質分子のこの弁のような作用は、細胞膜が影響を受けやすい血流の機械的変動です。コネクソンを介して、イオンと水溶性シグナル伝達分子が交換され、隣接する細胞の1つが自身の代謝によってAMP、ADP、またはATPのリン酸合成を提供できない場合、他の細胞からのこのタイプの変換可能なエネルギーが浸透します。コネクソンを介して。



そして、この進化レベルの細胞相互依存性において、細胞から細胞へ情報を伝達する主な方法は、半化学的相互作用を直接シグナル伝達することです。細胞内サイバネティックスのこのレベルの組織では、ニューロン自体には、インテリジェントな計算要素として現れるための個体発生の前提条件がありません。感覚特性を持つ分子標的受容体は、細胞内で相互作用が起こった物体に関する分子認識と信号形成の機能を果たし、細胞（ニューロン）内に入る構造形成はそれ以上伝達されないためです。物質は、化学変換を安定化するメカニズムで細胞生物学によって厳密に決定される生物学的塩基の相互作用複合体に圧縮されます。独自の特徴的なサイズ（原子、分子、高分子、細胞小器官、細胞、生物）を持つ生物のすべての相互作用する粒子は、異なる反応速度で異なるプロセスに同時に参加します。したがって、それらは生物学的物質の組織の階層を形成し、それぞれが独自の寿命を持ち、単一の全体へのそれらの接続性は、とりわけ、それらを構成する化学個体（特定の化合物）間で情報を転送する方法によるものです。単一の全体へのそれらの接続性は、とりわけ、それらが構成されている化学個体（特定の化合物）間で情報を転送する方法によるものです。単一の全体へのそれらの接続性は、とりわけ、それらが構成されている化学個体（特定の化合物）間で情報を転送する方法によるものです。



これらの概念に基づいて、体の内部環境の生化学は複雑な多階層システム（DNA、RNA、ペプチド、脂質、糖、生体電解質、その他の有機物）であり、さまざまな化学的および物理化学的プロセスがあらゆる種類の生命活動の根底にあります。組織および器官。生物学的多階層性は進化の生成機械であり、生物の物理的状態（組織や器官）を制御するために生物学的物質に対する他の兆候の影響が要求されると、化学構造が情報の伝達における従属要素になります。分子の半化学的システムは、細胞に特別な変化を引き起こし、その順序は生化学的メッセンジャーで規定されており、その濃度はホルモンによって厳密に制御されています。神経伝達物質および他の細胞外生化学、これらすべての要因の相乗効果は、細胞代謝におけるメッセンジャーの役​​割の厳密な周期性を決定します。タンパク質に親和性のあるメッセンジャー分子自体は、空間的なタンパク質構造（折り畳み）の形成により、互いに一定の距離にある細胞内タンパク質間の相互作用を調節するために必要です。



細胞内のタンパク質の正しい働きは、正しく形成されたタンパク質小球（三次元構造）でのみ可能であり、分子の外面の適切な場所で、そのような物質のコンフォメーション（活性中心）が発達し、これがタンパク質分子の細胞膜への正しい付着。活性中心が主に親水性、疎水性、電荷などの化学的性質の構成であることを考慮に入れると、これはタンパク質がその特定の機能を実行する準備ができているかどうかのエネルギー状態を決定します。さらに、神経細胞膜の末端部分は、タンパク質受容体（例えば、アセチルコリン）によって特別な方法で刺激されます。これは、追加の電気陰性度を与えると同時に、電荷の進行のための配位ブリッジとして機能する電子供与体（配位子）です。これは主に、脳内で情報を伝達するという任務中のニューロンのインパルス放電の機能を決定します。



この点で、Emelyanov-Yaroslavsky LBのもう1つの理論的仮定、つまり「ニューロン内の放電はニューロン自体によって必要とされる」を再考する必要があります。なぜニューロンはこのエネルギーの損失を必要とし、どのようにそれを補充することができますか？エネルギー効率の観点から放電が向けられている構造の応答が大きさが大きいか等しい場合にのみ？議論の余地のない事実は、ニューロンには、情報の電気インパルス伝達に直接関連する電気（efaps）や化学シナプスなどの構造要素もあるということです。興奮の伝達のための化学的メカニズムを備えたシナプスおよび興奮の伝達のためのそれらの電気的メカニズムを備えたエファプが同様に神経線維に沿った生体電気インパルスの伝播のためのメカニズムに組み込まれているという事実を考慮に入れて、コネクソンのパッシブチャネル接触メカニズムとは大きく異なります。軸索と樹状突起の神経線維は、いわば、異なる局所電位で膜接触を絶縁しますが、すべてがイオン電気伝導率を備えた単一の生体電解質媒体で起こり、水性および有機生体電解質は熱力学によって自己秩序化されます。



細胞内と細胞間空間の両方、および血流の液体媒体において、生体電解質は、信号分子構造が相関し、1つのシステムにリンクされている環境を表します。この方法でのみ、オルガネラの内外で生物学的機能を実行できます。セルコンパートメント。結局のところ、「セルはフロースルーリアクターであり、そのセル内に（ファントホッフの準ボックスではなく）熱力学的自己組織化構造が蓄積されます」（Vasnetsova、Gladyshev

「生態学的生物物理化学」p.61）およびこれらの機能的事象は、化学シナプスで合成が起こるオリゴペプチドのコンフォメーションで記録されます。タンパク質ポリマーのオリゴマー化の瞬間に発生するコンフォメーションは、その分子反応特性を決定します。物理化学的特性の特徴を事前に決定する、表面原子の割合が大きい物質の構成が構造的に形成されます。



ニューロンには、その存在の恒常性基準に必須のさまざまな物質が存在するため、10,000を超える化学物質がありますが、これらの物質（神経保護剤）はすべて、恒常性を実行する超分子力（温度、圧力、分子間平衡を確立する時間）に従います再配置すると、化学組成のすべてのバリエーションが、メモリ分子M-zeta（PKMζ）の選択されたコンフォメーションで表示されます。これには、関与する物質の厳密な定量的かつ具体的な定義は必要ありません。メモリ分子にマークを付けるだけで十分です。有機物の不可欠な特性であると同時に、反映された神経内イベントのセットに属する兆候の指標である独自の形態を備えています...この場合、PKMζポリマーの準安定状態が発生し、恒常性を維持するために必要な時間を満たします。



生体電解質を通る電流の通過は物質の移動を伴うため、神経線維の静的物質が組み込みのリガンドと物質の移動により普遍的なインパルス伝導性で現れたときに唯一可能な進化的遷移が起こったようです信号情報の送信に必要でなくなった。化学的および電気的シナプスの出現により、DNA-RNA-タンパク質靭帯における半化学的情報の一種の条件付き「情報デカップリング」が起こり、結合した形の符号情報が作成され、のオリゴペプチドに保存されます。化学シナプス（プロテインキナーゼMゼータ、PKMζ）、および交互»インパルス電流の情報は、生体電解質とニューロン内のバックグラウンド化学環境の迅速な再配列のために、efapをすり抜けます。この進化のステップの後でのみ、自然は条件付きで分離された回路を備えた誘導オートマトンを構築し始めました。これは私たちに知られており、ニューロンの体細胞およびそれらの他の不可欠な部分に対するエファプと化学シナプスの局所配置のタイプに従って形態学的に分類されます。 axoaxonal、axodendritic、axosomatic、dendro-dendritic、dendrosomatic、somatosomatic。



フィードバックを含む接続の輪郭を描くためのこのさまざまなオプションのおかげで（逆の逆行性方向への電位の通過として理解されている場合）、インパルス係数の伝達のためのそのようなオプションが発生し、励起中にシナプス前膜とシナプス後膜で発生する電位は、神経オートマトンの機能特性を特徴づけます。ただし、これはEmelyanov-YaroslavskyL.B。によって予測された場合にのみ十分です。準生物学的教義の著者によって示唆されているように、これらがエネルギー資源ではなく情報資源であるという条件付きの資源管理システム。しかし、帰納的オートマトンは、存在を修正する独自の個々の神経モデルを作成する独自の精神物理学を備えた思考機械ではなく、神経間相互作用の最も単純な知性です。これは、半化学的信号を追跡して、その後に異なる物理的次元の信号に変換する下位クラスの実際の情報システムであり、制御する構造にエネルギー刺激効果を発揮します。



記憶分子のコンフォメーションは、化学シナプス、エファプ、さらにはコネクソンのトポロジーとともに、情報相互作用のシステムで単一の幾何学的セットを形成するため、それらの接続性の輪郭は、生物の物理的能力（恒常性の健康状態）。ニューロンは、化学的受容についての記憶を必要としません（DNAエンハンサーで規定された記憶を複製する必要はありません）。ニューロンは、恒常性の許容される逸脱についての情報を必要とします。彼らはこの情報を化学シナプスで合成し、PKMζタンパク質ポリマーのそのような折り畳みを取得します。これは、酸素分圧、グルコース濃度などの必要な複数の物理化学的パラメーターがすべて一致する恒常性条件下で可能です。そしてこれはすべて、プロテインキナーゼM-ゼータの記憶分子の折り畳みの集合に反映されています。



そして、すでにこの合成情報は、恒常性の偏差の制御回路での情報交換の順序で他のニューロンによって受信することができます。これは、メモリ分子の蓄積により、化学シナプス内でのストリーミングイオン化中に、PKMζタンパク質ポリマーが特徴的なセミオティックに識別可能な種の多価イオンに変わる可能性が高まるために発生します。その後の半化学的変換は、イオン電荷が多価分子の表面からインパルス電流を運ぶ他の生体電解構造にどのように移動するかに依存し、その結果、ニューロン間通信（調節、制御、実行）の異なる信号サイン情報になります。その選択は確率論的な方法で行われ、確率構造は神経伝達物質によって事前に決定されます。いずれの場合も、偏差の相関関係が選択されて、最初の半化学的前提に近い帰納的類似性の作業サンプルが得られると想定するのは論理的です。



ニューロンは、自身のオートホメオスタシスの偏差に関する情報を取得するタスクに直面しているため、樹状軸索ツリーによって接続されている他のニューロンから応答を受信するか、何らかの方法で自身の合成情報を自身のアドレスにリダイレクトする必要があります。 。このことから、この問題を解決するために、ニューロンの制御の対象は他のニューロンとの接続の樹状軸索ツリーであり、必要なエネルギー情報イベントの制御の半化学的法則がこの複雑なシステムに適用されるということになります。接続。これは、調節物質の影響下での神経インパルスの信号への誘導変換が、樹状軸索経路の臨界点で起こることを意味します。そのような物質の例はアセチルコリンエステラーゼであり、アセチルコリンを完全かつ瞬時に加水分解し、酢酸とコリンを生成すると、神経インパルスの伝達が停止します。この中断はインパルスニューロンにとって決定的に重要であり、中断中に抑制が発生し、ニューロンの興奮性が消滅し、エネルギー消費とともに機能的活動が低下し、自己恒常性が安定します。そのような中断は単一ではなく、複数の繰り返しによるものを含む、樹状軸索接続の全スペクトルに対する他の物質（アデノシン、グルタメート、ドーパミン、ノルエピネフリン、セロトニンなど）の関与による複数の可能性があることを考慮すると、情報は別の手続き型リソースフォーム、-バイオニック。そして、このタイプのリソースから追​​加の有用性を引き出すには、誘導機とは異なる情報デバイスが必要です。機能的なニューロモデルを構築するもの。



文献：

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"分子システムの情報と信号" Kruk N.N. --cyberleninka.ru / article / n / informatsiya - i - signaly - v - molekulyarnyh - sistemah / viewer



思考モデリングの視点AlexanderLvovich Shamis ABBYY社、物理技術の基本部門- samlib.ru/s/shamis_aleksandr_lxwowich/iskusstw​​ennyjintellekt-mifilirealxnostx.shtml



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