Раздел 2. Физиологические механизмы познавательной деятельности

2.1. Развитие представлений о высшей нервной деятельности

Общая характеристика учения о высшей нервной деятельности Достижения последних лет в области биохимии, молекулярной биологии, биофизики и некоторых других наук позволили исследователям получить данные, необходимые для познания частных механизмов жизнедеятельности. В частности, объективное изучение поведенческих реакций создает предпосылки для возникновения и развития такой науки, как физиология высшей нервной деятельности с ее точным знанием процессов, происходящих в нервной системе при тех или иных воздействиях внешней среды. Физиология высшей нервной деятельности обеспечила понимание сущности механизмов психической деятельности человека. Под психической деятельностью ученые понимают идеальную субъективно осознаваемую деятельность организма, осуществляемую с помощью нейрофизиологических процессов. При этом принято говорить о низшей нервной деятельности и высшей нервной деятельности.

Низшая нервная деятельность – совокупность нейрофизиологических процессов, обеспечивающих осуществление безусловных рефлексов и инстинктов.

Высшая нервная деятельность – совокупность нейрофизиологических процессов, обеспечивающих сознание, подсознательное усвоение информации и индивидуальное приспособительное поведение живого организма в окружающей среде.

Известный ученый, биолог Ч.Дарвин внедрил психофизические методы изучения психических явлений и способствовал развитию зоопсихологии. Эволюционное учение Ч.Дарвина, а именно, общебиологический закон непрерывности эволюционного процесса видообразования, создало научные предпосылки для сравнительного изучения поведения как животных, так и человека. Этому способствовало его представление об эволюции животного мира, основными факторами которой ученый выделяет: изменчивость, наследственность и естественный отбор.

Теория эволюции живой природы Ч.Дарвина сводится к тому, что в результате борьбы за существование происходит естественный отбор животных, наиболее приспособленных к определенной среде. Иными словами, в борьбе за существование выживают лишь те индивиды, чьи отклонения в признаках или свойствах, даже в незначительной степени, дают им преимущества в плане приспособления к условиям жизни.

Ч.Дарвин впервые сделал сравнительное описание инстинктов, свойственных человеку и животным, тем самым доказав общность биологических основ поведения человека и животных. Ученый четко разделил действия организма на врожденные и приобретенные (впервые эта идея была высказана во II в. н.э. Галеном). Инстинкты – это врожденные формы поведения, на которые уже в раннем онтогенезе начинает наслаиваться приобретаемый индивидуальный опыт.

Экспериментальной предпосылкой для создания учения о высшей нервной деятельности были работы по декортикации (полной или частичной) подопытных животных и наблюдения за изменением их поведения (исследования Ж.Б.Буйо, П.Флуранса, Л.Гольца). Так, Л.Гольц в 1881 г. экстирпировал у собаки большие полушария головного мозга и наблюдал за поведением животного 18 месяцев. После этой операции животное утратило все свои навыки, приобретенные в течение жизни, в результате чего оно не могло приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Животное даже не могло самостоятельно есть и пить.

Важную роль в развитии представлений о высшей нервной деятельности сыграл И.М.Сеченов. Свои взгляды и результаты экспериментальных исследований он изложил в 1963 г. в своем знаменитом труде «Рефлексы головного мозга». Именно И.М.Сеченов впервые в истории естествознания высказал предположение о том, что сознание представляет собой лишь отражение реальной действительности, а познание окружающего мира возможно лишь при помощи системы органов чувств, которые обеспечивают первоначальную информацию об окружающей действительности, а значит и являются источником психической деятельности. Как полагал И.М.Сеченов, первопричина всякого человеческого действия лежит вне этого действия. Наблюдая за поведением и формированием сознания детей на этапе раннего и дошкольного детства, ученый показал, как врожденные рефлексы с возрастом усложняются, вступают в разнообразные связи друг с другом, обеспечивая в результате всю сложность человеческого поведения.

Как доказано ученым, непосредственным началом любого рефлекса является чувственное возбуждение, вызываемое извне, а его концом – движение. Вместе с тем, по мнению И.М.Сеченова, физиология должна изучать и середину рефлекторного акта, т.е. «психический элемент», который очень часто оказывается не самостоятельным явлением, а интегральной частью всего процесса в целом, развивающегося в мозге по принципу ассоциации.

Изучение рефлекторной деятельности было продолжено еще одним выдающимся отечественным физиологом – И.М.Павловым. И.М.Павлов открыл условные рефлексы и, используя их как объективный метод исследования психической деятельности, разработал основы учения о высшей нервной деятельности.

Метод условных рефлексов выделился как самостоятельный метод в 1901 г. (как специфический результат проводимых И.П.Павловым опытов на собаках). Исходя из идеи нервизма, ученый пришел к заключению, что психическое возбуждение слюнных желез (на процесс приготовления пищи животному) имеет рефлекторную природу и представляет собой обовый вид рефлекса, который ученый определил как условный (поскольку для его возникновения необходимы определенные условия).

Условный рефлекс до настоящего времени рассматривается как объективный метод изучения психической деятельности мозга. Можно сказать, что за каплями условно-рефлекторного слюноотделения, наблюдаемого при образовании условных рефлексов, И.П.Павлов разглядел и создал учение о психических функциях головного мозга.

Именно согласно учения И.П.Павлова принято различать низшую и высшую нервную деятельность. Как было сказано выше, низшая нервная деятельность – это совокупность нейрофизиологических процессов, обеспечивающих осуществление безусловных рефлексов и инстинктов. Инстинкт представляет собой врожденную форму приспособительного поведения, обусловленную биологическими потребностями организма и специфическими раздражителями внешней среды.

Термин «высшая нервная деятельность» И.П.Павлов предложил использовать при характеристике определенных проявлений психической деятельности, что способствовало более детальному изучению психической деятельности человека с помощью объективного метода – метода условных рефлексов. Результаты современных исследований позволили несколько видоизменить трактовку понятия «высшая нервная деятельность». Под высшей нервной деятельностью принято понимать совокупность нейрофизиологических процессов, обеспечивающих сознание, подсознательное усвоение информации и индивидуальное приспособительное поведение живого организма в окружающей среде. Высшая нервная деятельность может протекать как осознанно, так и подсознательно, в отличие от психической деятельности, которая протекает только осознанно, вне зависимости от того, сопровождается она физической работой или нет.

Методы исследования высшей нервной деятельности

Важнейшим методом изучения высшей нервной деятельности является метод условных рефлексов в сочетании с различными дополнительными исследованиями или воздействиями.

Условный рефлекс – это выработанная в онтогенезе реакция организма на раздражитель, ранее индифферентный для этой реакции. Основные правила выработки условных рефлексов:

- неоднократное совпадение во времени действия индифферентного раздражителя с безусловным;

- условный стимул должен предшествовать безусловному.

Следовательно, условный рефлекс образуется на основе безусловного (врожденного) рефлекса.

Образованию условных рефлексов способствуют многие факторы: оптимальное состояние организма (его здоровье), и в первую очередь состояние коры больших полушарий; функциональное состояние нервного центра безусловного рефлекса; отсутствие посторонних сигналов как из внешней среды, так и от внутренних органов; оптимальное соотношение силы условного и безусловного раздражителей.

Для образования и сохранения условных рефлексов существует определенный диапазон величин подкрепления:

• минимальный (пороговый);

• оптимальный;

• максимальный.

Широко распространенными и доступными то есть, не травмирующими организм исследованиями деятельности мозга, являются электроэнцефалография и метод вызванных потенциалов. Оба эти метода в последнее время широко применяются в практике диагностики высшей нервной деятельности, что непосредственно связано с применением компьютерных форм обработки получаемых данных, а значит, с большей вероятностью точности полученных результатов.

Электроэнцефалография – регистрация суммарной электрической активности мозга с поверхности головы. Результат применения данного метода – получение электроэнцефалограммы (ЭЭГ – кривая линия, отражающая ритмы мозга). Регистрация ЭЭГ производится с помощью биполярных (оба активны) или униполярных (активный и индифферентный) электродов, накладываемых симметрично в лобных, центральных, теменных, височных и затылочных областях головного мозга.

Метод вызванных потенциалов. У человека – это регистрация колебания электрической активности, возникающего на ЭЭГ при однократном раздражении периферических рецепторов (зрительных, слуховых, тактильных). У животных также раздражаются афферентные пути, центры подключения афферентной импульсации, поступающей в центральную нервную систему.

Наряду с этими методами, применяются также:

• Магнитоэнцефалография. Поскольку при движении электрических зарядов возникает магнитное поле, мозг генерирует не только электрические (регистрируемые при помощью ЭЭГ), но и слабые магнитные волны, которые можно уловить применяя высокочувствительные датчики, заполненные жидким гелием. Преимущество данного метода заключается в более точном определении места локализации очага корковой активности.

• Компьютерная томография. При данном метода через мозг пропускается тонкий пучок рентгеновских лучей, источник которого вращается вокруг головы в задней плоскости. В результате получают рентгенографические изображения каждого участка мозга с различных точек. Далее при помощи компьютерных программ рассчитывают радиационную плотность ткани в каждой точке исследуемой плоскости. В итоге получается высококонтрастное изображение среза мозга.

• Микроэлектродный метод. Основан на подведении к одиночным нейронам микроэлектродов (чаще всего их делают в виде стеклянных микропипеток, которые перед опытом заполняются электролитом). При помощи микроэлектродов, вводимых внутрь нервных клеток, можно измерить мембранные потенциалы покоя, регистрировать постсинаптические потенциалы и потенциалы действия.

• Реоэнцефалография. Основана на регистрации изменений сопротивления ткани мозга переменному току высокой частоты в зависимости от кровенаполнения и позволяет косвенно судить о величине общего кровенаполнения мозга, тонусе, эластичности его сосудов, состоянии венозного оттока.

• Эхоэнцефалография. Основана на свойстве ультразвука по-разному отражаться от структур мозга, его патологических образований, цереброспинальной жидкости, костей черепа и пр. Данный метод обеспечивает возможность оценивать скорость и направление движения крови в сосудах, участвующих в кровоснабжении мозга.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое психическая деятельность?

2. Что такое низшая нервная деятельность?

3. Что понимается под высшей нервной деятельностью?

4. Кем впервые были высказаны идеи о необходимости изучения психической деятельности?

5. Каков вклад И.М.Сеченова в разработку проблемы высшей нервной деятельности?

6. Идеи И.П.Павлова о механизме высшей нервной деятельности.

7. Общая характеристика методов исследования высшей нервной деятельности.