КОГНИТОМ: СЕТЕВОЕ РАСШИРЕНИЕ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ

ПЛЕНАРНЫЕ ДОКЛАДЫ
PLENARY LECTURES

КОГНИТОМ: СЕТЕВОЕ РАСШИРЕНИЕ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ

Анохин К.В.

ФГБУ Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»,

ФГБНУ Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. 

Анохина Москва, Россия

k.anokhin@gmail.com

Ключевые слова: мозг, функциональные системы, гиперсети, коннектом, 
когнитом

Несмотря на впечатляющие успехи нейронауки, природа высших функций 

мозга все еще ускользает от удовлетворительного научного понимания. Это 
отнюдь не обусловлено недостатком экспериментальных данных. Главным 
недостающим звеном являются не просто новые факты, а теоретический 
каркас, 
позволяющий 
осмыслить 
обширный 
эмпирический 
материал 
и 

перебросить концептуальный мост между нейрофизиологией и психологией. 

Теорией, которая с самого начала разрабатывалась с ориентацией на 

решение этой задачи, является теория функциональных систем (ТФС) [1]. 
Она формулирует ряд принципов системной организации мозга, которые 
качественно отличаются от элементарных нейрофизиологических процессов, 
и составляют теоретическую основу для понимания психических феноменов. 
Вместе с тем, классическая теория функциональных систем не разбирает 
системные основы многих традиционных психологических объектов и функций 
и их связь с системными архитектурами мозга. Кроме того, она не 
предлагает специальных теоретических представлений, описывающего связи 
между 
различными 
функциональными 
системами, 
их 
происхождение 
и 

динамику. Наконец, классическая теория функциональных систем не 
рассматривает системные образования мозга, которые формируются не на 
основе принципа получения приспособительного результата.

Все эти вопросы разбираются в расширенной теории функциональных 

систем 
(РТФС). 
Ее 
главным 
расширением 
классической 
теории 

функциональных 
систем 
является 
то, 
что 
она 
рассматривает 
всю 

совокупность функциональных систем мозга как единую сеть. В последние 
годы подходы теории графов и статистической физики, описывающие сложные 
системы как сети из элементов (вершин) и их связей (ребер), показал 
свою эффективность при анализе таких разнородных объектов, как 
молекулярные сети клеток, нейронные сети мозга, социальные сети, сети 
Интернета, сети языка. Расширенная теория функциональных систем 
предлагает, что системная макроструктура мозга, обозначаемая терминами 
разум, психика, опыт, также может быть описана, смоделирована и 
количественно проанализирована с помощью математической теории сетей.  

Однако традиционная теория сетей имеет два фундаментальных 

ограничения для решения этой задачи. Во-первых, она формализует лишь 
попарные, но не множественные отношения объектов. Во-вторых, она не 

располагает аппаратом, формализующим возникновение новых уровней в 
многоуровневых системах. В расширенной теории функциональных систем эти 
ограничения преодолеваются тем, что в ней вводится представление о 
когнитивной гиперсети мозга (когнитоме). Вершинами в такой гиперсети 
являются нейронные когнитивные группы (КОГи), представляющие собой 
объединенные единым когнитивным опытом подмножества вершин нижележащей 
нейронной сети (коннектома). Базовыми КОГами когнитивной сети являются 
функциональные системы. Связи между этими вершинами в когнитивной сети 
формируются как совокупности связей между образующими их подмножествами 
элементов 
в 
нервной 
сети. 
Эти 
межсистемные 
связи 
имеют 
свои 

специфические эмерджентные свойства, несводимые к сумме составляющих их 
нервных связей. 

Представление всего когнитивного опыта как гиперсети позволяет 

применить к нему математическую формализацию. В понятиях алгебраической 
топологии любой КОГ представляет собой реляционный симплекс или 
гиперсимплекс, основанием которого служит симплекс из вершин опорной Nсети, одновременно выступающий вершиной с новым качеством в К-сети 
более высокого уровня. Формализм гиперсетей обобщает сети и гиперграфы, 
давая аппарат, необходимый для отображения феноменов эмерджентности в 
многоуровневых системах, и позволяя моделировать гораздо более сложные 
структуры, 
чем 
сети 
и 
гиперграфы. 
Закономерности 
возникновения 

гиперсетевых структур мозга в онто- и филогенезе разбирает расширенная 
теория системогенеза, входящая составной частью в расширенную теорию 
функциональных систем. Таким образом, РТФС адресуется к
описанию 

закономерностей происхождения, таксономии, архитектуры и принципов 
операций нейрокогнитивных образований, составляющих единую систему 
опыта организма - его когнитом.

ЛИТЕРАТУРА
1. П.К.Анохин. Очерки по физиологии функциональных систем. М. 

Медицина, 1975

COGNITOME: THE NETWORK EXTENSION OF THE FUNCTIONAL SYSTEMS 

THEORY

Anokhin K.V.

National Research Center «Kurchatov Institute», Moscow, Russia; 

P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology, Moscow, Russia

k.anokhin@gmail.com

Keywords: 
brain, 
functional 
systems, 
hypernetworks, 
connectome, 

cognitome

Despite impressive recent advances in neuroscience, the nature of 

higher 
brain 
functions 
still 
eludes 
satisfactory 
scientific 

understanding. The main issue is not the lack of experimental facts. 
What is missing is not just more facts, but rather a theoretical 
framework that could make sense of them. The theory of functional 
systems (FST) [1] was explicitly developed with this goal in mind. 
However, the classical functional systems theory does not provide 

specific formalism for the links between different functional systems. 
It also does not explain the origin of traditional psychological 
phenomena and functions from the activity of functional systems. 
Finally, it does not address the issue of development and dynamics of 
distributed neuronal systems that do not contribute to adaptive results 
of the organisms. 

All these questions are the subject of the extended functional 

systems theory (EFST). It introduces the concept of cognitive 
hypernetwork of the brain (cognitome).The vertices of this hypernetwork 
are neuronal cognitive groups (COGs) subsets of vertices from the 

underlying neural network (connectome) associated by a common cognitive 
experience. Edges between vertices in the cognitive network are formed 
by the combination of edges between of corresponding vertices in the 
neural network. They possess emergent cognitive properties not reduced 
to underlying neural connections. Thus, cogs represent nodes in the 
cognitome and edges are links between them.

Building on the concept of cogs and their links, we can represent 

cognitome as a network. This allows introducing mathematical formalism 
into description of cognitive experience. In terms of algebraic 
topology, COG is a relational simplex or hypersimplex, It's base is the 
simplex from vertices of the underlying N-network and its apex is the 
vertex possessing a new quality at the higher-level K-network. 
Hypernetworks generalize networks and hypergraphs, provide formalism 
for description of emergent phenomena in the multi-level systems, and 
allow modeling much more complex structures than networks and 
hypergraphs. According to the EFST, these hyperstructures compose a 
unified system of individual experience of the organism its 

cognitome.

LITERATURE
1. P.K. Anokhin. Essay on Physiology of Functional Systems. 1975, 

Medicine, Moscow.
DOI:10.12737/12261

МЕХАНИЗМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ГЕМОПОЭЗА ПРИ МИЕЛОИНГИБИРУЮЩИХ 

ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Дыгай А.М., Жданов В.В.

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно
исследовательский институт фармакологии и регенеративной медицины имени 

Е.Д. Гольдберга», Томск, Россия

Важное значение в восстановлении гемопоэза при миелоингибирующих 

воздействиях 
принадлежит 
цитокинам, 
продуцируемым 
элементами 

кроветворного микроокружения. В выработке данных веществ принимает 
участие 
целый 
ряд 
сигнальных 
каскадов, 
знание 
роли 
отдельных 

компонентов которых необходимо для разработки новых способов и средств 
для коррекции гипопластических состояний. Цель исследования. Определить 
общие закономерности и особенности сигнальной трансдукции в регуляции 
кроветворения в норме и при действии различных цитостатических