9

Тема 14 Поведение и высшая нервная деятельность

I/ Раздражимость и нервная система

2/ Типы поведения

З/ Рефлексы и бихевиоризм

1. Раздражимость и нервная система

Всеобщим свойством живых тел, определяющим их активную реак­цию на воздействие окружающей среды, является раздражимость.

У многоклеточных животных вся сенсорная информация восприни­мается видоизмененными нервными клетками, носящими название рецепторов.

Воспринимаемая рецепторами информация передается эффекторным клеткам и вызывает в них реакцию, определенным образом связанную со стимулом.

Любое раздражение (механичес­кое, световое и т. п.), воспринимаемое рецептором, преобразуется в процесс возбуждения.

Таблица 1. Типы рецепторов и воспринимаемые ими стимулы

(по книге: Н. Грим, У. Стаут, Д. Тейлор. Биология. В 3-х тт. Т. 2. М., 1990.- С. 217).

Тип рецепторов Энергетическая природа стимула Тип стимула

Фоторецепторы Электромагнитная Свет

Электрорецепторы Электричество

Механорецепторы Механическая Звук, прикосновение,

давление, гравитация

Терморецепторы Тепловая Изменение температуры

Х еморецепторы Химическая Влажность, запах, вкус

На более высоких стадиях эволюции потребность в улучшении обратной связи между организмом и средой способствует развитию специализированных систем клеток и приводит к образованию орга­нов чувств.

Это наиболее сложные рецепторы, состоящие из большо­го числа чувствительных клеток, которые тонкими нервными волок­нами связаны с центральной нервной системой. Например, глаз по­хож на фотокамеру с диафрагмой. В глазу человека 130 млн. клеток, которые создают как бы «мозаику».

Основная цель органа зрения — восприятие света. Лучи, пада­ющие на светочувствительный экран сетчатки, вызывают в ее клет­ках фотохимическую реакцию, в результате которой световая энергия превращается в нервное возбуждение. Оно в виде импульсов пе­редается в зрительные центры головного мозга. Правильнее гово­рить, что видит мозг, а не глаз.

Система передачи возбуждений от органов чувств к мозгу на­зывается нервной системой.

Она состоит из нейронов, или нервных клеток. «Хотя под влиянием электрических токов они обнаруживают довольно сложные свойства, обычное их физиологическое действие очень близко к принципу «все или ничего», т. е. они либо находятся в покое, либо, будучи возбуждены, приходят через ряд изменений, природа и интенсивность которых почти не зависит от раздражителя. Сначала наступает активная фаза, передаваемая от данного конца нейрона до другого с определенной скоростью; затем следует рефракторный период, когда нейрон не способен приходить в воз­буждение, по крайней мере под действием нормального физиологи­ческого процесса. По окончании этого эффективного рефракторного периода нерв остается бездеятельным, но может быть снова приведен в возбуждение... За исключением тех нейронов, к которым сообщения поступают от свободных нервных окончаний или чувствительных концевых органов, каждый нейрон получает сообщения от других нейронов через точки контакта, называемые синапсами. Число си­напсов у отдельных нейронов может изменяться от нескольких еди­ниц до нескольких сотен» (Н. Винер. Кибернетика...- С. 187).

В основе деятельности нервной системы лежит:

1. восприятие сенсорной информации,

2. передача электрохимическим путем воз­буждения,

3. его обработка и

4. соответствующее реагирование на воз­действие.

Все нейроны делятся на афферентные (или сенсорные), проводящие импульсы от рецептора, и эфферентные (или двига­тельные), передающие импульсы к эффектору.

В состав последнего входят и возбуждающие и тормозные нейроны, которые заставляют действовать или тормозят действие. Характер ответа, его величина и продолжительность находятся в прямой зависимости от природы стимула.

Нервные сигналы передаются в виде электрических импуль­сов. Нейроны называются возбудимыми клетками, так как на их мембране электрический потенциал меняется.

Пока клетка нахо­дится в неактивном состоянии, ее потенциал покоя остается постоян­ным. Потенциал покоя имеет физико-химическую природу и обус­ловлен разностью ионных концентраций по обе стороны мембраны аксона — отростка нервной клетки — и избирательной проницаемо­стью мембраны для ионов.

При возникновении потенциала действия проницаемость мембраны аксона повышается, и в него входят ионы.

Существует механизм адаптации сенсорных нейронов. При длительном воздействии сильного раздражителя большинство рецепторов вначале возбуждают в сенсорном нейроне импульсы с большой частотой, но постепенно частоты их снижаются. Значе­ние адаптации сенсорных клеток состоит в том, что она позволяет получить информацию об изменениях в окружающей среде. Ког­да этих изменений нет, клетки находятся в покое, что предотвращает перегрузку центральной нервной системы ненужной ин­формацией.

Интересно проследить сходства и различия между ЭВМ и нервной системой.

Они сведены в следующую таблицу:

Сходства. Различия.

1. Работа по принципу «все или 1. В мозгу, в отличие от ЭВМ,

ничего» на основе электрических ни­чего не стирается

потенциалов.

2. Переработка энергии в инфор­мацию 2. Организмы состоят из

(ЭВМ потребляет гораздо больших белковых молекул, а

больше энергии). машины - из малых молекул.

3. Способность к обучению. 3. Живые системы более

эффек­тивны и приспособляемы.

4. Живые механизмы, как

правило, имеют значительно

меньшие размеры, чем

изготовляемые челове­ком

для аналогичных целей.

5. Машины могут испускать

эле­ктричество

(электрические ма­шины),

генерировать короткие

волны (радио), а живые

организмы не могут.

На основании данного сопоставления можно сделать вывод, что мозг аналогичен управляющему вычислительному устройству, которое можно использовать как его модель.

Дисциплина, изучающая нервную систему живых организ­мов, получила название нейрофизиологии.

Она является переходной между физиологией и психологией и предметом ее исследования служат связи между физиологическими и психическими процесса­ми.

«Известно, что повышение температуры почти до физиологичес­ких границ облегчает выполнение большей части, если не всех, ней­ронных процессов», — подчеркивает эту связь Н. Винер в «Киберне­тике» (Цит. соч.- С. 111).

Нейрофизиология изучает процессы передачи информации в нервной системе и строение мозга.

Мозг состоит из серого и белого ве­щества.

Серое вещество — нейроны.

Белое вещество — нервные волокна, т. е. части аксонов (длинных отростков нейронов). Так как способность к научению у млекопитающих пропорциональна величине больших полушарий, очевидно, что именно они служат местом образования и хранения памяти.

Информация поступает в мозг крест-накрест.

По­этому у большинства (правшей) лучше развито левое полушарие. «Главная функция мозжечка состоит в регулировании нервных механизмов обратной связи, участвующих в целенаправленной двига­тельной активности» (Н. Винер. Кибернетика...- С. 289).

Изучение памяти, т. е. способности хранить и извлекать ин­формацию о прошлом опыте, — важная задача нейрофизиологии.

Хороший способ построить кратковременную память — это заста­вить последовательность импульсов циркулировать по замкнутой цепи. «Можно думать, что образование следов памяти связно с действием биохимического механизма, включающего синтез в мозгу определенных веществ. Экстракты из центральной нервной ткани обученных плоских червей или крыс при введении необу­ченным червям или крысам соответственно сокращали время, не­обходимое для усвоения тех же задач» (Н. Грин и др. Биология...-Т. 2.-С. 311).

Информация, пишет Н. Винер, «сохраняется в мозгу долгое время благодаря изменениям порогов нейронов, или, другими слова­ми, благодаря изменениям проницаемости каждого синапса для со­общений» (Н. Винер. Кибернетика...- С. 191).

Эти пороги повышаются «и самый процесс обучения и запоминания истощает наши способно­сти, пока жизнь не расточит основной канал жизнеспособности» (Там же.- С. 192). Это дало основания Винеру сделать вывод, что сама жизнь индивидуума соответствует выполнению одной программы, после чего она «стирается».

Нарушения в деятельности нервной системы могут быть свя­заны с ее перегрузкой «вследствие избытка передаваемых сообще­ний, физической потери каналов связи или чрезмерного занятия ка­налов такой нежелательной нагрузкой, как циркулирующие записи памяти, усиливающиеся до превращения в навязчивые идеи (Там же.- С. 222).

Применение в психиатрии электрического тока, инсули­на и других психотерапевтических средств основано на их способно­сти разрушать механизмы памяти.

Помимо нервной системы координирует деятельность орга­низма эндокринная система. Она передает сигналы с помощью ве­ществ, переносимых кровью и реагирует образованием какого-либо вещества, например, слез при попадании в глаз частичек пыли. Эти вещества выделяются так называемыми железами. Эндокринные железы секретируют гормоны — специальные химические соедине­ния, которые образуются в каком-то одном участке тела, поступают в кровяное русло и доставляются к удаленным органам, тканям или группам клеток, где проявляют свое регулирующее действие. Раз­личия между нервной и эндокринной регуляцией представлены в следующей таблице:

Таблица 3. (По Н. Грин и др. Биология... Т. 2.- С. 298).

Нервная регуляция Эндокринная регуляция

Информации передается Информация передается

по аксонам в виде электрических химическими веществами

импульсов (химическая передача через кровеносное русло

в синапсах).