4. Общее понятие об анализаторах. Высшая нервная деятельность

Любая деятельность человека зависит от состояния его органов чувств — зрения, слуха, обоняния, вкуса, а также соматической (от кожи, мышц) и висцеральной (от внутренних органов) чувствительно­сти, — с помощью которых осуществляется восприятие и анализ ин­формации из окружающего мира и внутренней среды организма.

Физиологическую основу ощущений и восприятий составляет деятельность сложных функциональных систем, называемых анали­заторами.

Сенсорная информация, которую мы получаем с их помощью, имеет значение не только для улучшения работы внутренних органов и адекватного требованиям окружающей среды поведения, но и явля­ется важнейшим фактором развития ребенка.

Каждый анализатор состоит из трех частей:

1. периферическое звено — рецепторы, воспринимающие раз­дражение из окружающей среды (экстерорецепторы) и из внутренней среды организма (интерорецепторы). Экстерорецепторы делятся на контактные (температурные, тактильные, вкусовые) и дистантные (зрительные, слуховые и обонятельные). Интерорецепторы делятся на висцерорецепторы, информирующие о состоянии внутренних орга­нов; проприорецепторы, сигнализирующие о состоянии опорно­-двигательного аппарата; вестибулорецепторы — о положении тела в пространстве и движении тела;

2. центральное звено, включающее различные структуры голов­ного мозга на всех его уровнях при ведущем значении коры головно­го мозга;

3. проводниковое звено, состоящее из совокупности нервных во­локон, соединяющих первые два отдела.

Нарушение деятельности любого из этих звеньев анализатора на­рушает его работу в целом. Например, нарушение зрения может быть связано либо с функциональными расстройствами периферического зрительного восприятия, либо с ухудшением проведения зрительной информации по зрительным нервам, либо с поражением корковых зон зрительного анализатора.

Существуют различные виды анализаторов: зрительный, слухо­вой, обонятельный, вкусовой, кожный, двигательный (кинестетиче­ский) и внутренностный (висцеральный), образующие единую систе­му воспринимающих аппаратов.

Функциональные особенности всех анализаторов:

чрезвычайно высокая чувствительность к действию адекват­ных раздражителей и способность изменять ее. Например, войдя в темное помещение, мы вначале не способны видеть окружающие предметы, а затем, вследствие повышения чувствительности зритель­ных рецепторов, наше зрение восстанавливается. При действии силь­ных раздражителей происходит противоположный процесс — сниже­ние чувствительности рецепторов, например, при выходе из темного помещения на яркий солнечный свет. Аналогичные явления адапта­ции наблюдаются и при действии шума, запаха;

• работа по принципу «информационной воронки», который за­ключается в уменьшении числа нервных импульсов, поступающих в ЦНС, благодаря отбору биологически значимых сигналов. Этот прин­цип работы имеет важное значение в повышении надежности приема информации мозгом и в значительной мере предотвращает поступле­ние в мозг ошибочного сигнала;

• тесное функциональное взаимодействие анализаторов.

В качестве предмета физиологии высшей нервной деятельно­сти (ВНД) выступают закономерности и механизмы функционирова­ния мозга, в частности его высшего отдела — коры больших полуша­рий, обеспечивающего наиболее оптимальное взаимодействие организма с окружающей средой. Причем физиологов интересует ра­бота мозга на всех его структурных уровнях: от целостных, наиболее сложных реакций до отдельных нейронов и субклеточных образова­ний. Физиология ВНД детей и подростков изучает формирование и развитие этих механизмов в процессе онтогенеза.

Для педагога знание основных закономерностей физиологии ВНД имеет большое практическое значение. Раскрывая физиологиче­ские механизмы образования и протекания рефлекторных реакций человека — элементарную основу накопления новых знаний и навы­ков, этот раздел дает возможность представить физиологические ос­новы обучения и воспитания ребенка.

И. М. Сеченов в своей знаменитой книге «Рефлексы головного мозга» (1863) выдвинул гипотезу о рефлекторной природе всех без исключения психических процессов человека. Идеи Сеченова были развиты и конкретизированы И, П. Павловым в начале XX века, от­крывшим метод условных рефлексов для объективного изучения пси­хической деятельности человека и животных и создавшим учение о ВНД. Важную роль в создании и развитии учения о ВНД сыграли ра­боты В. М. Бехтерева.

Основной формой деятельности нервной системы является рефлекторная. Все рефлексы принято делить на безусловные и условные, различия между которыми заключаются в следующем. Безусловные рефлексы являются врожденными, они характерны для всех людей (и животных), устойчивы — сохраняются в течение всего постнатального периода онтогенеза, их рефлекторные дуги замыкаются на низших уровнях мозга (спинной мозг или стволовая часть головного мозга). В отличие от них условные рефлексы являются приобретенными, носят индивидуальный характер, изменчивы могут появляться или «угасать» в течение жизни, для их образования обязательно участие коры головного мозга.

Существует классификация безусловных рефлексов. Различают пищевые (сосательный, глотательный, слюноотделительный), защит­ные (оборонительные), ориентировочный, игровые, половые (связан­ные с рождением потомства) и другие безусловные рефлексы. Ин­стинкт — это ряд простых безусловных рефлексов, т. е. более сложная безусловно-рефлекторная деятельность.

Рассмотрим физиологические механизмы образования условных рефлексов на примере простой условно-рефлекторной реакции уси­ления слюноотделения у человека при виде лимона. Данная реакция возникает лишь у человека, ранее пробовавшего лимон. Известно, что безусловно-рефлекторное слюноотделение происходит при раздраже­нии рецепторов ротовой полости, т. е. при соприкосновении с ней. В нашем примере образуется связь между нервными центрами, регули­рующими процессы слюноотделения и анализирующими зрительные раздражения: возбуждение, возникающее в зрительных рецепторах при виде лимона, по центростремительным волокнам попадает в зри­тельный отдел коры больших полушарий (затылочная область) и вы­зывает возбуждение корковых нейронов — возникает очаг возбужде­ния. Если вслед за этим человек получает возможность попробовать лимон на вкус, то очаг возбуждения возникает в подкорковом нерв­ном центре слюноотделения и его корковом представительстве (лоб­ных долях больших полушарий — корковый пищевой центр). В силу того, что безусловное раздражение (вкус лимона) является более сильным, чем условный раздражитель (внешние признаки лимона), пищевой очаг возбуждения имеет доминантное (главное) значение и «притягивает» возбуждение из зрительного центра. Между двумя ра­нее не связанными нервными центрами возникает временная нервная связь («понтонный мост»), благодаря которой возбуждение, возни­кающее в зрительном центре, перемещается в пищевой центр, из ко­торого по эфферентным нервным волокнам переходит к слюнным железам, вызывая слюноотделение.

Для образования условных рефлексов необходимы следующие условия: наличие условного раздражителя и безусловного подкрепле­ния; условный раздражитель должен всегда несколько предшество­вать безусловному подкреплению и быть слабее, чем безусловный; необходимо нормальное (деятельное) функциональное состояние нервной системы (прежде всего головного мозга).

В основе учебно-воспитательного процесса также лежит условно-рефлекторная деятельность. Мощными факторами, способствую­щими формированию условно-рефлекторной деятельности, являются поощрение и наказание (правда, в возрасте до 3-х лет для выработки условного рефлекса у ребенка важное значение имеет еще «пищевое подкрепление»).

Однако позже достаточно «словесного поощрения». Опыт пока­зывает, что у детей старше 5 лет с помощью похвалы можно вырабо­тать любой полезный рефлекс почти в 100% случаев.

Классификация условных рефлексов затруднена ввиду их много­численности, изменчивости и индивидуального характера, и все же можно выделить некоторые из них, наиболее общие.

Особое место занимают условные рефлексы на время, образова­ние которых связано с регулярно повторяющимися в одно и то же время раздражителями, например, с приемом пищи (к этому времени усиливается функциональная активность органов пищеварения). По­добная ритмичность физиологических процессов может лежать в основе рациональной организации режима дня детей и подростков и является необходимым фактором высокопроизводительной деятель­ности взрослого человека. Рефлексы на время, очевидно, следует от­нести к группе следовых рефлексов, которые вырабатываются в том случае, если безусловное подкрепление дается через 10-20 с после окончания действия условного раздражителя. (Иногда удается их вы­работать даже после 1—2-минутной паузы).

Важное значение имеют рефлексы подражания, например, при изучении иностранного языка, влияние положительного примера, а также экстраполяционные рефлексы, позволяющие предвидеть благо­приятные или неблагоприятные и опасные для жизни ситуации.

Условные рефлексы высших порядков — это новые условные рефлексы, которые образуются на основе выработанных ранее услов­ных рефлексов. Пример: выработан прочный условный рефлекс — вид обеденной посуды вызывает слюноотделение. Если ввести новый условный раздражитель — подвязывание фартука и подкреплять это сервировкой стола, то уже вид фартука вызывает слюноотделение. Такие рефлексы называются рефлексами II порядка; существуют реф­лексы III, IV, V и более высоких порядков (у животных — собак, обезьян —• возможны только рефлексы III—IV порядка, у взрослого человека возможно формирование X-XI, даже XX порядка, у дошко­льников - VI—VII порядка).

В образовании условных рефлексов решающая роль принадлежит коре головного мозга. Однако замыкание временной связи между раз­личными участками коры — очагами возбуждения в корковых нерв­ных центрах происходит не в горизонтальной плоскости, а в верти­кальной — через подкорковые структуры, участие которых в этом процессе тоже обязательно (удаление этих структур в экспериментах на животных приводит к невозможности образования условных реф­лексов).

В больших полушариях протекают не только процессы возбуж­дения, но и торможения; и те, и другие являются двумя сторонами единого нервного процесса.

Существуют следующие виды торможения условных рефлексов:

1. безусловное (внешнее) торможение это врожденная реак­ция, возникающая при действии очень сильного или длительного раздражителя (запредельное торможение, которое имеет охранитель­ное значение, защищая нервные , клетки от истощения), а также при появлении нового неожиданного раздражителя (лежит в основе отвлекаемости детей).

2. условное (внутреннее) торможение возникает при не подкреплении условного раздражителя безусловным, постепенно тормозится условный рефлекс. Например, по дороге на работу мы привыкли за­ходить в киоск за газетой, расположенный справа от подъезда. Но в результате каких-либо обстоятельств, киоск перенесли в другое ме­сто, например, слева от подъезда. Мы по привычке, намереваясь ку­пить газету, будем ошибаться, поворачивая вправо. Однако старый путь не подкрепляется покупкой газеты, поэтому вспоминаем о новом месторасположении киоска. Постепенно происходит «угасание» ус­ловного рефлекса. Это один из видов внутреннего торможения. Ана­логичное явление лежит в основе потери спортивных двигательных навыков, забывания учебного материала. Возможность восстановле­ния условных рефлексов зависит от их прочности. При учебно-воспитательной работе следует учитывать, что у детей условные реф­лексы прочнее, чем у взрослых, угасание происходит труднее, т. е. де­тей легче научить как хорошему, так и плохому и труднее отучить от вредных привычек.

Другим (вторым) видом внутреннего торможения является дифференцировка. Это способность мозга различать даже весьма близкие (похожие) по своим свойствам условные раздражители, что было по­казано в опытах на животных. Этот тип торможения имеет особое значение для человека, так как лежит в основе обучения и воспита­ния. Обучение ребенка письму, чтению, рисованию, выработка трудо­вых навыков, способность различать отдельные речевые звуки или буквы, а также запреты, сигналы светофора и прочее в значительной мере определяют учебные возможности и степень воспитанности де­тей и подростков, в частности поведение на уроке, на улице и т. д.

Третий вид внутреннего торможения - запаздывание условных рефлексов (запаздывательное торможение). Сущность его заключает­ся в следующем: дается условное раздражение, а безусловное - через несколько (5—10) минут. Организм находится в ситуации ожидания. Например, хищное животное способно затаиться на длительное время для нападения. Запаздывательное торможение предохраняет организм от напрасной преждевременной траты энергии. Дети не умеют ждать, так как у них недостаточно развито внутреннее торможение.

В процессе обучения и воспитания детей и подростков педагогу приходится тратить немало времени и сил на тренировку запаздывательного торможения у своих воспитанников, лежащего в основе ожидания и терпения, что особенно трудно формируется у младших школьников.

С возрастом процессы возбуждения и торможения становятся сильнее, все виды внутреннего торможения - более стойкими и лег­че вырабатываются, но нужны систематические тренировки.

В основе психической деятельности человека лежат важнейшие функции коры головного мозга - процессы анализа и синтеза. Оба процесса неразрывно связаны и осуществляются на различных «эта­жах» мозга, в простейшей форме — в рецепторах. Примером наиболее сложных аналитико-синтетических процессов в коре головного мозга является образование динамического стереотипа, представ­ляющего собой повторяющуюся цепь условных рефлексов и лежаще­го в основе режима дня, а также процессов обучения и воспитания.

К специфическим особенностям ВНД человека относится нали­чие второй сигнальной системы, связанной со словесной сигнализа­цией, т. е. с речью.;

Первая сигнальная система, связанная с впечатле­ниями, ощущениями, представлениями, — общая у человека и животных. Пример: при переходе улицы с собакой вид машины как сигнал об опасности понятен и человеку и собаке, а словесное пре­достережение— только человеку. У животных можно выработать ус­ловный рефлекс на отдельные слова или сочетания слов, однако смы­словое содержание их им недоступно.

Значение второй сигнальной системы состоит в том, что наличие ее позволяет человеку получать знания и накапливать опыт без непо­средственного контакта с самой действительностью, информацию можно получить, например, из книг.

В процессе онтогенеза она приобретает ведущее значение только к 6-7 годам, однако и в этот период сохраняется значительное влия­ние первой сигнальной системы, что необходимо учитывать в учебно- воспитательной работе: слова следует сочетать с действием конкрет­ных раздражителей (например, в качестве поощрения неплохо ис­пользовать словесную похвалу, подкрепленную сладостями).

В школьном возрасте повышается роль второй сигнальной систе­мы, но в пубертатном периоде из-за большой физиологической пере­стройки в организме подростков влияние первой сигнальной системы вновь усиливается, что часто не учитывают педагоги и родители. По­сле незначительного ослабления в пубертатном периоде вторая сиг­нальная система у старших школьников вновь приобретает ведущее значение и сохраняет его в течение всей жизни человека, постоянно развиваясь и совершенствуясь.

Типы высшей нервной деятельности

Знание этого вопроса имеет большое значение для совершенство­вания учебно-воспитательной работы.

В основе типа ВНД лежат индивидуальные особенности протека­ния в ЦНС двух процессов — возбуждения и торможения.

Основными являются следующие свойства нервных процессов:

- сила, связанная с уровнем работоспособности нервных клеток (могут быть сильные и слабые нервные процессы);

- уравновешенность нервных процессов, которая определяется их соотношением (может наблюдаться преобладание одного из про­цессов или их уравновешенность);

-подвижность нервных процессов, характеризующаяся скоро­стью возникновения возбудительного и тормозного процессов, спо­собностью нервных клеток переходить из одного состояния в другое (нервные процессы могут быть высокоподвижными и инертными).

Эти свойства определяются как наследственностью, так и усло­виями развития и воспитания; У людей может быть разное сочетание этих свойств, что в конечном итоге определяет тип ВНД.

Тип ВНД — это индивидуальные особенности ВНД, обусловлен­ные совокупностью основных свойств нервной системы, формирова­ние которых определяется наследственной программой развития и условиями воспитания.

По классификации И. П. Павлова могут быть выделены четыре типа ВНД:

1. сильный неуравновешенный («безудержный») — характери­зуется сильной нервной системой и преобладанием процессов воз­буждения;

2. сильный уравновешенный подвижный — отличается сильной нервной системой, уравновешенностью, высокой подвижностью;

3) сильный уравновешенный инертный — при значительной силе нервных процессов отмечается их низкая подвижность;

4) слабый тип — имеет место низкая работоспособность корко­вых клеток, а следовательно, слабость нервных процессов.

Данные характеристики типов ВНД совпадают с известными оп­ределениями по классификации Н. П. Красногорского —- холерик, сангвиник, флегматик и меланхолик соответственно.

Тип ВНД является физиологической основой для формирования темперамента и характера. Однако в полной мере темперамент не оп­ределяется свойствами нервной системы, так как большое значение имеют условия воспитания и обучения.

В практической действительности редко встречаются ярко выра­женные представители основных типов, чаще — промежуточные.

По другой классификации И. П. Павлова и его школы выделено три типа людей - по соотношению сигнальных систем:

1. художественный тип — с преобладанием влияния первой сиг­нальной системы. Для людей этого типа свойственно образное вос­приятие окружающего мира, оперирование в процессе мышления чувственными образами (наглядно-образное мышление), К данному типу относятся лица таких профессий, как артисты, художники;

2. мыслительный тип — с преобладанием второй сигнальной системы. Этому типу свойственно абстрагирование от действительно­сти. В процессе мышления люди этого типа оперируют абстрактными символами, обладают способностью к тонкому анализу и синтезу раз­дражителей окружающего мира;

3. средний тип, характеризующийся уравновешенностью сиг­нальных систем. К этому типу принадлежит основная масса людей.

Значительные трудности в настоящее время представляет опре­деление типологических свойств нервной системы человека. Методы, существующие в экспериментальных лабораториях, громоздки, слож­ны. В педагогической практике приходится ограничиваться наблюде­нием за поведением учащихся.

Следует обратить внимание на необходимость дифференциро­ванного подхода к детям с различными типами ВНД.

Совершенно очевидно, что педагогические воздействия не долж­ны быть одинаковыми. То, что посильно ученику с сильным типом нервной системы, может быть не под силу ученику со слабым типом. Ученик с инертными нервными процессами будет удивлять учителя своей медлительностью, а ученик с преобладанием процессов возбу­ждения и их высокой подвижностью будет всегда непоседливым. Не­обходимо у ученика со слабой нервной системой, постепенно увели­чивая нагрузку, повышать работоспособность его нервных клеток; у ученика с инертными процессами воспитывать быстроту реакции; у ученика с «безудержным» типом нервной системы — тренировать процессы торможения и т. д.

Следует сказать, что типологические свойства человека не явля­ются показателем его ценности как личности. В современных иссле­дованиях показано, что каждый тип ВНД обладает положительными свойствами. Например, дети меланхолического типа (слабый тип), в сравнении с сильным, имеют более низкий уровень работоспособно­сти, но обладают более высокой чувствительностью к педагогическо­му воздействию; у учеников с сильной нервной системой лучше раз­вита механическая память, а учениками со слабой нервной системой лучше усваивается осмысленный материал, они запоминают медлен­нее, но более прочно. Доказательством этого является и то, что среди окончивших школу с золотой медалью и среди попадающих в боль­шой спорт встречаются представители различных типов,

Развитие высшей нервноЙ деятельности в онтогенезе

Начало формирования безусловных рефлексов происходит на 3 месяце пренатального развития (сосательный, дыхательный, движе­ния плода), с 4-5 месяца появляются активные движения. К моменту рождения формируется большинство безусловных рефлексов, обеспе­чивающих нормальное функционирование вегетативной сферы.

На 1-2 сутки после рождения возникают пищевые условные ре­акции, а к концу первого месяца образуются условные рефлексы дви­гательного анализатора и вестибулярного аппарата. Они формируют­ся медленно, так как резко преобладают процессы возбуждения над процессами торможения и происходит широкая иррадиация возбуж­дения. Со второго месяца образуются слуховые, зрительные и так­тильные рефлексы, к пятому месяцу — все основные виды условного торможения. К концу первого года жизни начинает формироваться вторая сигнальная система — условные рефлексы на словесные раз­дражители.

Далее у дошкольников происходит совершенствование этого процесса.

Младший школьный возраст (7—12 лет) - период относительно «спокойного» развития ВНД. Сила процессов возбуждения и торможе­ния, подвижность, уравновешенность и взаимная индукция, а также уменьшение силы внешнего торможения обеспечивают возможности широкого обучения. Это переход от рефлекторной эмоциональности к «интеллектуализации эмоций».

Особое значение для учителей и воспитателей имеет подростко­вый возраст (с 11-12 до 15—17 лет). Это время больших эндокринных преобразований в организме подростков и формирования у них вто­ричных половых признаков что сказывается на ВНД. Нарушается уравновешенность нервных процессов в сторону преобладания воз­буждения, замедляется прирост подвижности нервных процессов, ос­лабляется деятельность коры головного мозга и второй сигнальной системы, с чем связано усиление подкорковых влияний, проявля­ющееся повышенной эмоциональностью и вегетативными наруше­ниями (одышка, боли в области сердца и др.). Положение подростка осложняется возрастающими требованиями со стороны взрослых и школы. Не каждый педагог учитывает функциональные возможности детей, отсюда возникают трудности в общении с подростком. Нужны правильный здоровый режим, спокойная обстановка дома и в школе, физическая культура и спорт, интересная внеклассная работа, добро­желательность и понимание со стороны взрослых. Особенно осторожно следует проводить учебно-воспитательную работу в этот кри­тический период.

Старший школьный возраст (15-18 лет) совпадает с окончанием морфофункционального созревания всех физиологических систем че­ловека. Значительно повышается роль коры головного мозга в регу­ляции психической деятельности и физиологических функций. Все свойства основных нервных процессов достигают уровня взрослого, ВНД становится упорядоченной, гармоничной.