Процессы, обеспечивающие внимание.
Как известно, познавательная деятельность характеризуется избирательностью, сосредоточенностью на одних объектах и отключением от других. Это свойство познания называется вниманием.
Внимание – это направленность и сосредоточенность психической деятельности на определенном объекте или объектах, которые обеспечивают более эффективное восприятие приоритетной информации. Внимание можно рассматривать как наиболее активное состояние бодрствования. Внимание не имеет собственного продукта или своего особого содержания, так как оно отражает процесс познавательной деятельности.
Внимание характеризуется определенными физиологическими показателями. Его динамика сопровождается изменениями в сердечной деятельности, сужением периферических сосудов, кожно-гальванической реакцией, десинхронизацией или депрессией альфа-ритмов и другими показателями.
Одна из первых гипотез внимания принадлежало Алексею Алексеевичу Ухтомскому и была связана с его учением о доминантных очагах возбуждения в головном мозге, которые не только подавляют очаги с меньшей интенсивностью возбуждения, но и усиливаются за их счет, что и позволяет познавательным процессам концентрироваться на избранном предмете и виде деятельности.
В 50-60-е годы 20 века существовали сравнительно простые представления о процессах, обеспечивающих избирательную направленность психических процессов, т.е. внимания. Так, одно из первых представлений было сформулировано Д. Е. Бродбентом (1958) в его теории фильтра. Автор полагал, что нервная система работает как коммуникационный канал, на входе которого осуществляется фильтрация сенсорной информации, т.е. выбирается только необходимая (желаемая) в данный момент времени информация. Характер такой избирательности определяется свойствами самих событий, состоянием организма, а также физическими признаками сенсорного стимула. Невостребованная информация, согласно автору, поступает в блок кратковременного хранения, находящийся перед фильтром. При изменении ситуации она может быть использована после предварительной фильтрации.
Другая модель (А. Трейсман, 1964) предполагает, что весь поток информации поступает через множество параллельных каналов на фильтр, который селективно усиливает сигналы одного какого-либо канала и ослабляет сигналы всех других каналов. Все сигналы проходят через логический анализатор, представленный нейронами, активность каждого из которых связана с определенным словом, составляющим словарь индивида, и приводит к осознанию субъектом слов. Эти нейроны активизируются неослабленными сигналами, а некоторые из них с достаточно низким порогом чувствительности могут быть активированы и ослабленными сигналами.
Во всех этих моделях предполагалось, что «фильтрация» сенсорной информации происходит на этапах переключения путей, т.е. в релейных ядрах. Однако в последующем было доказано, что сенсорные сигналы при отсутствии внимания все же достигают высших корковых центров. Следовательно, выбор наиболее важной информации, т.е. формирование внимания, происходит именно в коре на основе имеющихся здесь механизмов внимания.
Одной из признанных концепций, объясняющих этот процесс «селективной фильтрации», является «нервная модель стимула», предложенная Е. Н. Соколовым еще в 1979 году.
Концепция Е. Н. Соколова.
Эта концепция базируется на представлении о том, что основу непроизвольного внимания составляет безусловный ориентировочный рефлекс. Этот рефлекс открыл и подробно изучил И. П. Павлов. Он описал его как комплекс двигательных реакций, который возникал на неожиданное появление нового стимула с целью его наилучшего восприятия. При этом собака поворачивала голову, глаза, настораживала уши в направлении нового раздражителя, а ее условнорефлекторная деятельность тормозилась. В лаборатории Соколова было установлено, что у животных и человека при реализации ориентировочного рефлекса в условиях многократного повторения стимулов наблюдается многокомпонентная реакция активации. В частности на ЭЭГ имеет место блокада альфа-ритмов, усиление бета- и гамма- колебаний, что сопровождается увеличение возбудимости, реактивности нейронов коры головного мозга. Вегетативные компоненты рефлекса – это расширение зрачков, увеличение кожной проводимости, снижение частоты сердечных сокращений, изменение дыхания, увеличение дыхательной аритмии, расширение сосудов головы и сужение сосудов рук. В моторной сфере ориентировочный рефлекс представлен поворотом головы, движением глаз, настораживанием ушей в направлении нового стимула и увеличением мышечного тонуса, обеспечивающего повышенную готовность к моторным реакциям. Под влиянием данного рефлекса сенсорная чувствительность анализаторов увеличивается, что получило название сенсорного компонента ориентировочного рефлекса. В целом, все это указывает на то, что ориентировочный рефлекс обеспечивает лучшее восприятие вызвавшего его стимула и готовность быстро реагировать, если того требует ситуация.
Е. Н. Соколов выявил две формы проявления ориентировочного рефлекса – генерализованную и локальную.
Первоначально новый стимул вызывает генерализованный рефлекс (это обусловлено активацией ретикулярной формации) и активизирует всю кору. Однако после 10-15 применений стимула генерализованный рефлекс угасает и на этом фоне наблюдается локальный ориентировочный рефлекс. Он более устойчив к угашению и требует 30 и более применений стимула. Его наличие связывают с активацией неспецифического таламуса. При локальном рефлексе реакция ЭЭГ – активации сохраняется в сенсорной коре, соответствующей модальности повторяемого раздражителя. При длительном повторении стимула возникает полное угашение ориентировочного рефлекса.
Для объяснения угашения Е. Н. Соколов предположил, что в процессе повторения стимула без специального подкрепления в мозге формируется его нейрональная или нервная модель. Это многомерная модель, фиксирующая все параметры сенсорного стимула, все его признаки – от простого до сложного, в том числе его интентенсивность, а также биологическую значимость. Мозг замечает малейшее отклонение от параметров повторяющегося стимула благодаря его сравнению с моделью, хранящейся в памяти (изменение интенсивности, длительности, цвета, формы, частоты и т.д.). Ориентировочный рефлекс возникает в тех случаях, когда обнаруживается рассогласованность между действующим стимулом и сформированным следом, т.е. «нервной моделью». Если действующий стимул и нервный след, оставленный предшествующим раздражителем, идентичны, то ориентировочный рефлекс не возникает. Если же они не совпадают, то рефлекс возникает и оказывается до известной степени тем сильнее, чем больше различаются предшествующий и новый раздражители. Таким образом, новизна стимула и является инициатором ориентировочного рефлекса, в результате которого происходит активация структур, причастных к формированию отбора сенсорной информации.
Следует, однако, подчеркнуть, что для появления ориентировочного рефлекса важно не только различие в физической силе сенсорного сигнала, но и биологическая значимость этого различия – нередко более выраженную реакцию рассогласования могут вызвать ничтожные изменения ситуации, если они прямо адресованы к основным потребностям человека. Иначе говоря, высоко значимый стимул может вызвать мощную ориентировочную реакцию, имея небольшую физическую интенсивность. Таким образом, ориентировочный рефлекс возникает не на любой новый стимул, а только на такой, который предварительно оценивается как биологически значимый. В противном случае ориентировочные рефлексы возникали бы непрерывно, так как новые раздражители действуют на нас постоянно.
Ориентировочный рефлекс лежит в основе ориентировочной деятельности.
Ориентировочная деятельность – это обследование окружающих предметов с целью формирования образа того пространства, в котором осуществляется предметное действие. Ориентировочная деятельность является звеном в организации поведения. Она состоит в определении положения организма и личности в системе пространственно-временных координат – физических и социальных. Ее психофизиологической основой служит комплекс целенаправленных реакций в ответ на неожиданные изменения условий или на новый раздражитель. Существенной составляющей ориентировочной деятельности является опережающее отражение реальности. В число механизмов ориентировочной деятельности как раз и входит ориентировочный рефлекс. Ориентировочный рефлекс является одной из важнейших реакций организма.
Ориентировочная реакция возникает не на сам стимул как таковой, она является (как мы уже говорили) результатом сличения стимула со следом, оставленным в нервной системе предшествующими раздражителями. Если предъявленный стимул и след, оставленный в нервной системе предшествующими раздражениями, совпадают, то ориентировочной реакции не возникает. А если стимул не совпадает со следом предшествующих раздражителей, то ориентировочная реакция возникает. Форма следа, оставленного в нервной системе, в результате повторения раздражителя, фиксирует параметры сигнала. Это значит, что нервная система путем изменения своих элементов строит модель внешнего стимула. Модель внешнего стимула, построенная в результате изменения элементов нервной системы, называют нервной моделью стимула. Нервная модель стимула является фильтром в структуре ориентировочного поведения.
Итак, мы рассмотрели основные теории, объясняющие возникновение внимания.
Расстройства внимания.
Наиболее мягкие случаи расстройства внимания – это повышенная отвлекаемость, быстрое прекращение активной, направленной деятельности, легкое всплывание побочных ассоциаций. Закон силы, по которому сильные раздражители вызывают сильные, а слабые – слабые реакции, нарушается: разные по интенсивности разражители вызывают одинаково слабые реакции. Привыкание к новому раздражителю также претерпевают грубые изменения. Все эти признаки первичного нарушения внимания могут в той или иной степени компенсироваться речевой инструкцией, т.е. включением высших уровней структуры внимания. Однако, эта компенсация имеет лишь временный характер и избирательность быстро теряется. Тем не менее, сохранность высших произвольных форм внимания при нарушении его элементарных форм является одним из важных признаков, характеризующих разные формы внимания.
Особую роль в организации внимания играют лобные доли головного мозга. Они участвуют в торможении реакций на побочные раздражители и в сохранении направленного поведения. Невозможность сосредоточиться на инструкции и затормозить реакции на побочные раздражители становится видна и при клинических наблюдениях над больными с массивными поражениями лобных долей головного мозга. Обычно такие больные начинают выполнять предложенные им задания, но первая же помеха вызывает у них непроизвольное отключение. Эта повышенная отвлекаемость больных с поражением лобных долей становится источником глубоких нарушений его целенаправленного поведения.
Воля.
Когда человек принимает решение и собирается его реализовать, т.е. добиться желаемого успеха, то ему нужно для этого совершить действие. Однако часто совершение такого действия сопряжено с различного рода препятствиями. Порой они бывают настолько сильны, что преодолеть их невозможно. Иногда эти препятствия ничтожны, пустяковые. Но во всех этих случаях нужен специальный механизм, позволяющий осознать препятствия и преодолеть их. Такой механизм существует в мозге, а его внешним проявлением является особый психический процесс, получивший название «воля». Существуют различные определения этого важнейшего компонента человеческой психики:
1. воля – это регулирующая сторона сознания, благодаря которой человек способен совершать преднамеренные действия, преодолевая при этом различные трудности, препятствия;
2. Воля – это пусковой и тормозной процесс, направленный на достижение цели;
3. воля – это осознанный контроль поведения
4. воля – это процесс, благодаря которому происходит стабилизация поведения, направленного на удовлетворение доминирующей потребности;
5. воля – это процесс осознания необходимости достижения цели, несмотря на препятствия. Навязывание своей воли другому человеку называется внушением.
По мнению И. П. Павлова, физиологической основой воли является «рефлекс свободы», или «рефлекс сопротивления». Этот врожденный рефлекс представляет собой реализацию потребности преодоления препятствий, в том числе преодоления других мотиваций. Современная физиология предполагает, что лобная кора совместно с гипоталамусом является тем субстратом, который осуществляет контроль поведения, т.е. волю. Именно взаимодействие этих двух структур приводит к стабилизации поведения, направленного на удовлетворение доминирующей потребности. При повреждении этих структур наблюдается безволие.
Среди таких понятий ВНД как потребность, мотивация, действие, цель, положительные и отрицательные эмоции, подкрепление понятие «воля» занимает важное место, так как за счет воли потребность порождает мотивацию; одновременно за счет воли реализуется действие, направленное на удовлетворение потребности. Возникающие при достижении цели положительные эмоции служат своеобразной наградой, или подкреплением, для волевого механизма. Отрицательные эмоции, возникающие при отсутствии видимого достижения цели, также служат стимулом для реализации волевого усилия, так как они повышают психическую, вегетативную и соматическую активность.
Воля представляет собой условнорефлекторный процесс, сформированный на базе безусловного рефлекса свободы. Очевидно, что существует множество образовавшихся в онтогенезе условных рефлексов, составляющих сущность контроля поведения. Например, человек может обладать огромной волей в достижении трудовых успехов и быть почти безвольным в обыденной жизни. Подкрепление в виде положительных эмоций, вероятно, играет исключительно важную роль в формировании рефлекса воли.
С этой точки зрения, как и любые другие условные рефлексы, рефлексы контроля поведения проходят стадию генерализации, стадию специализации и стадию автоматизации; тем самым формируются волевые умения и навыки. Внешнее и внутреннее торможение играет важную роль в реализации рефлексов контроля поведения.
Волевой процесс отражается следующими положительными и отрицательными (при отсутствии воли) качествами личности:
целеустремленность или слабоволие,
настойчивость и упорство или упрямство и негативизма,
решительность и смелость или нерешительность, трусость,
инициативность и самостоятельность или безинициативность, зависимость,
выдержка и самообладание или невыдержанность, вспыльчивость
дисциплинированность или разболтанность,
При явной патологии наблюдается абулия, или апраксия, т.е. отсутствие побуждения к действию.
Память
Память следует рассматривать как непременный атрибут жизни. Жизнь не могла бы возникнуть и развиваться на Земле, если бы живое не обладало способностью запоминать свою собственную структуру и воспроизводить подобные структуры в будущих поколениях, не могло бы, накапливая, храня и используя опыт, адаптироваться к изменяющимся условиям среды. Память определяет собой всю деятельность человека, что было понято очень давно. Так, у древних греков наиболее почитаемой богиней была Мнемосина – богиня памяти. Древние прекрасно осознавали, что никакая деятельность человека не может быть осуществлена без памяти, и они в своих мифах распространили влияние Мнемосины на все сферы деятельности вольного человека, сделав ее матерью нескольких муз, каждая из которых была покровительницей определенной формы науки или искусства.
Физиологические механизмы памяти.
Вопрос о механизмах, лежащих в основе процесса памяти, является одним из основных в психофизиологии.
Выделение структурных образований мозга, участвующих в хранении и воспроизведении энграмм (следов памяти) – одна из сложнейших задач в области разработки проблемы памяти. Известный исследователь Карл Лешли один из первых попытался с помощью хирургического вмешательства в мозг дать ответ о пространственном расположении памяти – по аналогии с речевыми, моторными или сенсорными зонами. К. Лешли обучал разных животных решать определенную задачу. Потом он удалял у животного один за другим различные участки коры – в поисках места расположения энграмм (следов памяти). Однако независимо от того, какое количество корковой ткани было удалено, найти то специфическое место, где хранятся энграммы, Карлу Лешли не удалось. Свою классическую статью он закончил выводом о том, что память одновременно находится в мозгу везде и нигде. Впоследствии этим фактам было найдено объяснение. Оказалось, что в процессах памяти участвуют не только кора, но многие подкорковые образования и, кроме того, следы памяти широко представлены в коре и при этом многократно дублируются.
В настоящее время считается, что механизмы памяти реализуются с участием различных структур коры больших полушарий, включая лобные и височные доли. В процессах запоминания и воспроизведения принимают участие гиппокамп, гипоталамус и другие структуры лимбической системы. Важную роль играет ретикулярная формация ствола мозга как активатор коры больших полушарий. Повреждение этих структур, как правило, отражается на процессах памяти.
Существует множество гипотез и концепций, которые можно разделить на две большие группы. Первая группа рассматривает механизмы памяти в рамках представлений о временной организации процессов запоминания. Вторая группа теорий исходит из представлений о наличии активной и пассивной памяти и о существовании нейронных кодов памяти.
Концепция о временной организации памяти.
Концепция временной организации памяти предполагает, что в начале в иконической памяти на основе деятельности анализаторов возникают сенсорные следы (зрительный, слуховой, тактильный и т.д.), которые составляют содержание сенсорной памяти. На втором этапе, т.е. на этапе краткосрочной памяти сенсорная информация направляется в высшие отделы головного мозга. В корковых зонах, а также в гиппокампе и лимбической системе происходит анализ, сортировка и переработка сигналов с целью выделения из них новой для организма информации. Есть данные, что гиппокамп совместно с медиальной частью височной доли играет особую роль в процессе консолидации следов памяти, выполняет роль селективного входного фильтра. Он классифицирует все сигналы и отбрасывает случайные, способствуя оптимальной организации сенсорных следов в долговременной памяти. Он участвует также в извлечении следов из долговременной памяти под влиянием мотивационного возбуждения. Роль височной области предположительно состоит в том, что она устанавливает связь с местами хранения следов памяти в других отделах мозга, в первую очередь в коре больших полушарий. Другими словами, она отвечает за реорганизацию нервных сетей в процессе усвоения новых знаний. Когда реорганизация закончена, височная область в дальнейшем процессе хранения участия не принимает. На третьем этапе следовые процессы переходят в устойчивые структуры долговременной памяти. Перевод информации из кратковременной памяти в долговременную, по некоторым предположениям, может происходить как во время бодрствования, так и во сне.
Таким образом, в рамках концепции о временной организации памяти общая схема процессов, лежащих в основе памяти, может быть представлена следующим образом:
восприятие и запечатление сигнала в сенсорной памяти;
передача энграммы по нейронным сетям в кратковременную память,
перевод энграммы в долгосрочную память на хранение с помощью химической модификации нейронных сетей;
хранение энграммы;
воспроизведение энграммы (по мере необходимости или спонтанно);
стирание энграммы.
Рассмотрим подробнее сведения об иконической (сенсорной), краткосрочной и долгосрочной памяти.
Иконическая (сенсорная) память. Мгновенная (иконическая) память заключается в образовании мгновенного отпечатка действующего стимула в рецепторной структуре. Этот отпечаток (энграмма внешнего стимула) отличается высокой информативностью, полнотой признаков и свойств (отсюда и название «иконическая память», т.е. четко проработанное в деталях изображение) действующего сигнала. Для такого отпечатка характерна высокая скорость угасания – если он не подкрепляется, не усиливается повторным или продолжающимся стимулом, то сохраняется в пределах всего 100-400 мс (однако по некоторым данным этот процесс может продолжаться до 4 секунд). Продолжительность и выраженность этих следовых потенциалов определяется силой действующего стимула, функциональным состоянием, чувствительностью и лабильностью воспринимающих мембран рецепторных структур. Стирание следа памяти происходит за 100-150 мс. По своей сущности сенсорная память представляет прямолинейно направленный процесс в виде продвижения сформированных потенциалов действия на центральную нервную систему по афферентным нервным стволам. Отсюда понятно, что сенсорная память как электрический процесс может подавляться некоторыми ядами, блокирующими передачу нервной импульсации через синапсы, может блокироваться механическими повреждением проводящих путей.
Объем сенсорной памяти определяется пропускной способностью и лабильностью рецепторных структур и нервных стволов афферентных путей. С учетом того, что воспринимаемый сигнал может оцениваться различными рецепторными образованиями (одновременное восприятие световых и звуковых волн, характеристик запаха и т.п.), считают, что емкость сенсорной памяти практически безгранична.
Полагают, что возможность извлечения информации из сенсорной памяти приближается к нулю.
Биологическое значение иконической памяти заключается в обеспечении анализаторных структур мозга возможностью выделения отдельных признаков и свойств сенсорного сигнала, распознавания образов. Иконическая память хранит в себе не только информацию, необходимую для четкого представления о сенсорных сигналах, поступающих в течение долей секунды, но и содержит несравненно больший объем информации, что может быть использовано и реально используется на последующих этапах восприятия, фиксации и воспроизведения сигналов. Ряд исследователей считает, что за период нахождения информации в сенсорной памяти происходит оценка биологического значения и новизны информации мозговыми структурами. Ненужная информация стирается, а значимая – переходит в кратковременную память.
Кратковременная память.
Это память на только что минувшие события; с помощью этого вида памяти обеспечивается выполнение текущих поведенческих и мыслительных операций. За счет этого вида памяти информация удерживается в мозговых структурах в пределах 0,5 часа; при необходимости либо переходит в долговременную память, либо забывается. Кратковременная память, таким образом, является своеобразным буфером, через который проходит вся информация, длительно хранящаяся в мозгу. Извлечение информации из кратковременной памяти обычно происходит без затруднений.
Считается, что кратковременная память связана с деятельностью лобных долей и гиппокампа. При удалении гиппокампа человек становится неспособным к запоминанию чего-либо нового. В основе краткосрочной памяти лежит повторная многократная циркуляция импульсных разрядов по круговым замкнутым цепям нервных клеток лобной доли коры. Возникающая при механической или электрической травме мозга ретроградная амнезия, т.е. невозможность воспроизведения событий, имевших место в пределах 15-30 минут до травмы, рассматривается как доказательство правильности представлений и многократной циркуляции нервных импульсов как основе кратковременной памяти.
Многократная циркуляция нервных импульсов осуществляется следующим образом. В структурах мозга существуют замкнутые нейронные цепи. Это обусловлено тем, что аксоны нейронов соприкасаются не только с дендритами других нейронов, но могут и возвращаться обратно к телу своей же клетки. Благодаря такой структуре нервных контактов появляется возможность циркуляции нервного импульса по постепенно затухающим кругам возбуждения разной сложности. В результате возникающий в клетке разряд возвращается к ней либо сразу, либо через промежуточную цепь нейронов и поддерживает в ней возбуждение. Эти стойкие круги, совершающиеся нервным импульсом не выходят за пределы определенной совокупности нервных клеток и рассматриваются как физиологический субстрат сохранения энграмм. Именно в этом круге возбуждения происходит переход из кратковременной памяти в долговременную.
Таким образом, при прохождении этого круга одни нервные клетки мозга воспринимают сведения о раздражителе, другие – управляют ответными реакциями, а промежуточные, или вставочные нейроны, находящиеся между ними, обрабатывают всю информацию. В результате многократного прохождения импульсов по кольцевым структурам в них постепенно образуются стойкие изменения, закладывающие основу последующего формирования долгосрочной памяти.
Показано, что длительность циркуляции зависит от биологической важности и новизны информации: новая и важная информация быстрее переходит в долгосрочную память, и для этого требуется меньше времени на циркуляцию (примерно 15 минут).
Емкость кратковременной памяти невелика. Эббингауз первым показал, что при кратковременном (1 минута) предъявлении зрительных или слуховых стимулов в кратковременной памяти может находиться 7+2 бит информации (сейчас этот показатель известен как число Миллера). Мы запоминаем и можем относительно легко воспроизвести 7 предъявленных нам логически несвязанных между собой слов, цифр, семантических понятий. Но неоднократно подтверждаемая многими исследователями такая емкость кратковременной памяти не позволяет объяснить факты оперирования отдельными людьми огромным числом бит информации в небольших промежутках времени.
Долговременная память.
Долгосрочная память – это память на события, которые происходят и происходили в жизни человека. В этой памяти хранится все без исключения – образы, события, знания, умения, навыки. Долгосрочная память является основным видом памяти человека, благодаря которой он может существовать как индивидуум. Долгосрочная память – основа условнорефлекторной деятельности. Успешность освоения учебного материала определяется объемом долгосрочной памяти и способностью к воспроизведению информации, хранящейся в этом виде памяти.
Изучение физиологических механизмов, лежащих в основе долгосрочной памяти, главным образом, проводилось на примерах образования и закрепления условных рефлексов. Новые исследования показывают, что феномен долговременной памяти шире, а механизмы, включающие условнорефлекторные процессы, разнообразнее и сложнее.
В любом случае, для долгосрочной памяти характерны такие этапы как:
формирование энграммы, т.е. фиксация информации,
сортировка и выделение новой информации,
долговременное хранение значимой для организма информации,
воспроизведение информации по мере необходимости (произвольная память) или случайно (непроизвольная память).
Концепция А. Н. Лебедева о нейронных кодах памяти.
Понятие о кодах.
Как известно, кириллица состоит из 33 букв, таблица Менделеева содержит чуть больше 100 различных атомов и т.д. Какое количество «букв» и «слогов» содержится в нейронном коде памяти, а также сам характер этих кодовых значений – вопрос, который сегодня интенсивно изучается. Теоретической базой поиска нейронных кодов памяти является представление о том, что все психические процессы реализуются не за счет работы отдельных нейронов, а за счет функционирования нейронных ансамблей.
Согласно концепции Лебедева, каждому приобретенному образу памяти (слову, предмету, явлению и т.п.) соответствует свой нейронный ансамбль. Нейроны ансамбля, хранящие один образ, активизируются согласованно и циклически. Колебания клеточных потенциалов, связанные с импульсацией нейронов, создают повторяющийся узор биопотенциалов. Каждому образу соответствует свой собственный узор.
Число нейронов в каждом ансамбле варьирует. Чем больше нейронов вовлекается в ритмы какого-то ансамбля, тем выше вероятность осознания соответствующего образа. Минимальное количество нейронов, обеспечивающее устойчивость ансамбля, составляет 100-300 клеток. В отношении максимального числа нейронов в ансамбле – вопрос пока открыт: не исключено, что это величина составляет тысячу нейронов, или десятки или даже сотни тысяч нейронов. Указанные количественные характеристики клеточного состава нейронного ансамбля, вероятно, зависят от индивидуальных особенностей человека. Нейроны одного ансамбля не обязательно размещаются рядом: часть нейронов любого ансамбля располагается в ретикулярной формации ствола и промежуточного мозга, другие нейроны размещаются в коре, в ее первичных, вторичных и третичных зонах.
Некоторые нейроны ансамбля могут «замолкать» или включаться в работу другого ансамбля, другого образа. При этом ансамбль может не только приобретать нейроны (повторение), но и терять их (забывание).
В процессе кодирования информации или ее актуализации (воспроизведения) в активное состояние вовлекаются все «буквы» нейронного кода, т.е. все группы нейронного ансамбля.
Объем долговременной памяти, согласно концепции А. Н. Лебедева, определяется длиной кодовых цепочек, т.е. общим суммарным числом отдельных нейронных ансамблей, которые могут последовательно вовлекаться в процесс памяти. Это число – огромно, и в то же время оно зависит от индивидуальных особенностей человека.
Представления о системах управления и регуляции памяти.
Существует два вида памяти – непроизвольная и произвольная (в первом случае запоминание и воспроизведение происходит без усилий, во втором – в результате осознанной мнестической деятельности). Косвенно это свидетельствует о наличии системы управления мнестическими процессами, а также о том, что эти процессы имеют разное мозговое обеспечение.
Считается, что система управления и регуляции памяти в головном мозге включает неспецифические и специфические компоненты. При этом выделяются два уровня регуляции:
1. неспецифический (общемозговой) – сюда относят ретикулярную формацию, гипоталамус, неспецифический таламус, гиппокамп и лобную кору,
2. модально-специфический (локальный), связанный с деятельностью анализаторных систем.
По современным представлениям, неспецифический уровень регуляции участвует в обеспечении практически всех видов памяти. Из клиники очаговых поражений мозга известно, что существуют так называемые модально-неспецифические расстройства памяти, когда ослабление или утрата функций памяти не зависит от характера стимула. Они возникают при поражении глубоких структур мозга, ретикулярной формации ствола, диэнцефальной области, лимбической системы, гиппокампа. В случае поражения гиппокампа возникает известное заболевание – корсаковский синдром, при котором больной при сравнительной сохранности следов долговременной памяти утрачивает память на текущие события.
Установлено также, что при активации ретикулярной формации формирование энграмм происходит эффективнее, а при снижении уровня активации, напротив, ухудшается как непроизвольное, так и произвольное запоминание любого нового материала, независимо от его сложности и эмоциональной значимости. Наряду с этим улучшение кратковременной памяти (увеличение объема при предъявлении информации в быстром темпе) может наблюдаться при электрической стимуляции таламокортикальной системы. В то же время при разрушении ряда областей таламуса возникают затруднения в усвоении новой информации или сохранении заученной ранее. В обеспечении произвольного запоминания ведущую роль играют лобные доли коры, особенно левой лобной доли.
Таким образом, система регуляции памяти имеет иерархическое строение и полное обеспечение функций и процессов памяти возможно лишь при условии функционирования всех ее звеньев.
Нарушения памяти.
Когда в кинофильмах люди, потерявшие память, приходят в себя на больничной койке, они, как правило, ничего не помнят о своей прошлой жизни. Такое представление о ситуации, строго говоря, неверно. Амнезия может принимать разные формы, но утрата всех воспоминаний если и встречается, то в очень редких случаях. Различают нарушение памяти на текущие события (фиксационная амнезия, при алкоголизме, при нарушениях функций гиппокампа), нарушение памяти на бывшие события (ретроградная, антероградная, антероретроградная амнезии) и общее нарушение памяти (прогрессирующая амнезия).
У больных, страдающих эпилепсией, наблюдается потеря памяти, однако, воспоминания о событиях, происшедших за три года до проведения у них оперативного лечения эпилепсии, не нарушаются. Например, описан случай у больного Н. М., у которого она проявлялась в нарушении перевода информации из кратковременной памяти в долгосрочную. Больной был не в состоянии запомнить новые факты, но вполне мог освоить выполнение различных действий. Его ретроградная амнезия – результат хирургической операции, при которой у него была удалена большая часть обоих гиппокампов и миндалин.
Другой известный случай амнезии описан у больного Н.А., получившего проникающее ранение мозга во время фехтовального поединка. Долговременная память на события, предшествовавшие несчастному случаю, у данного больного также не была затронута. Амнезия у него проявлялась в неспособности к усвоению нового материала, особенно вербального, т.е. фиксационная амнезия. К примеру, Н.А. быстро забывал списки слов или логическую прозу, но в то же время он легче запоминал человеческие лица и места в окружающем пространстве. При ранении у него было повреждено левое ядро таламуса – очень небольшой участок мозга.
Амнезия также встречается у больных с синдромом Корсакова. Это болезнь хронических алкоголиков, которые часто подолгу обходятся без еды. Она возникает в результате нехватки витамина В1 (тиамина) и обычно прогрессирует. Больные с корсаковским синдромомне только испытывают трудности при усвоении нового материала, но и страдают амнезией на те события, которые происходили в их жизни до развития патологического процесса.
Мышление.
Мышление – один из важнейших компонентов познавательной деятельности, характеризующийся обобщенным и опосредованным отражением действительности, это высшая форма психической деятельности, благодаря которой отражается сущность, взаимосвязи и отношения. Мышление выходит за рамки чувственного познания, т.е. ощущения и восприятия и осуществляется на уровне сознательного (преимущественно с помощью слова как простейшего способа обобщения) и бессознательного. В основе мышления лежит процесс образования элементарных или сложных ассоциаций.
Выделяют элементарное (конкретное) мышление и абстрактное мышление. Элементарное мышление – это свойственная животным форма отражения внешнего мира, представляющая собой мышление в действии и проявляющаяся в целесообразном адекватном поведении, направленном на удовлетворение потребностей. Физиологическую основу элементарного, конкретного мышления составляет первая сигнальная система. Абстрактное мышление – это отвлеченно-понятийное мышление, свойственное только для человека. Оно развивается в связи со становлением речи и связанной с этим функцией отвлечения и обобщения. Центральным для абстрактного мышления является функциональное употребление слова или знака в качестве средства для расчленения и выделения признаков, их абстрагирования и нового синтеза, в результате чего образуется понятие и на его основе – обобщение.
Физиологические основы мышления.
С точки зрения физиологии, мышление – это создание элементарных или сложных ассоциаций, это процесс оперирования символическими единицами (признаками – в левом полушарии, образами – в правом). Считается, что символические единицы (признаки, образы) формируются в задних отделах коры (ассоциативные зоны), а оперирование ими осуществляется в передних отделах коры. Уровень развития мышления зависит как от богатства и разнообразия признаков и образов, так и от скорости оперирования ими.
С этих позиций, мышление (т.е. создание признаков и образов, оперирование символическими единицами) можно рассматривать как условнорефлекторный процесс, реализуемый с участием второй сигнальной системы в соответствии с общими закономерностями условнорефлекторной деятельности.
Касаясь современных представлений о мозговых процессах, лежащих в основе мышления, следует отметить, что в целом проблема физиологических основ мыслительной деятельности разработана еще недостаточно глубоко. До настоящего времени не существует общепризнанных концепций, объясняющих сущность протекающих событий в коре больших полушарий в процессе мышления. В то же время накоплены результаты многочисленных эмпирических исследований, в том числе полученных при регистрации динамики физических показателей в ходе умственной деятельности.
При умственной деятельности происходит перестройка всех основных ритмов ЭЭГ – от дельта до бета. У взрослых выраженность бета-ритма при решении стереотипных умственных заданий снижается, а при решении задач, содержащих элемент новизны, возрастает, особенно в левом полушарии при успешном решении вербальных тестов на зрительно-пространственные отношения.
Наиболее существенные изменения ЭЭГ при умственной деятельности касаются пространственно-временных характеристик ЭЭГ – в этом случае резко увеличивается число участков коры, корреляционная связь между которыми по различным составляющим ЭЭГ имеет высокую статистическую значимость. Однако картина возникающих межзональных отношений зависит от характера задачи и способа ее решения. Так, при решении вербальных задач возрастает степень синхронизации биопотенциалов в лобных и центральных отделах левого полушария, в то время как при решении арифметических задач дополнительно возникает фокус активации в теменно-затылочных отделах. При выполнении легкого по алгоритму действия возрастает степень синхронизации в задних отделах левого полушария, а при трудном алгоритмическом действии фокус активации перемещается в передние зоны левого полушария. При решении одной и той же математической задачи разными способами фокусы активации располагаются в разных участках коры: при использовании арифметического способа – в правой префронтальной и левой теменно-височной, а при использовании пространственного метода – сначала в передних, а затем в задних отделах правого полушария. При стандартном решении задачи преимущественно преобладает активность левого полушария, а при нестандартном – активность правого полушария (особенно лобных отделов).
Расстройства мышления.
Важным для понимания физиологической основы мыслительной деятельности являются данные клиники, которые свидетельствуют о наличии широкого спектра вариантов нарушения мышления, что указывает на достаточно высокую «ранимость» этой высшей психической функции мозга человека. Иногда эти расстройства мимолетны, они могут наблюдаться у психически здоровых людей. Но могут быть стойкими и отражать определенную патологию ВНД. К патологическим видам мышления относят ускоренное, замедленное и задержанное мышление, разорванное мышление, бессвязное мышление, инертное, аутистическое, резонерское, символическое, паралогическое, фабулирующее мышление (в основе которого лежат вымышленные факты). Кроме того, к расстройствам мышления относятся навязчивые мысли, сверхценные идеи, бред. Приведенные варианты расстройств мышления наблюдаются при шизофрении («расщепление» мышления), маниакально-депрессивном психозе, эпилепсии, реактивном психозе.
При недоразвитии коры больших полушарий наблюдается олигофрения (малоумие, слабоумие), т.е. умственная отсталость. Наиболее глубокая степень олигофрении (глубокая умственная отсталость) – идиотия. При выраженной форме идиотии мышление и речь почти не развиты: больные произносят лишь нечленораздельные звуки и, как правило, не понимают смысла обращенной к ним речи. Имбецильность – средняя степень слабоумия, при которой речь и мышление развиты больше, чем при идиотии: больные способна составлять несложные фразы, но они не способны обучаться даже во вспомогательных школах. Дебильность – легкая степень слабоумия; у таких людей уровень развития речи относительно высок, но словарный запас очень беден. В связи с наличием хорошо развитой механической памяти, люди с легкой степенью слабоумия способны к обучению во вспомогательных школах и могут овладеть несложными трудовыми операциями. Причинами олигофрении являются генетические нарушения (например, болезнь Дауна), а также дефекты внутриутробного развития, обусловленные вирусной инфекцией, воздействием токсических веществ, радиации.
Речь.
Основное отличие человека от животных - наличие речи. Человек дал себе много определений, это: человек разумный (homosapiens), человек игривый, даже если речь идёт о труде (H.ludeus), (H/ socialis) – человек общественный, и это определение больше соответствует сути, т. к. человек не может развиваться вне общества. (H.culturalis) - человек культурный, выделившись из животного мира, создаёт культурные ценности, нечто такое, что сохраняется, развивается и передаётся из поколения в поколение. Она является основой для развития речи устной и письменной, а также интеллекта. Речь настолько характерна для человека, что правильнее было бы назвать его как – человек говорящий. Этим подчёркивается различие между ВНД человека и животных.
Две сигнальные системы действительности.
Животное воспринимает окружающий мир в результате воздействия на него материальных факторов (раздражителей). На основе этих воздействий у животных формируются условные или безусловные рефлексы. Совокупность этих конкретных сигналов внешнего мира И. П. Павлов предложил назвать первой сигнальной системой действительности. Систему нейронов мозга, воспринимающих эти сигналы и формирующих ответные реакции на них, он рассматривал в качестве материальной основы первой сигнальной системы. Итак, первая сигнальная система – это совокупность нейронов коры больших полушарий, принимающих участие в обработке всех конкретных сенсорных сигналов внешней и внутренней среды. Сами эти сигналы можно назвать сигналами первой сигнальной системы. Анализ сенсорных сигналов в этой системе – это процессы первой сигнальной системы. В первой сигнальной системе все формы поведения, включая способы и средства взаимного общения, базируются исключительно на непосредственном восприятии действительности и реакции в ответ на непосредственные раздражители. Также первая сигнальная система обеспечивает формы конкретно-чувственного отражения.
Человек воспринимает внешний мир также, как и животные – на основе деятельности первой сигнальной системы. Но помимо этого, человек воспринимает его и на основе деятельности второй сигнальной системы, специфическим раздражителем которой является слово с заложенным в нем смыслом, которое обозначает предметы и явления окружающего мира. Под второй сигнальной системой И.П. Павлов понимал совокупность словесных раздражителей, а также нервные процессы, возникающие в больших полушариях головного мозга в результате сигнализации окружающего мира речевыми обозначениями предметов и явлений природы, раздражающими органы чувств. В предлагаемой трактовке, вторая сигнальная система – это совокупность нейронов, участвующих в восприятии слова.
Для животного слово представляет собой набор звуковых волн и является раздражителем первой сигнальной системы, на который можно выработать условный рефлекс. Однако, слово для животного не несет смысловой нагрузки. Например, если выработать условный слюноотделительный рефлекс у собаки и человека на звонок и должным образом закрепить его, а затем звучание звонка заменить словом «звонок», то у человека слюноотделение произойдет, а у собаки нет. Для человека звучание звонка и слово «звонок» одинаковы в качестве условных раздражителей. Для собаки слово «звонок» - набор звуковых волн.
У человека слова приобретают смысл в результате возникновения прочной связи в коре больших полушарий между центрами возбуждения, возникающими под воздействием конкретных сигналов окружающего мира, и центрами возбуждения, возникающими на слова. Т.о. слова приобретают смысл на основе механизма установления условно-рефлекторных связей в коре больших полушарий головного мозга. В результате образования таких связей слова могут заменить конкретные раздражители окружающей среды, становясь их символами.
Считается, что первая и вторая сигнальные системы функционируют в полном взаимодействии. Так, если мы, как уже говорили, выработали условный рефлекс на звучание звонка, то при замене этого сигнала на слово «звонок» рефлекс сразу же, при первом предъявлении слова будет воспроизводиться. Это означает, что имеет место переход из первой сигнальной системы во вторую и обратно.
Физиологические основы речи.
Речь основана на работе различных механизмов, среди которых можно условно выделить мозговые и периферические. К мозговым относят собственно систему речи, или вербальную систему, благодаря которой реализуется суть речевого процесса. Именно работа этой системы до настоящего времени представляет наименее разработанную область физиологии высшей нервной деятельности. Кроме того, к мозговым механизмам следует отнести и сенсорные системы, прежде всего слуховую, зрительную, тактильную и двигательную, с помощью которых происходит опознание и порождение речевых сигналов.
К периферическим механизмам относят периферические системы обеспечения внешней, в том числе устной и письменной речи. Устная речь – это сложнейший физиологический акт, при котором за счет артикуляции и фонации произносятся в определенной последовательности звуки – фонемы, слова и предложения, несущие в себе соответствующий смысл. Произношение отдельных звуков, т.е. артикуляция, и озвучивание слов, т.е. фонация, осуществляется благодаря согласованной деятельности мышц языка, губ, мягкого неба, глотки, гортани дыхательной мускулатуры. Все это составляет речедвигательный аппарат, обеспечивающий звуковую организацию речи.
Среди систем, участвующих в фонации, выделяют три основные. Среди них:
1. энергетическая система дыхательных органов, необходимая для возникновения звука (легкие и главная дыхательная мышца – диафрагма);
2. генераторная система – звуковые вибраторы, при колебании которых образуются звуковые волны (голосовые связки гортани, а также щели и затворы, получающиеся во рту при артикуляции);
3. резонаторная система (носоглотка, гортань, грудная клетка).
Артикуляция – это совместная работа органов речи, регулируемая речевыми зонами коры и подкорковыми образованиями.
Письменная речь обеспечивается работой двигательного аппарата, в том числе мышц кисти ведущей руки.
Во всех случаях управление периферическим аппаратом речи осуществляется благодаря работе вербальной мозговой системы.
Внутренняя речь. Выделяется три иерархически организованных уровня внутренней речи.
1. первый уровень связан с механизмами действия и владения отдельными словами, обозначающими события и явления внешнего мира.
2. Второй уровень – это образование множественных связей между базовыми элементами и материализованной лексикой языка.
3. Третий уровень – это динамический уровень, который «оживляет», индивидуализирует и придает динамичность вербальной сети.
Мозговые центры речи.
Выполнение речевых движений регулируется специализированными центрами, расположенными в коре больших полушарий; они получили название центров речи. Эти центры не только планируют и реализуют внешнюю и внутреннюю речь, но и обеспечивают хранение речевых образов, звуковых и письменных символов, благодаря чему люди накапливают опыт и могут узнавать и понимать обращенную к ним устную и письменную речь, а также анализировать собственную речь.
Выделение специализированных структур коры и подкорковых образований, ответственных за способность произносить и понимать речь, основана на клинических данных, полученных во время операций на головном мозге. В частности, широкую известность получили исследования У. Пенфилда. Вл время операций на открытом мозге, которые иногда выполняются под местной анестезией, У. Пенфилд с помощью слабых токов раздражал речевые зоны коры, в том числе центры Брока и Вернике, и получал изменения речевой активности пациентов. Благодаря работам Пенфилда и других исследователей было установлено, что с помощью электростимуляции можно выделить все зоны и участки коры, включающиеся в выполнение той или иной речевой задачи. В целом, сегодня нет оснований сомневаться в наличии центров речи, в том числе моторного центра речи Брока, сенсорного центра речи Вернике, которые относят к центральному органу речи, а также центра письма, центра заученных движений, оптического центра речи и центров речевой памяти.
Центр Брока находится в лобной области у основания нижней, или третьей лобной извилины. Часто его называют речедвигательным центром. Кроме того, в лобной доле находятся центры движения губ и языка, а также центры письма. При поражении этих центров (афазия Брока) собственная речь нарушается, а понимание чужой речи сохраняется почти полностью. Больные с такой афазией осознают большую часть своих речевых ошибок. Они могут общаться с большим трудом и лишь незначительную часть времени.
Центр Вернике находится в височной области в задней трети верхней (или первой) височной извилины. Этот центр называют сенсорным центром речи. Он обеспечивает способность человека к анализу и синтезу речевых звуков, т.е. фонематический слух. Благодаря такому слуху человек может воспринимать фонемы данного языка. При нарушении этого центра возникает сенсорная афазия. Это утрата способности понимать речь при сохранении способности говорить. У таких больных появляются затруднения в понимании устной речи, в письме под диктовку. В тяжелых случаях больные с афазией Вернике воспринимают родной язык как неизвестный им иностранный язык. Речь таких больных достаточно беглая, но обычно бессмысленная, так как больные не замечают своих дефектов.
Афазия как результат постепенного (например, при атеросклерозе головного мозга) или внезапного (например, при инсульте) поражения центров речи приводит к социальной изоляции больного. Он утрачивает способность общаться с окружающими, а те в свою очередь не могут понять, что нарушение речи связано не с изменением структуры его личности, а с повреждением его мозговых центров речи. Таки больные страдают вдвойне или даже втройне: от афазии, от ложного истолкования природы их заболевания и от отсутствия (или неверно назначенного) лечения.
Эмоции
Эмоция в переводе с латинского – возбуждать, волновать.
Уильям Джеймс был одним из первых, кто попытался более 100 лет назад дать научное определение термину «эмоция» и объяснить физиологические механизмы, лежащие в основе этого важнейшего процесса, характерного для человека и высших животных. С тех пор в литературе дано много различных определений слову «эмоция» и предложено много теорий, однако до настоящего времени полной ясности в этом вопросе не существует. Значительный прогресс в понимании физиологических основ эмоций связан с именем выдающегося отечественного физиолога Павла Васильевича Симонова, автора наиболее признанной сегодня потребностно-мотивационной теории эмоций.
Большинство авторов приходят к выводу о том, что эмоции представляют собой особую форму психического отражения, при которой субъект выражает свое отношение ко всему происходящему во внешней или внутренней среде (хорошая или плохая ситуация). У человека эмоции чаще всего осознаются, т.е. вербализуются в виде определенного чувства и настроения, хотя кроме субъективного компонента эмоции сопровождаются поведенческими, вегетативными и эндокринными компонентами.
Физиологическая роль эмоций.
Эмоции играют важную роль в жизни человека и животных. Все психологи и физиологи едины во мнении, что эмоции выполняют не одну, а несколько функций. Конкретное формулирование этих функций, в определенной степени, основано на представлении о физиологических механизмах, лежащих в основе эмоций, и биологической роли эмоций.
Все авторы признают, что эмоции служат для общения между людьми (или животными), т.е. выполняют коммуникативную функцию. Для человека эта функция выражается в передаче сообщений о внутреннем психическом состоянии человека другим людям (с помощью мимики, жестов, характера речи и в целом поведения) и восприятие подобных сообщений от других людей.
Отражательная или оценочная функция означает, что с участием эмоций происходит оценка вероятности достижения цели, т.е. удовлетворения актуальной потребности, совершается обобщенная оценка внешних или внутренних событий. Например, за счет этой функции эмоции (тревога, страх) защищают нас от опасности.
Побуждающая функция заключается в том, что эмоции побуждают совершение действия, направленного на удовлетворение потребности.
Переключательная функция отражает причастность эмоции к выбору наиболее важной мотивации из числа конкурирующих в данный момент мотиваций. Иначе говоря, конкретная поведенческая реакция определяется наиболее сильно выраженной, т.е. доминантной эмоцией. Доминантная эмоция может быть не только отрицательной, но и положительной. Попутно отмечу, что для детей дошкольного и среднего школьного возраста в организации поведения более значимы положительные эмоции, а для подростков – отрицательные.
Подкрепляющая функция означает, что положительные эмоции способствуют выработке условного рефлекса, т.е. они являются наградой за правильно выполненное действие, а отрицательные эмоции препятствуют этому процессу, являясь важнейшим механизмом выработки внутреннего торможения.
Тот факт, что эмоции одновременно могут выполнять не одну функцию, а несколько, объясняет многообразие проявлений эмоций и механизмов, участвующих в их формировании.
Кроме того, надо отметить, что у человека эмоции могут выполнять не только полезную роль. Во многих случаях именно отрицательные эмоции могут стать причиной стресса, инфаркта миокарда, язвенной болезни, инсульта, стойкой гипертонии и других болезней, а в отдельных случаях – смертельных исходов. Положительно окрашенные эмоции, как правило, таких резких отрицательных воздействий на организм не оказывают, но к их формированию следует также относиться бережно – чрезмерно выраженная положительная эмоция может нанести вред здоровью. Во многом это связано с наличием выраженного вегетативного компонента при формировании эмоций, особенно, при чрезмерной активации симпатической нервной системы. Кроме того, положительные эмоции могут способствовать формированию патологического пристрастия (наркомании).