Глава 4

ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

__________________________________________________________________________________

§10.Условные рефлексы – основа высшей нервной деятельности.

Развитие учения о высшей нервной деятельности.

В наше время никто не может сказать, когда и у какого предка современного человека появились проблески интереса к своей личности.

Во времена Сократа возникло два взгляда на умственную деятельность. Одни древнегреческие мыслители, ярким представителем которых был Демокрит, утверждали, что человек, так же как и весь мир, окружающий его, состоит из материальных частиц – атомов. Согласно их взгляду, ощущение и мышление являются результатом воздействия на организм человека мельчайших «атомов», отрывающихся от поверхности предметов.

Другие мыслители разделяли взгляды Платона, который считал, что все тела на Земле – тени идей, населяющих потусторонний мир. Душа человека включает часть этих идей. Она имеет божественное происхождение, не зависит от тела и может переходить от одного организма к другому и даже существовать самостоятельно.

В средние века все, кто считал, что психическая деятельность – продукт материальных процессов, подвергались жестоким гонениям. Однако начиная с XVI века стали появляться хорошо сформулированные мысли о психике. Первым, кто отчетливо попытался представить механизм взаимоотношения организма и среды, осуществляемый через нервную систему, был французский математик, философ и физиолог Ренэ Декарт (1596 – 1650). Он рассматривал организм как машину, действующую по принципу несложных механизмов того времени ( часы, кузнечный мех).

Но главное было не в этом. Декарту удалось показать, что многие действия человека совершаются рефлекторно, являются ответом на воздействия окружающей среды. Эта мысль была подхвачена прогрессивными исследователями.

Научный подвиг И.М. Сеченова.

Бывший армейский офицер – сапер, получивший затем образование медика в Московском университете, Иван Михайлович Сеченов страстно разделял идеи революционных демократов, а с некоторыми из них его связывали личное знакомство и дружба. Сеченова по праву считают отцом русской физиологии, потому что он, владея знаниями математики, физики, химии, впервые в нашей стране начал экспериментально изучать важнейшие функции организма: нервные процессы, мышечные движения, газы крови, обмен веществ. Он заложил основы русской физиологии центральной нервной системы, физиологии труда и спорта, сравнительной физиологии, сопоставляющей функции организмов разных уровней развития.

Наибольшую славу Сеченов приобрел благодаря своему труду «Рефлексы головного мозга». Убедительно, просто и ясно Сеченов излагает свои представления о рефлекторных механизмах работы головного мозга. В первой части своей книги он на примере опытов с обезглавленной лягушкой показывает, что при наличии спинного мозга могут возникать в ответ на раздражение движения в виде рефлекторного отдергивания конечностей. Эти движения осуществляются без участия головного мозга. Обычно называемые невольными, они тем сильнее, чем сильнее раздражение. Невольные движения целесообразны, потому что устраняют конечность от вредящего раздражения и этим благоприятствуют выживанию организма, способствуют сохранению вида. Однако эти движения могут тормозиться другими раздражителями, вызывающими более важную деятельность.

Во второй части книги Сеченов описывает произвольные движения и доказывает, что они тоже рефлекторные: начинаются от возбуждения органов чувств, продолжаются в мозге в виде определенных психических процессов и заканчиваются мышечными движениями.

Иван Петрович Павлов подхватил эстафету, переданную ему Сеченовым, и понес ее дальше. Если Сеченов теоретически доказал возможность изучения психической деятельности человека физиологическими методами, то Павлов нашел конкретные методы и приемы, с помощью которых стало возможным ее изучать. Если Сеченову удалось объяснить причину целесообразности рефлексов, то Павлову принадлежит честь открытия условных рефлексов, позволяющих прогнозировать будущее за счет накопленного прошлого опыта.

Три принципа рефлекторной теории Сеченова – Павлова

Накопление фактов об условных и безусловных рефлексах и основанных на их представлениях позволило Павлову сформировать три принципа рефлекторной теории, на которые впервые указал Сеченов в книге «Рефлексы головного мозга».

I – принцип причинности – в организме, в мозге в частности, нет процессов беспричинных, возникающих без толчка, повода.

II – принцип структурности, гласит, что нет процессов в мозге, которые не были бы приурочены к его структуре, были бы «бестелесными», не имели бы материальной основы.

III – анализ и синтез раздражений, воздействующих на организм из его внутренней и внешней среды, а также анализ и синтез ответной деятельности организма на эти раздражения. Этот принцип исходит из того, что каждый рецептор нашего организма узко специализирован и может воспринимать только отдельные качества предметов. Одни рецепторы воспринимают холод, другие – тепло, третьи реагируют только на прикосновение, четвертые – на снятие раздражителя. Эти рецепторы воспринимают лишь отдельные свойства предметов - анализируют их. Информация от рецептора поступает в головной мозг. Он перерабатывает ее так, что представление о предмете получается целостным (синтез). На основании этих целостных представлений формируется ответная реакция.

Условный рефлекс

Условный рефлекс – это реакция организма, которая приобретается при определенных условиях в процессе индивидуального развития.

Биологическая роль условного рефлекса заключается в расширении диапазона приспособительных возможностей организма. Значительно дополняя безусловный рефлекс, он позволяет в высшей степени тонко приспосабливаться к самым разнообразным условиям. Условный рефлекс образуется на основе безусловного.

Правила образования условных рефлексов. Процесс образования условных рефлексов требует соблюдения определенных правил. Во – первых, необходимо наличие двух раздражителей – безусловного и индифферентного, т.е. безразличного, который должен приобрести свойства условного. Например, при выработке у собаки условного пищевого рефлекса безусловным раздражителем может быть мясо, а индифферентным – любой раздражитель: свет, звук. Во – вторых, необходим определенный порядок их воздействия: вначале должен действовать индифферентный раздражитель, а затем безусловный (вначале звонок, затем мясо). В – третьих, необходим определенный временной интервал между раздражителями (после звонка через 10 – 30 с. дать собаке мясо). В четвертых, сила обоих раздражителей должна быть оптимальной, условный раздражителей должен быть слабее безусловного. В – пятых, необходимо учитывать уровень возбудимости коры, т.е. «функциональный фон» организма. В – шестых, нужно несколько раз повторить сочетание воздействий этих раздражителей.

Механизм образования условного рефлекса. Образование условного рефлекса можно представить следующим образом. Индифферентный раздражитель, который должен стать условным (звонок), действует на соответствующий рецептор (орган слуха). Он вызывает в нем возбуждение, которое по афферентным путям (слуховой нерв) поступает в корковый отдел анализатора (слухового) и вызывает в нем возбуждение. Безусловный раздражитель (мясо) действует на соответствующие рецепторы (ротовой полости и языка) и вызывает в них возбуждение, которое по афферентным путям поступает в подкорковый центр (продолговатый мозг) и одновременно в кору больших полушарий мозга, вызывая в них возбуждение. Из подкоркового центра возбуждение, усиленное импульсами из коры, поступает к эффекторам (слюнным железам). Таким образом, в коре головного мозга одновременно возникают два очага возбуждения. Из первого очага возбуждения распространяется (иррадиирует) по коре. Второй очаг, как более сильный «привлекает» иррадиирующее возбуждение к себе. Между очагами устанавливается определенное взаимодействие: возбуждение двигается от первого очага ко второму. Между ними образуется функциональная связь. При повторных сочетаниях воздействий обоих раздражителей связь становится все более прочной. В дальнейшем воздействие уже одного индифферентного раздражителя, ставшего условным, вызывает движение возбуждения по «проторенным» путям из первого очага ко второму, а от него по эфферентным путям к рабочим органам и вызывает их специфическую реакцию.

Установление функциональной связи между двумя очагами возбуждения И.П. Павлов назвал замыканием, а саму связь – временной.

Большую роль в образовании условного рефлекса играет принцип доминанты. Во время воздействия безусловного раздражителя повышается возбудимость коркового отдела соответствующего анализатора. Возникший очаг возбуждения приобретает свойства доминирующего и привлекает к себе все волны возбуждения, поступившие в другие области коры больших полушарий головного мозга. При этом возбуждение из коркового центра анализатора, на который действует условный раздражитель, направляется к нему. Таким образом, происходит «проторение» пути и установление временной связи.

Образование условного рефлекса происходит при обязательном взаимодействии коры больших полушарий и подкорковых образований, в частности ретикулярной формации.

Виды условных рефлексов. Существует много разновидностей условных рефлексов. Их классифицируют по способу образования, характеру условного раздражителя и подкрепления, интервалу между их воздействиями.

По способу образования различают классические и инструментальные условные рефлексы. Классические условные рефлексы образуются при применении подкрепления независимо от ответной реакции организма. При выработки у собаки условного оборонительного рефлекса вслед за звонком через некоторое время следует болевое раздражение лапы электрическим током. Независимо от ответной реакции – отдернула собака лапу или нет, за каждым новым звонком следует болевое раздражение. После большого количества сочетаний собака отдергивает лапу в ответ на звонок еще до болевого раздражения. Это классический условный рефлекс. Если собака будет получать болевое раздражение только при условии, что она не отдернет лапу в ответ на звонок, образуется инструментальный условный рефлекс. В этом случае отдергивание лапы помогает собаке избежать болевого раздражения. Ответная реакция здесь служит «инструментом», при помощи которого она полно и совершенно приспосабливается к условиям.

По характеру условного раздражителя различают натуральные и искусственные условные рефлексы. Если в качестве условного раздражителя используют свойства безусловного, например, форму, цвет, запах, то такие условные рефлексы называют натуральными. Если условный раздражитель не связан со свойствами безусловного, то образованный с его применением условный рефлекс называют искусственным.

По времени между воздействиями условного и безусловного раздражителей различают совпадающие, запаздывающие и следовые условные рефлексы.

Совпадающий условный рефлекс образуется в том случае, если воздействие условного раздражителя опережает применение безусловного на 2 – 3 с. Здесь ответная реакция (условный рефлекс) осуществляется сразу же после начала воздействия условного раздражителя.

Если период между началом воздействия условного раздражителя и подкреплении составляет более 30 с., то образуется запаздывающий условный рефлекс. При этом ответная условно – рефлекторная деятельность возникает спустя определенное время после начала действия условного раздражителя.

Следовой условный рефлекс характеризуется тем, что подкрепление производится уже после прекращения применения условного раздражителя. В этом случае условный рефлекс образуется не на самом раздражителе, а на его следах в КБП.

Условный рефлекс может быть образован и при подкреплении условного раздражителя прочным, ранее выработанным условным рефлексом. Например, у собаки выработан прочный пищевой условный рефлекс на свет. При включении лампочки у нее возникает условный слюноотделительный рефлекс. Это условный рефлекс первого порядка. Затем вырабатывают уже новый условный рефлекс на звонок – включают звонок, а затем свет. В данном случае свет приобретает характер безусловного раздражителя. Это условный рефлекс второго порядка.

У детей можно выработать условные рефлексы шестого порядка.

Опыты (врожденные и приобретенные рефлексы).

Опыт I.

К ноге лягушки привяжите нитку, за которую удерживайте животное. Усадите лягушку на твердую поверхность. Нанесите раздражение, например, дернув за нитку,- лягушка прыгнет. При этом можно наблюдать целую цепь действий. Вначале лягушка приподнимается, принимая характерный угол 45⁰ к поверхности почвы. Угол в 45⁰ обеспечивает дальность прыжка (хорошо известно, что именно под этим углом брошенный камень летит дальше всего). Вполне понятно, что такая форма прыжка была полезна виду на суше. Она помогала организму быстрее уходить от преследования и закрепляться естественным отбором. Обладавшие ею особи выживали, оставляли потомство, не обладавшие – гибли. В результате образовался вид с этой формой поведения.

Опыт II.

Опустите лягушку в аквариум с водой. (Нитка по – прежнему у вас в руках). Когда животное успокоится, нанесите то же самое раздражение, дернув за нитку. Теперь лягушка не прыгнет, а поплывет. Задние ее лапки будут работать иначе, чем при прыжке, совершая плавные дугообразные движения. Когда лягушка отталкивается от воды лапой, пальцы широко растопырены и плавательная перепонка натянута, при обратном «холостом» ходе пальцы сжаты и плавательная перепонка не тормозит движения. Т. о. Движения лягушки в воде так же объективно целесообразны, как на суше, и эта приспособленность также возникла путем длительного естественного отбора, который, действуя на протяжении многих поколений, сохранил лишь те программы врожденного поведения, которые были полезны виду.

Поведение животного (рефлексы).

Опыт III.

Внесите в класс котенка и понаблюдайте за его поведением. Поставьте на стол. В первые секунды животное неподвижно замрет на месте. Это пассивнооборонительный безусловный рефлекс. Когда он кончится, начнется ориентировочный рефлекс: животное будет все обнюхивать, осматривать, прислушиваться, а некоторые предметы даже пробовать на вкус. Возможно оба рефлекса будут сменять друг друга несколько раз.

Опыт IV.

Возьмите расческу и пальцем проведите по ее зубьям. Раздастся треск. Потрещите над головой котенка, немного надвигая расческу на него. Котенок отстраняется в сторону. Это оборонительный безусловный рефлекс. Но надо при этом убедиться, что с пищевыми раздражениями звук расчески не связан.

Наследуются ли условные рефлексы?

Вокруг этого вопроса не раз возникал жаркий спор, так же как и вокруг вопроса о наследовании различного рода приобретенных морфологических признаков. Конечно, говорят одни исследователи, некоторые условные рефлексы при каких – то еще неизвестных обстоятельствах наследуются. Если бы это было не так, то откуда бы появились сложнейшие инстинкты, так целесообразно и точно приспосабливающие организм к условиям его жизни? Нет, говорят другие, механизм временных связей – это индивидуальное приспособление организма, оно позволяет организму очень тонко следить за изменениями среды и в связи с этими изменениями вырабатываются все новые и новые условные рефлексы. Если же надобность в каком – либо условном рефлексе миновала, то он угасает и вместо него вырабатывается новый условный рефлекс. Разве «выгодно» было бы организму, если бы он наследовал условные рефлексы, надобность в которых исчезла еще во времена прошлых поколений?

Сторонники точки зрения о наследовании условных рефлексов пытались решить этот вопрос при помощи опытов. У некоторых поколений мышей они вырабатывали условные рефлексы. Вначале казалось, что у каждого из последующих поколений условный рефлекс в виде передвижения животного по сигналу к пище вырабатывается быстрее, чем у предыдущего. Однако дальнейшая тщательная проверка этих опытов не подтвердила этих выводов, казалось бы решивших спорный вопрос. По – видимому, какая – то методическая ошибка привела исследователей к «факту» наследования условного рефлекса.