Работа каждого варианта модели заключалась в решении на очередном такте времени системы уравнений, характеризующих изменения состояния всех НЭ и связей между ними в зависимости от заданных условий. Значения сопротивления и постоянной времени мембраны НЭ, порогов покоя и их изменений после импульса, значения силы связей между НЭ и параметров, количественно имитирующих уровень и постоянные времени распада возбудительного и тормозного медиаторов, а также интенсивность и другие параметры внешних воздействий, задавали исходно в условных единицах перед очередным вариантом расчетов. На каждом такте времени вычисляли токи в контактах от одного НЭ к другому, суммарные токи, потенциалы и текущие пороги, сравнивали величины мембранных потенциалов и порогов, определяли наличие импульса в каждом НЭ. При условии, если сумма всех возбудительных и тормозных влияний на НЭ превышала исходно установленный порог, считалось, что в данном НЭ возник разряд, влияние которого на последующие НЭ учитывалось в следующем такте счета.
Обучение определялось принципом Хебба (Hebb, 1949), который заключается в повышении эффективности веса или силы тока в контактах данного элемента к другим нейронам при условии совпадения активации пре- и постсинаптического НЭ. Сила связи между НЭ, участвующих в обучении, увеличивалась до некоторого предела.
По принципу построения системы уравнений и по архитектуре наши модели наиболее близки к направлению адаптивно-резонансной теории, которую развивает в своих работах С. Гроссберг (Gossberg, 2012).
Ко времени начала наших экспериментов был проведен значительный ряд исследований изменения биоэлектрической активности структур головного мозга при обучении. Было показано, что обучение новым формам поведения сопровождается закономерными изменениями медленных колебаний биопотенциалов в сторону снижения их амплитуды при выработке активных форм поведения и повышения ее при отмене подкрепления. Результаты наших экспериментов с регистрацией динамики медленных колебаний биопотенциалов были идентичны и отличались тем, что мы параллельно регистрировали активность нейронов коры головного мозга. Поэтому исходно для лучшего понимания процессов, происходящих при обучении, необходимо детально рассмотреть сведения относительно генеза медленных колебаний потенциала, полученные в общей нейрофизиологии.
Необходимость выяснения генеза медленных колебаний биопотенциала. В настоящее время методика регистрации колебаний биопотенциалов головного мозга широко применяется как в практике нейрофизиологического эксперимента, так и в медицине с целью анализа функционального состояния структур головного мозга (сон, гипноз, бодрствование, работа сознания и т. д.), их участия в различных формах деятельности мозга, взаимодействия его структур, отклонения от нормы и результатов действия разного рода биологически активных препаратов. Несмотря на широкое применение регистрации биоэлектрической активности имеется много неопределенности в трактовке генеза и функциональной роли различных ее форм. Необходимость рассмотрения этой проблемы следует из того факта, что даже некоторые нейрофизиологи, очень сведущие в деталях строения и работы ЦНС, не считают эту сферу знаний достаточно решенной. Например, в книге Никколса и соавт., «От нейрона к мозгу» (2003) по этому поводу говорится следующее: «За исключением нескольких примеров, таких как функционирование соматогастрического ганглия омара и плавания пиявки, мы не обладаем достаточной информацией о механизмах происхождения или ритмичности залповой активности. Более того, неясно, какие функции выполняют колебания токов в таких известных явлениях как альфа- и дельта-волны в электроэнцефалограмме» (с.638).
Для выяснения генеза медленных колебаний потенциала было необходимо использование одновременной записи суммарных медленных колебаний потенциала и активности нейронов. Относительно простой прием для этого – экстраклеточное отведение того и другого, более сложный, но дающий еще более определенные ответы на поставленные вопросы – это внутриклеточное отведение колебаний мембранного потенциала нервных клеток в сопоставлении с экстраклеточной регистрацией ЭЭГ и ВП Продуктивным методом для проверки возникающих гипотез о генезе и функциональном значении разного рода феноменов биоэлектрической активности является также математическое моделирование биоэлектрических процессов.