6.     
Sposoby przetwarzania informacji w przyrodzie (podaj
przykłady)

Przetwarzanie informacji można rozumieć
przystosowanie do określonych potrzeb człowieka. Będzie to polegało na
doprowadzeniu informacji do postaci ułatwiającej podjęcie decyzji.

Proces przetwarzania informacji zawartej
w symptomach odbywa się w umyśle i dlatego nie jest wolny od znacznych nieraz
zakłóceń (szumów), które wiążą się z czynnikami emocjonalnymi lub
psychologicznymi niewystarczającym doświadczeniem i zakłócają proces właściwego
przetwarzania informacji.

Rozważmy jeszcze kilka konkretnych
przypadków skomplikowanego przetwarzania danych, z którymi spotykamy się w
układach biologicznych.

 

1.     
Eferentny efekt ruchu oka.

Mimo
że mięśnie naszego oka są stale w ruchu, a w związku z tym obraz powstały na siatkówce
przesuwa się po niej bez przerwy, człowiek nie dostrzega tego przerwanego ruchu
otoczenia. Można bardzo łatwo odróżnić nieruchome przedmioty od ruchomych. Ta
cecha organizmu związana jest z określonym przetwarzaniem informacji aferentnych, to znaczy informacji dochodzących od oka do
ośrodkowego układu nerwowego). Ruch oka wywołany jest przez polecenie eferentne wysłane z ośrodkowego układu nerwowego. Polecenie
to dochodzi jednak nie tylko do odpowiednich mięśni, ale rozchodzi się
jednocześnie po drogach aferentnych prowadzących z
siatkówki do mózgu. W mózgu dokonuje się odejmowanie nakazanego kąta obrotu
gałki oka od obserwowanego przez oko kąta przesunięcia obrazu na siatkówce.
Jeśli obserwowany obiekt nie porusza się, to jego obraz na siatkówce musi
przesunąć się o tyle, o ile gałka oczna przesunęła się na skutek polecenia
okoruchowego. Wynik dokonanego w mózgu odejmowania obu kątów jest w tym
przypadku równy zeru. Przy ruchu obiektu względem obserwatora różnica obu kątów
jest rożna od zera, a wielkość tej różnicy zawiera w sobie pewną ilość
informacji. Hipotezę tę łatwo można sprawdzić. Należy patrzeć na nieruchomy
przedmiot jednym okiem i przesunąć gałkę oka przez lekki nacisk palcem.
Ponieważ w tym przypadku nie dochodzi do mięśnia oka polecenie motoryczne,
powstaje więc wrażenie ruchu przedmiotów nieruchomych znajdującym się w naszym
otoczeniu.

 

2.     
Całkowanie przez mrówkę
zmiennej wielkości mierzonej przy określaniu kierunku.

Mrówka poruszająca się przez pewien czas po
drodze o zmiennym kierunku po osiągnięciu celu wędrówki może wrócić do swego
mrowiska po drodze prostoliniowej i może powtórnie dotrzeć do tego. celu
również po linii prostej łączącej cel wędrówki z mrowiskiem. Można wykazać
doświadczalnie, że zwierzę kieruje się w swej wędrówce informacjami o położeniu
łatwo dostrzegalnych/ optycznie punktów, a przede wszystkim informacjami położeniu słońca. W czasie akcji
poszukiwania celu mrówka rejestruje bez przerwy wielkość kąta między kierunkiem
ruchu i kierunkiem ku dobrze widocznym punktom. W ośrodkowym układzie nerwowym
mrówki dokonuje się jednocześnie całkowanie tej ujemnej wielkości regulowanej.
Wynik całkowania podzielony przez czas szukania celu daje dokładnie kąt zawarty
między kierunkiem do celu i kierunkiem ku obranemu znakowi optycznemu. Załóżmy,
że droga mrówki do celu składa się z prostoliniowych odcinków o tej samej
długości, .ale o rożnych kierunkach.
Kąt, jaki tworzy droga mrówki do celu z kierunkiem ku punktowi wybranemu
przez mrówkę, jako punkt orientacyjny, równy jest średniej wartości sumy
wszystkich kątów, jakie tworzą poszczególne odcinki drogi z kierunkiem ku
punktowi wybranemu za znak optyczny. Jeśli odcinki drogi są nieskończenie małe,
to operacja powyższa sprowadza się do całkowania. Ośrodkowy układ nerwowy
mrówki musi więc być zdolny do wykonania tego skomplikowanego działania i musi
przy tym uwzględnić jeszcze zmiany położenia słońca podczas ruchu mrówki, jeśli
wybranym punktem orientacyjnym było słońce.

 

3.     
Sterowanie wzrostu grzyba
Phycomyces przez światło.

Skomplikowane
biologiczne układy regulacji i sterowania nie muszą być koniecznie związane z
istnieniem wysoko rozwiniętego układu nerwowego. Badania przeprowadzone na
grzybie Phycomyces wykazały, ze zmiana natężenia
światła wywołuje bądź zwiększenie, bądź zmniejszenie prędkości wzrostu jego
grzybni. Światło o stałym, obojętnie jakim natężeniu, powoduje średni wzrost
grzyba około 3 mm
na godzinę. Sterowanie procesem wzrostu grzyba wymaga skomplikowanego
przetwarzania efektów pobudzającego działania światła. Przypuszczalny przebieg
tego procesu pokazany jest w układzie blokowym. Sygnał receptora świetlnego
dociera do obszaru jego działania bezpośrednio bądź pośrednio przez kanał,
który opóźnia bieg sygnału o pewien stały czas (stała czasowa). Różnica między
opóźnioną w czasie i aktualną wartością wielkości regulowanej jest miarą
wielkości zmiany natężenia światła i można ją wykorzystać bezpośrednio jako
wielkość sterującą wzrostem. Takiemu schematowi przebiegu procesu sterowania
można podporządkować również odpowiedni model biochemiczny.

 

Te trzy przykłady procesów regulacji i
sterowania, wybrane z obszernego-zbioru zbadanych dotychczas tego rodzaju
procesów, powinny nas przekonać, że przetwarzanie danych w układach
biologicznych może odbywać się w bardzo różnorodny sposób. Obok tego
niezwykłego działania układu regulacji sterowania na stosunkowo niskim poziomie
fizjologicznym istnieją procesy regulacji i sterowania w o wiele bardziej
skomplikowanych zjawiskach związanych z psychologią

Z przykładów, które przytoczyliśmy dotychczas,
wynika, że przetwarzanie danych odbywa się na każdym stopniu rozwoju układu
biologicznego, a więc nie tylko w układach posiadających układ nerwowy.