У складних полифункциональних интегративних системах мозку неможливе роздільне функціонування елементів організації, управління і інформаційної діяльності, вони тісно пов'язані і взаимообусловлени. Організація нервової системи багато в чому зумовлює механізми управління і ефективність передачі і переробки інформації. Управління модифікує механізми організації і самоорганизації, забезпечує ефективність і надійність інформаційної функції системи. Інформаційна діяльність є обов'язковою умовою вдосконалення процесу організації, управління як оперативний прийом ефективного впливу і цілеспрямованої видозміни.

Організація. У центрі уваги теорії організації і самоорганизації в нейрокибернетике лежить уявлення про системні властивості конструкцій мозку на різних морфологічних і еволюційних рівнях конструкції нервової системи. Ведучою властивістю системи є організація. Система - сукупність елементів, де кінцевий результат кооперації виявляється не у вигляді суми ефектів що становлять елементи, а у вигляді твору ефектів, т. е. системність як характерна властивість організованої складності передбачає неаддитивий складання функцій окремих компонентів. Об'єднання двох і більш елементів в системі народжує нову якість, яка не може бути виражене через якість становлячих компонентів.

Окремий нейрон є носієм властивостей, що дозволяють йому інтегрувати вплив інших нейронів, будувати свою активність на основі оцінки результатів інтеграції. З іншого боку, на основі таких властивостей відбувається об'єднання індивідуальних нейронів в системи, що володіють новими властивостями, відсутніми у вхідних до їх складу одиниць. Характерною рисою таких систем є те, що активність кожного складового елемента в них визначається не тільки впливами, що поступають по прямих афферентним шляхах кожного елемента, але і станом інших елементів системи. Властивість системності в нервових освітах виникає тоді, коли діяльність кожної нервової клітки виявляється функцією не тільки безпосередньо сигналу, що поступив до неї, але і функцією тих процесів, які відбуваються в інших клітках нервового центра (П. Г. Костюк).

Оптимальна організація нервових конструкцій звичайно поєднується зі значною структурою або функціональною надмірністю, якою належить вирішальна роль в забезпеченні пластичності і надійності біологічної системи.

Нервова система тварин і людини - сама довершена по структурі система, різноманітність форм і розмірів кліток якої не має аналога ні в якій іншій фізіологічній системі біологічного організму. Все різноманіття і складність форм нервових кліток в різних структурах і органах є результат і основа багатої різноманітності функцій елементів ведучої регуляторной системи організму. Петлеобразние структури, що Часто спостерігаються в архітектоніці волокнистих структур мозку (бічні і поворотні гілки аксонних паростків), що забезпечують можливість циркуляторного проходження інформації, очевидно, виконують функції механізму зворотного зв'язку, що грає так важливу роль в кібернетиці нервової системи.

Важливим моментом організації і самоорганизації служить системообразующий чинник - результат дії (П. К. Анохин). Реальною фізіологічною системою нейронів є комплекс нервових кліток, у яких взаємодія і взаємовідносини набувають характеру взаємодії елементів на отримання фіксованого корисного результату (див. розділ 3.3).

Управління. Суть процесу управління полягає в тому, що з безлічі можливих впливів відбираються і реалізовуються ті, які направлені на підтримку, забезпечення функції органу, що розглядається. Управління являє собою інформаційний процес, що передбачає обов'язковість контролю за поведінкою об'єкта завдяки кільцевій, або круговій, передачі сигналів. Це передбачає два вигляду передачі інформації: по ланцюгу управління від регулятора до об'єкта і в зворотному напрямі - від об'єкта до регулятора, за допомогою зворотного зв'язку, по якій поступає інформація про фактичний стан керованого об'єкта.

Зворотний зв'язок буває двох видів: позитивної і негативної. У разі позитивного зворотного зв'язку сигнали, що поступають на вхід системи по ланцюгу зворотного зв'язку, діють в тому ж напрямі, що і основні сигнали (вплив середи). Позитивний зворотний зв'язок веде не до усунення, а до посилення розузгодження в системі. Негативний зворотний зв'язок забезпечує видачу керованому об'єкту з боку керуючого пристрою команд, направлених на ліквідацію розузгодження дії системи (відхилень параметрів системи від заданої програми). Стабілізуюча роль негативного зворотного зв'язку виявляється в тому, що додаткові сигнали, що поступають на вхід системи по ланцюгу зворотного зв'язку, діють на систему в напрямі, протилежному основному впливу на об'єкт.

У нейронних системах мозку зустрічаються два типи регулювання: управління по відхиленню і управління по обуренню.

При управлінні по відхиленню, або по розузгодженню (величина помилки), як запускаючий вплив служить саме відхилення регульованої величини. У цьому випадку незалежно від причини розузгодження виникле відхилення викликає регуляторние впливи, направлені на його ліквідацію. Якщо цього виявиться недостатнім для усунення ефекту обурюючого стимулу, система мобілізує додаткові механізми забезпечення гомеостаза. Такий спосіб регулювання є найбільш простим і зустрічається в основному в примітивних формах організації нервової системи, на нижчих рівнях її конструкції.

При управлінні по обуренню регулювання здійснюється у відповідь на зовнішній обурюючий сигнал до виникнення істотних відхилень в системі. Це більш прогресивний економічний спосіб регуляції, властивий високим формам організації нервової системи.

Інформаційна функція. Ведуча роль нервової системи в організмі визначається її керуючою функцією по відношенню до інших органів і тканин, що забезпечується завдяки здатності сприймати і переробляти інформацію з метою оптимального пристосування організму до стохастичної зовнішньої середи. У процесі еволюційного филогенетического вдосконалення нервових структур як ведучої інформаційної системи організму конструктивні особливості мозку визначають високу адекватність (оптимальність) його комунікаційних систем: на мульти-клітинному рівні центральні нервові освіти разом з рецепторами і еффекторами складають інформаційне поле з найбагатшими можливостями для обробки сигналів.

Основним носієм інформації в нервових клітках є імпульсні потоки, що складаються з окремих імпульсних сигналів стандартної амплітуди - потенціалів дії, що розповсюджуються.

Центральним моментом в інформаційній діяльності нервових структур є кодування, суть якого складає процес перетворення повідомлення з однієї форми в іншу. Трансформована в рецепторах інформація зазнає в організмі багаторазових подальших перетворень на різних стадіях і рівнях організації нервової системи. Тонка електрохімічна фізіологія рецепторов і синаптических з'єднань характеризує фізичну субстрат елементарних інформаційних перетворень. Як кодуючі інформацію елементи в самому імпульсному потоку може бути будь-яке статистичне вимірювання, що характеризується певним законом зміни в зв'язку з різною інтенсивністю роздратування.

У діяльності нервової системи значне місце займають способи, методи просторового кодування інформації, що забезпечують високу економічність передачі інформації про просторове розташування, характеристику стимулів. Форми просторового кодування інформації в доповнення до різних видів тимчасового кодування (интервальное, частотне і інш.) істотно підвищують інформаційну ємність нервових структур.

Порівняння сумарного інформаційного потоку, що поступає в живий організм через органи чуття (3*109 біт/із) з кількістю інформації, необхідної для прийняття доцільного рішення (20-25 біт/з), вказує на високу надмірність вхідної інформації, наявність специфічних механізмів, що зменшують кількість інформації по мірі її просування в структурах аналізатора (від рецепторов до центрального відділу аналізатора).

З навколишнього середовища в організм в середньому поступає до 10 біт інформації в секунду, але завдяки селективним властивостям сенсорних систем в мозок поступає лише 10 біт інформації. У процесі адаптивної приспособительного поведінки тваринного організму значна роль належить сенсорним реле - проміжним вузловим структурам сенсорних систем. Вони виконують функції виявлення у вхідних посилках фізіологічно важливої інформації. У результаті в сенсорному реле, створюючому фільтруючі (перекодовані) центри, відбувається регулювання сумарного вхідного інформаційного потоку відповідно до вимог інших відділів нервової системи і всього організму загалом.