Физика мозга и сознания

[Тать]

 В теме "Что такое информация?" разумная  часть собеседников пришла к предварительному заключению, что понятие "информация" имеет смысл только в применении к сознанию.
 В связи с этим всплывал и вопрос " где и как ", посредством каких механизмов и в каком виде хранится и обрабатывается получаемая извне информация в мозге, сознании.
 Понимание этого немыслимо без знания о структуре мозга, его функциях и откуда что берется. В смысле того, где и в каком виде хранится информация для построения мозга и рождения сознания.
 Поскольку и то и другое в какой то мере есть у всех  думаю для расширения кругозора полезно в пределах возможностей познакомиться с тем, что ученые знают ( они так считают ) обо всем этом.

 Заранее благодарю чешущиеся ручки за НЕнаписания флуда

Итак, кто имеет какие мнения по вопросу:
как устроено сознание, где находится, как воспринимает и обрабатывает информацию. Желательно все это с физической точки зрения.

[Aquarius]

А Вы были здесь?

http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,33096.0.html

[Тать]

Итак для затравки: общепризнанно считается, что вся информация о построении организма хранится в ДНК и РНК. Это ДезосирибоНуклеиноваяКислота и соответственно РибоНуклеиноваяКислота.
 Дальнейшее сокращенно отсюда Проект "Геном человека": десять лет и еще чуть-чуть...
"Известно, что в ядре каждой соматической клетки (кроме ядра ДНК есть еще и в митохондриях) человека содержится 23 пары хромосом, каждая хромосома представлена одной молекулой ДНК. Суммарная длина всех 46 молекул ДНК в одной клетке равна приблизительно 2 м, они содержат около 3,2 млрд пар нуклеотидов. Общая длина ДНК во всех клетках человеческого тела составляет 10¹¹ км, что почти в тысячу раз больше расстояния от Земли до Солнца. "
 Впечатляющие числа! Итак 2 метра ДНК умещается в ядре клетки. Насколько это сложно и рационально устроено - вызывает и восхищение и удивление. Устройство клетки и ядра



В деконденсированном состоянии длина одной молекулы (двойной спирали) ДНК, образующей каждую хромосому, равна в среднем, около 5 см, а общая длина молекул ДНК всех хромосом в ядре (диаметром около 10 мкм) составляет более 2 м (что сравнимо с укладкой нити длиной 20 км в теннисный мячик диаметром около 10 см), а в S-период интерфазы - более 4 м. Ядро клетки
 Наглядное сравнение, впечатляет. Как это там умещается описано тут
Упаковка ДНК В Божественное создание жизни я не верю, но что это получилось в ходе эволюции методом перебора и отбора совсем трудно поверить


Продолжение следует, если последует интерес.

[Тать]

Aquarius, я там был, но не сошлись характерами с модератором ALZ. Сейчас зашел по Вашей ссылке и вот читаю: Re: Природа сознания.
ALZ « Ответ #1 "На Астрофоруме, в разделе "Вселенная, Жизнь, Разум"

"приветствуются не чисто философские построения (где запросто и утонуть), а попытки обобщения на остальную часть Вселенной..."
и увы, и без этого на там - "Вселенная, Жизнь, Разум" серьезного обсуждения не получится. тема заглохла уже в 2007 году.
 Здесь это предполагается ответвлением темы об информации

[Тать]

Теперь немного об информации, записанной в ДНК. Все 46 молекул ДНК в одной клетке содержат около 3,2 млрд пар нуклеотидов. Важное понятие - Ген - структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определенного признака или свойства. Это участок ДНК длиной 1000-1500 пар нуклеотидов, что само по себе немало.
 Напомню, что нуклеотид это и есть те четыре "буквы" A — Аденин, G — Гуанин, C — Цитозин, T — Тимин из которых состоит вся последовательность в 3,2 млрд пар.

 Все мы знаем, что от родителей наследуются разные внешние признаки: цвет глаз отца, волос от матери например. В каждой клетке человека 23 хромосомных пары: по одной копии хромосом с 1-ой по 22-ую от каждого родителя соответственно, а также X хромосому от матери и Y или X хромосому от отца, две хромосомы (X и Y) задают пол. В каждой хромосоме одна ДНК.
 Таким образом различные гены из различных ДНК (от отца и матери) кодируют весь организм, его построение. В таблице количество генов, вовлеченных в развитие и функционирование некоторых органов и тканей человека, далеко не всех

 
На мозг приходится больше всех - 3195 генов.

[jovo]

 
 

  Я вижу здесь ,что тема раздваивается - генетичная информация ,или работа мозга и физические носители мозговой памяти ,рефлексов ..................

  Можно изучит такую кореляцию :
  Красота женских ног - бюста - лица - ума - честности ...............     

[Janto]

Уважаемый Тать!
Мне лично кажется ( и я уже об этом не раз писал), что открывая в Горизонтах подобные темы (про нейронные сети, про теоремы Геделя, про информацию, сознание и пр.) мы несколько злоупотребляем снисходительностью модераторов раздела. Все-таки, согласитесь, раздел ориентирован на космологическую составляющую. Но и другие разделы, в частности, Вселенная, Жизнь, Разум, для таких обсуждений, ИМХО, малоподходящи. Поэтому, пользуясь случаем, еще раз выдвигаю предложение о ходатайстве перед администрацией в части открытия нового раздела - что-нить типа "Горизонты кибернетики".
Что касается конкретно данной темы, то, ИМХО, она "также неисчерпаема, как и атом"  В таком широком плане дискутировать абсолютно никакого смысла нет. У схоластов проблематика и то поуже была.

[Тать]

 Janto

Но и другие разделы, в частности, Вселенная, Жизнь, Разум, для таких обсуждений, ИМХО, малоподходящи. Поэтому, пользуясь случаем, еще раз выдвигаю предложение о ходатайстве перед администрацией в части открытия нового раздела - что-нить типа "Горизонты кибернетики".

Полностью согласен и поддерживаю. Но ограничивать кибернетикой считаю неразумным. Необходимость такого раздела собственно в том, что и в жизни общение тех же космологов, астономов, не ограничивается узкой темой космоса или физики. Этим грешат и корифеи, Пенроуз, например
Новый ум короля. О компьютерах, мышлении и законах физики
Тени разума: В поисках науки о сознании. Часть 1: Понимание разума и новая физика. Часть 2: Новая физика, необходимая для понимания разума
Большое, малое и человеческий разум Книга написана на основе престижных Теннеровских лекций (прочитанных Пенроузом в 1995 г.) и материалов вызванной этими лекциями полемики. Поэтому она включает в себя разделы, написанные крупными английскими учёными Нэнси Картрайт и Абнером Шимони, а также знаменитым физиком-теоретиком Стивеном Хокингом.
 Не имея подходящего раздела при обсуждении Пенроуза придется драть его на части и обсуждать физическую в одном разделе, нефизическую в другом

 Но эту тему я затеял из соображений не перегружать "Что такое информация" разборками того, как свойства окружающего мира превращаются в информацию. Ясно, что происходит это в сознании, предположительно находящемся в мозге. Где конкретно и как хранится, преобразуется и используется информация в мозге? Какова физика всего этого? Что за хитрые методы кодирования используются?
 Возможно природа не столь расточительна, чтобы "придумывать" несколько разных методов кодирования и тот, что используется в ДНК, используется и в мозге, сознании.
 Так что заявленная тема имеет достаточный физический уклон чтобы не раздражать смотрящих.

 Ваше предложение о необходимости некосмологического научного раздела полностью поддерживаю по многим причинам, кроме упомянутых.
Одна из них: в разделах "Вселенная, жизнь, разум" и тем более "Клуб общения звездочетов" совершенно другой состав участников с совершенно отличными интересами да и культурой общения. Опыт есть - темы туда перенесенные сразу тонут, не будучи поддержанными, в огромном количестве текстов о том сем.
 Для гармоничного развития знаний о мире такой раздел необходим, ничего плохого в этом нет. Плохое есть в отсутствии такового, поскольку членов нашего сложившегося сообщества на Горизонтах приходится модераторам гнать вместе с неподходящей темой куда придется а там ни понимания ни уважения   

[Janto]

...заявленная тема имеет достаточный физический уклон чтобы не раздражать смотрящих.

Дай Бог. Но критерий истины - практика, а я помню, что насчет темы про нейронные сети ув. Вибе долго прозрачно намекал, а потом таки пульнул ее в Клуб. Правда, по чьему-то ходатайству тему вернули обратно. Но прецедент имеет место быть.

[Тать]

Вернемся к информации. Среди генов, отличающих человека от других приматов, особая роль отводится гену FOXP2 Этот знаменитый ген, согласно классическим представлениям, отвечает за человеческую речь. То есть за ту особенную черту, которая присуща исключительно человеку. У млекопитающих этот ген весьма консервативен, например ген FOXP2 мыши отличается от обезьяньего аналога всего одной аминокислотной заменой. А человеческая версия гена FOXP2 отличается от аналогичного гена шимпанзе двумя аминокислотными заменами.
Ген речи Значит ли это, что вся информация в них и содержалась? Не так все просто...
 "В новом исследовании американских специалистов  показано, насколько в действительности многообразны связи и функции гена FOXP2. Они явно не ограничиваются формированием членораздельной речи, а, скорее, направлены на координацию целого каскада генов и белков, необходимых для развития и нормальной работы мозга. В результате анализа строения отдельных генов и их взаимовлияния друг на друга ученые получили схему целого блока генетических связей. В эту схему включены те гены, которые так или иначе изменяют свою работу в зависимости от модификации FOXP2.


 Все эти гены работают по разному у человека и шимпанзе и зависит это всего от двух различий в "буквах" ДНК.
Получен еще и другой каскад генов, также завязанных на FOXP2, но работающих одинаково с обеими модификациями этого гена-человека и обезьяны.
 Но это далеко не все из 3195 генов, ответственных за мозг.

[Yakov]

ДНК и РНК хранят информацию, которая передается по наследству. Та информация, которая попадает через органы чувств  сохраняется как-то иначе. (ИМХО)

[Тать]

Yakov

ДНК и РНК хранят информацию, которая передается по наследству. Та информация, которая попадает через органы чувств  сохраняется как-то иначе.

Вероятно Вы имеете в виду память?
Тогда да, но с оговоркой: принятое через органы чувств каким то образом отражается и в наследственной памяти. И мозг, хранилище этого, тоже из поколения в поколение создается более развитым. Есть факт - унаследованные способности.
 У растений, простейших организмов, насекомых и животных очень быстро, за несколько поколений возникают закрепленные новые способности. Это присходит под влиянием внешних воздействий. Например муравьи узнают "своих" по запаху, но есть у них враг, пытающийся обманом  проникнуть в колонию подделывая запах. (речь о конкретном виде, ссылку не обещаю) Так это племя раскусив наличие самозванца меняет кодовый запах, все разом одинаково. То, что обладает этим запахом, синтезируется тоже под управлением ДНК.
 У человека все эти механизмы присутствуют, но заметны лишь специалистам в ходе исследований.

[george telezhko]

но что это получилось в ходе эволюции методом перебора и отбора совсем трудно поверить

Есть уже хорошо известные явления самоорганизации, это бы неплохо учитывать, говоря о переборе вариантов. Секстиллионы молекул воды сами выстраиваются в симметричную воронку при стекании воды в считанные секунды, а дожидаться такого в стоячей воде - жизни Вселенной не хватит.

[Ксей]

ДНК и РНК хранят информацию, которая передается по наследству. Та информация, которая попадает через органы чувств  сохраняется как-то иначе. (ИМХО)

Органы чувств , мозг, управление - это все нейроны. Жизнь с нейронами и без них это день и ночь.  А может без нейронов это химия?

[Grinia]

  А может без нейронов это химия?

И с нейронами - химия. Если только из процесса  электрического возбуждения Вы не хотите выделить собственно электрическую составляющую, и порассуждать о сущности электричества и магнетизма.

[Ксей]

  А может без нейронов это химия?

И с нейронами - химия. Если только из процесса  электрического возбуждения Вы не хотите выделить собственно электрическую составляющую, и порассуждать о сущности электричества и магнетизма.

Нет, давайте не будем добывать электричество из нейронов, подыщем другой источник. Пусть нейроны воспринимают, передают и управляют. Нам останется только научиться распознавать в совокупности процессов электрохимического возбуждения те последовательности, которые повышают энергетику источника , запомнить их и повторять.

[Grinia]

Нам останется только научиться распознавать в совокупности процессов электрохимического возбуждения те последовательности, которые повышают энергетику источника , запомнить их и повторять.

Тут главное не впасть в бихевиоризм. Легко с сознания соскользнуть на поведение.
Так же есть опасность увязнуть в коннекционизме с его искусственными нейронными сетями.
Апофеоза достигнем, когда физика доберётся до полостей головного мозга.

[Тать]

 george telezhko, Вас в очередной раз занесло не пойми куда 
Да, Есть уже хорошо известные явления самоорганизации. Как факт, механизм непонятен. Но при чем тут это?

Секстиллионы молекул воды сами выстраиваются в симметричную воронку при стекании воды

 Это предопределенность чистой воды с этой водой, детерминизм нами любимый, и Вы там будете. Симметричной воронка будет лишь при определенных внешних условиях. Сделайте отверстие треуголным, квадратным и симметрия исчезнет.

 САМО ли организация имеет место в случае ДНК процессов? Вот некоторые отрывки
Функцию раскручивания (расплетения) двойной спирали ДНК в репли-кационной вилке выполняет специфический rep-белок, названный хеликазой.
Расплести надо описанное выше Ответ #2, чтобы подобраться к нужному участку ДНК, расплетается именно он, не вся ДНК. Умно?

Имеются, кроме того, особые ферменты топоизомеразы, которые играют особую роль в сверхспирализации, обеспечивая как репликацию, так и транскрипцию ДНК. Эти ферменты наделены способностью не только создавать супервитки, но и уничтожать суперспирализацию путем сшивания образующихся разрывов или разрезания ДНК.
Поясню: излишне запутанный участок вырезается, раскручивается и вставляется назад. Умно? Глаз у этого фермента точно нет, наощуп определяет, что излишне запутано?

 Наконец, открыты специальные ферменты, «редактирующие» ДНК, т.е. осуществляющие вырезание и удаление ошибочно включенных нуклеотидов или репарирующие повреждения ДНК, вызванные физическими или химическими факторами (рентгеновское излучение, УФ-лучи, химический мутагенез и др.).
 Мы привыкли, что для такой операции нужен анализ, сравнение с эталоном или правилами построения последовательности. Умно? Это отсюда http://www.xumuk.ru/biologhim/207.html

При делении клетки КАЖДАЯ из 48 ДНК дублируется, копируется.

Схематическое изображение процесса репликации, цифрами отмечены: (1) запаздывающая нить, (2) лидирующая нить, (3) ДНК полимераза (Polα), (4) ДНК лигаза, (5) РНК праймер, (6) ДНК праймаза, (7) фрагмент Оказаки, ( ДНК полимераза (Polδ), (9) хеликаза, (10) одиночная нить со связанными белками, (11) топоизомераза.
Двойная спираль ДНК расплетается, половинки разъединяются, на каждую достраивается вторая половина, обе снова сплетаются и в результате оказываются в нужной хромосоме нужной клетки. Умно? Отсюда Реплика́ция ДНК

 Скорость репликации составляет порядка 45 000 нуклеотидов в минуту, а родительская вилка вращается со скоростью 4500 об/мин. Частота ошибок при репликации не превышает 1 на 10⁹–10¹⁰ нуклеотидов. ДНК эукариот с такой скоростью реплицировалась бы несколько месяцев, поэтому в хромосомах ядерных клеток репликация производится сразу в сотнях и тысячах точек.

В сети есть анимации, очень занятно Анимация 1 англ, Анимация 2 англ здесь хорошо видно, что синтез идет во встречных направлениях, а вот здесь Транскрипция РНК хорошо показано, как необходимые и правильные нуклеотиды встают на свои места

[Alexs]

Итак, кто имеет какие мнения по вопросу:
как устроено сознание, где находится, как воспринимает и обрабатывает информацию. Желательно все это с физической точки зрения.

С физической точки зрения все индивидуумы не являются материальными объектами, а представляют собой локальные  информационные структуры самоорганизующиеся и саморазвивающиеся в логических пространствах Мироздания из логических элементов. Биологические же организмы, так же как и Вселенные являются искусственными образованиями, предназначенные для целенаправленного развития вновь образующихся индивидуумов. Отсюда все биологические организмы являются лишь биоскафандрами предназначенными для создания соответствующей направленности на каждом из этапов  развития индивидуума. Таким образом сознание, то есть системно организованное знание является специализированным информационным органом индивидуума, а не мозга биоскафандра. Мозг обеспечивает лишь преобразование всех частотно модулированных импульсов, передающихся по нервным волокнам от нервных окончаний в форму, приемлемую для восприятия логическим аппаратом индивидуума. И наоборот, от индивидуума к мозгу и соответствующим органам биоскафандра. Соответственно вся обработка входящей и синтез исходящей из индивидуума информации происходит на информационном уровне, а не на материальном, то есть биологическом.
А вот теперь можно поговорить о физике мозга и сознании.

[george telezhko]

Сделайте отверстие треуголным, квадратным и симметрия исчезнет.

Тать, лишите мозг кровообращения - и говорить тоже будет не о чем. Лишите Землю солнечного обогрева и поговорите о таинстве естественного отбора.