Учебник (Ткаченко) - основы физиологии человека Том 2 (не весь)

свойств речи, выделение речевого сообщения из шума, понимание смысла высказывания и его эмоционально-аффективного содержания. В диалоге, во всяком случае на определенных ограниченных временных отрезках слухоречевого взаимодействия, одна сторона (говорящий) выполняет одновременно две, а другая (слушающий) — одну функцию. Говорящий реализует семантическую программу речи в определенной грамматической и акустической форме. Параллельно он осуществляет двойной контроль качества речевой продукции: говорящий использует для контроля результата акустическую обратную связь, проприоцептивный и зрительный контроль параллельно. Для слушателя главной задачей является понимание смысла высказывания.

Одной из широко распространенных разновидностей речевой коммуникации является язык жестов. Это язык, использующий зрительно-пространственные возможности человеческого мозга. Это формальный язык со сложным словарем и грамматической структурой. Каждый знак представляет собой "букву", "слог" или "слово" — в зависимости от типа языка. Клинические наблюдения свидетельствуют о том, что у нормально слышащих и говорящих людей, пользующихся языком жестов, повреждение левого полушария в областях, связанных со звуковой речью, приводит к неспособности активно пользоваться языком жестов и понимать его. У тех глухонемых, которые начали пользоваться языком жестов в раннем детском возрасте, левое полушарие доминирует и при решении зрительно-пространственных задач. Значит, языковые функции реализуются сходными механизмами независимо от того, в какой форме речь используется — звуковой, письменной или жестовой.

Мышление — процесс познавательной деятельности человека, характеризующийся обобщенным и опосредованным отражением внешнего мира и внутренних переживаний. Первый этап в организации мышления у детей состоит в построении сенсомоторных схем (до 2-х лет). Сенсомоторная схема — это выполнение организованной последовательности действий, составляющих определенную форму поведения (ходьба, еда, речь и пр.). Сенсомоторная схема соотносит сенсорную информацию с моторными (мышечными) действиями. В формировании сенсомоторных схем ведущая роль принадлежит таламо-кортикальным системам головного мозга. С развитием речи и появлением способности мысленно активировать сенсорномоторные схемы, не совершая действия, формируется первая фаза человеческого мышления (2-7 лет).

Основной особенностью первой фазы человеческого мышления становится способность ребенка предсказывать результат действия, не производя его фактически. В этот период ребенок уже хорошо знает, что случится, если, например, бросить чашку со стола на пол, или дернуть кошку за хвост, или прыгать по лужам и т.д. Действие, однако, остается основным элементом мышления ребенка в этом возрасте. Если попросить ребенка дать определение какому-либо бытовому предмету или понятию, то его ответ будет содержать дей-

145

ствие: стул — это то, на чем сидят, стол — это то, на чем едят, прогулка — это то, где бегают и т.д. В этот период развивается речь, которая первоначально базируется также на сенсорно-моторной схеме: слушаю — повторяю. При развитии речи сенсо-моторная схема получает название — слово. В период 2-7 лет бурное развитие претерпевает височная и моторная области коры головного мозга.

Вторая фаза — способность к логическому рассуждению и использование, конкретных понятий в пределах реальных событий. В этот период (7-10 лет) активируются корковокорковые ассоциативные связи. Третья фаза — способность к формальным операциям, к абстракциям, к оценке гипотез (11-15 лет). Считают, что в этот период завершается формирование связей лобной коры с другими отделами мозга.

Мысленное моделирование человеком различных событий составляет сущность его мышления. Человек оценивает свои действия, ведущие к поставленной им цели, условия, которые приводят к успешному результату. Причем, последовательность событий может моделироваться в любом направлении, мысленные действия могут совершаться в разных точках выбора решения. Например, человек может начинать рассмотрение цепи событий и действий с желаемого результата и двигаться назад — в направлении начальных действий, мысленно выявлять, какие из них ведут к цели, находить условия, которые следует соблюсти для ее достижения.

Мышление имеет, как минимум, два аспекта: распознавание (принятие решения) и устойчивое сохранение поиска (стратегия решения задач). Мышление, как процесс принятия решения, требует участия височных и лобных отделов коры больших полушарий. Мышление, как поиск, осуществляется при участии, преимущественно, задних (теменно-затылочных) отделов коры мозга, а соответствие решения выработанному критерию (стратегия) реализуется при участии фронтальных, височных и лимбических отделов мозга. Структурные предпосылки мышления считают связаными с корой больших полушарий, преимущественно, с теми ее областями, которые объединены общим названием ассоциативная кора. В отличие от специфических, первичных корковых проекций различных сенсорных систем, ассоциативная кора является местом интеграции информации, поступающей из первичных проекций. Кроме того, считают, что в ассоциативных областях текущие сенсорные данные объединяются с информацией, содержащейся в памяти. Например, ассоциативные поля теменной зоны объединяют сведения, приходящие от первичных корковых проекций кожи, мышц, сухожилий, суставов, со слуховой и зрительной информацией, поступающей от височной и затылочной коры. Интеграция всех сенсорных данных со следами памяти (участие височной коры и гиппокампа) дает возможность человеку оценивать положение тела и головы в пространстве. Включение в оценку пространственных отношений лобных отделов коры позволяет человеку интерпретировать сенсорные раздражения в зависимости от конкретной ситуации. Именно ассоциативные поля коры лобной доли мозга имеют особое значение в интерпретации раздражителей и событий. Благодаря двусторонним

146

Рис.17.4. Основные функции правого и левого полушарий мозга человека.

испытуемая не успевает перевести взор от точки на изображение. Смысл подобной стимуляции состоит в том, чтобы изображение попало в одно полушарие мозга, в данном случае — в левое. Если на экране справа появляется ложка, то оперированная испытуемая отвечает, что она видела "ложку". Если изображение ложки появляется слева от точки фиксации взора, то есть попадает в правое неречевое полушарие, то испытуемая отвечает: "Не видела ничего". Однако, если ей предлагалось выбрать левой рукой наощупь среди нескольких предметов тот, который возможно мелькнул на экране, но не был ею опознан, то она выбирала ложку. То есть, правое полушарие было способно опознавать предмет, но не смогло его назвать, т.к. связи с речевым левым полушарием были рассечены. На вопрос, что она держит в руках, оперированная отвечала: "карандаш". Больная "знает", и наощупь, т.е. пространственным способом, опознает, что она видела, но не может правильно определить предмет словесно.

В другом исследовании с применением тахистоскопа испытуемой с расщепленным мозгом предъявляли четыре фотографии разных

148

людей и называли их имена. Затем испытуемая садилась перед экраном, фиксировала взор на точку в центре экрана. Справа от точки на экране появляется половина фотографии лица одного человека, слева — половина изображения лица другого. Испытуемая называет имя человека, фотография половины лица которого попала в правое поле зрения и, соответственно, в левое полушарие. То есть, на вопрос отвечает левое, речевое полушарие. Потом части фотографии лица человека предъявляются испытуемой еще раз. Но на этот раз ее просят показать, а не назвать человека, лицо которого она видела. Испытуемая показывает на фотографии лицо, половина изображения которого попала в левое поле зрения, т.е. в правое, не говорящее полушарие, но способное оценить зрительнопространственные соотношения.

Итак, исследования лиц с расщепленным мозгом свидетельствуют о том, что левое полушарие отвечает за язык и речь, а правое управляет пониманием и навыками, связанными с пространственным и зрительным восприятием. В то же время, правое полушарие обладает способностью понимать речь, но не может ее программировать. Таким образом, если схематизировать функции полушарий в отношении мышления, то оказывается, что левое и правое полушария в равной степени способны к распознаванию стимулов внешнего мира, но пользуются разными способами или стратегиями решения задачи и имеют разные возможности в выражении результатов решения — языковую для левого полушария и пространственно-зрительную для правого полушария.

Между полушариями головного мозга существуют не только функциональные, но и структурные различия, особенно в височной области. В частности, участок коры височной доли, примыкающий и перекрещивающийся с зоной Вернике, у подавляющего большинства людей (70 из 100 исследованных посмертно) слева значительно больше, чем справа.

Структурная ассиметрия характерна не только для мозга взрослого человека, владеющего речью, но и для мозга человеческого плода. Асимметрия правой и левой половины мозга зарегистрирована с помощью вызванных потенциалов также у новорожденных. Асимметрия выявилась и при изучении ископаемых черепов неандертальского человека. Видимо, асимметрия полушарий составляет часть генетической программы человека.

При удалении височных зон левого полушария у взрослого больного человека развивается необратимый дефект речи — афазия. Однако, подобная операция у детей младенческого возраста не приводит к нарушениям речи. Более того, специальные психологические тесты не выявляют различий в развитии интеллекта между детьми, перенесшими операцию, и их нормальными сверстниками. Нет различий также и в развитии детей с право- и левосторонней гемисферэктомией (удаление большей части полушария). Причиной компенсации функций при повреждении мозга является его пластичности.

Два полушария мозга обладают специализированными функциями, но в интактном мозге они взаимодействуют и обуславливают высо-

149

кую приспособляемость человека к окружающим условиям среды, огромную пластичность его поведения, обеспечивая целостное восприятие внешнего мира и самого себя.

17.5. Бодрствование и сон

Текущая воспринимающая, регулирующая, координирующая и управляющая деятельность мозга человека постоянно осуществляется на фоне различных состояний. На одном конце спектра этих состояний находится активное бодрствование, на другом — глубокий сон.

Ритмы мозга существенно различны в разных состояниях. Основные контакты с внешним миром человек осуществляет в состоянии бодрствования, которое характеризуется уровнем активности мозга, достаточным для деятельного взаимодействия с внешней средой. Электрическая активность мозга во время бодрствования отличается десинхронизацией, в ней представлены различные ритмы мозга, преимущественно, в диапазоне 8-40 Гц.

В поддержании состояния бодрствования участвует внутренняя область варолиева моста, ствола и среднего мозга — ретикулярная формация. Это доказано в опытах на животных. Волокна от этих областей мозга идут к неспецифическим ядрам таламуса и далее к коре. Электрическое раздражение ретикулярной формации вызывает в коре мозга десинхронизированную электрическую активность. Это отражается в возрастании на энцефалограмме ее высокочастотных компонент. Десинхронизация наблюдается и при электрическом раздражении ретикулярной формации во время сна животного.

В структурах варолиева моста сосредоточены две группы клеток, имеющих разные химические медиаторы. В голубом пятне — это норадреналинсодержащие нейроны, в дорсальном ядре шва — серотонинсодержащие нейроны. И те, и другие группы клеток максимально активны во время бодрствования — они систематически разряжаются с разным ритмом. Во время глубокого сна эти нейроны бездействуют — импульсная активность их очень редкая или совсем отсутствует. Возбуждение нейронов голубого пятна всегда связано с воздействием на организм сенсорных раздражителей любой модальности (зрительных, слуховых, тактильных), особенно новых, незнакомых стимулов. Эти же нейроны активны в периоды повышенного реагирования на окружающую обстановку. То есть, в периоды поведенческих проявлений внимания (настораживание, поворот в сторону объекта внимания, принюхивание и т.д.). Недостаток в крови серотонина приводит к длительному бодрствованию, увеличение серотонина — к засыпанию, а увеличение содержания норадреналина — к пробуждению. При повреждении голубого пятна, нейроны которого продуцируют норадреналин, животные спят намного дольше, чем в норме.

Большую часть суток человек пребывает в состоянии бодрствования, однако степень внимания к окружающим событиям при этом циклично изменяется. Цикл колебаний внимания составляет 90-100 минут.

Сон — специфическое состояние мозга и организма в целом,

150

характеризующееся существенной обездвиженностью, почти полным отсутствием реакций на внешние раздражители, фазами электрической активности мозга и специфическими соматовегетативными реакциями.

Наступление сна сопровождается снижением реакции на внешние сенсорные стимулы, хотя электрические проявления их действия — вызванные потенциалы — регистрируются во всех стадиях сна. Изменение реактивности организма во время сна связывают со многими факторами: падение чувствительности периферических отделов сенсорных систем; блокада афферентации на таламическом уровне, уменьшение возбудимости центральных отделов мозга вследствие уменьшения влияния коры на ретикулярную формацию, т.к. активность центрифугальных путей снижается, частичная блокада эффекторов и т.д.

Фазы сна отчетливо проявляются на электроэнцефалограмме и повторяются примерно с полуторачасовой цикличностью (рис. 17.5).

151

В спокойном состоянии у человека с закрытыми глазами проявляется альфа-ритм, при котором частота волн электрической активности мозга концентрируется в области 8-12 Гц. После засыпания амплитуда электрической активности мозга снижается, а основной ритм (8-12 Гц) замедляется до 3-7 Гц (тета-волны). При углублении сна на фоне медленной низковольтной активности появляются более высоковольтные электрические колебания с частотой 12-15 Гц. Это так называемые сонные веретена. Они возникают периодически и длятся не более 1 секунды. При дальнейшем углублении сна начинают преобладать высокоамплитудные низкочастотные колебания 0,5-2 Гц (дельтаволны). Самая глубокая фаза сна сопровождается сменой дельта-волн на быстрые низкоамплитудные колебания, похожие на те, которые характеризуют состояние бодрствования. В последней глубокой фазе сна появляются быстрые сокращения глазных мышц.

Во время сна меняются многие вегетативные и моторные показатели, характерные для спокойного бодрствования. Снижается энергия метаболизма, уменьшаются легочная вентиляция, частота пульса, температура тела, амплитуда электромиограммы, мышечный тонус, спинальные рефлексы. Увеличивается кровоток в мозге. Все изменения цикличны, наиболее значительные вегетативные сдвиги происходят во время парадоксального сна. Неизменный спутник этой стадии сна — кратковременные координированные тонкие двигательные реакции — мимические, движения пальцев рук и ног, движение глазных яблок.

Изменяются также вегетативные показатели, приобретающие в парадоксальной фазе сна характеристики состояния бодрствования: повышается кровяное давление, учащается сердечный ритм, повышается кожное сопротивление и т.д. Это фаза более глубокого сна, при котором все мышцы тела, кроме глазных, расслаблены. Если человека разбудить в середине этой фазы, то он скажет, что видел сон. Поэтому глубокий сон с быстрыми движениями глаз считают периодом сновидений, однако, прямая связь между сновидениями и движениями глаз не установлена.

Всего в течение ночи человек реализует 4-6 полных циклов сна. Первый цикл содержит всего 10 минут глубокого сна с быстрыми движениями глазных яблок и полным расслаблением мышц. Постепенно от цикла к циклу длительность фаз глубокого сна нарастает и суммарно его продолжительность в течение ночи составляет 1,5-2 часа. Часто эта фаза сна называется парадоксальной, поскольку мозг находится в активном состоянии, а тело практически парализовано, восприятие внешних стимулов — выключено. Для регуляции циклов сна, как и поддержания бодрствования, наиболее важной считается внутренняя область варолиева моста и ствола мозга. В экспериментах на животных было обнаружено, что активность нейронов ретикулярной формации моста меняется перед сменой фаз сна. Например, перед началом фазы глубокого сна частота импуль-сации этих нейронов возрастала в 100 раз по сравнению с состоянием спокойного бодрствования.

152

Нейроны моста, активные во время глубокого сна, и нейроны голубого пятна и шва, неактивные в этой фазе сна, связаны между собой. Это значит, что две важнейшие медиаторные системы мозга работают совместно, регулируя состояния мозга. Другие системы мозга также участвуют в переходе его из одного состояния в другое. Это дофаминэргические (выделяющие дофамин) и холинергические (выделяющие ацетилхолин) нейроны промежуточного мозга и варолиева моста. Все перечисленные выше системы организованы по типу дивергентных сетей с одним входом и множеством выходов. Из скоплений таких нейронов (ядер) их аксоны дивергируют и направляются во многие области мозга, регулируя их активность.

Клинические наблюдения больных с локальными поражениями глубоких структур мозга и расстройствами сна позволили прийти к заключению о том, что у человека особую роль играют структуры, окружающие сильвиев водопровод и расположенные в задней стенке III желудочка мозга. Раздражение этих зон патологическим процессом вызывает у человека длительный сон за счет распространения торможения на таламус и кору мозга. Раздражение соответствующих областей мозга животных импульсами электрического тока подтвердило наличие "центра сна".

Бодрствование и сон, будучи двумя полярными функциональными состояниями человека, отражают также и различные состояния его сознания. Бодрствование подразумевает возможность осознания человеком умственной и (или) физической деятельности. Процессы, происходящие во сне — не осознаются.

17.6. Сознание

Сознание человека — это способность отделения себя ("Я") от других людей и окружающей среды ("не Я"), адекватного отражения действительности и возможность регуляции отношений между личностью и окружающей средой. Это также возможность передать собственное знание другим людям, делая его общим знанием (сознание) посредством речи, научных и художественных произведений, технических устройств и т.д. Сознание базируется на коммуникации между людьми, развивается по мере приобретения индивидуального жизненного опыта и связано с языком, с помощью которого человек "организует" свой опыт и который является способом выражения этого опыта. Развитие и использование языка принципиально важно для адаптации человека к социальной жизни, оптимизации контактов с другими людьми. Язык человека позволяет накапливать, сохранять и передавать информацию обо всем накопленном в индивидуальном и общественном сознании опыте будущим поколениям. Об этом убедительно свидетельствует история религии, политики, науки, искусства и культуры.

Мозг человека получает сигналы (информацию) от различных сенсорных систем. Каждый сигнал является носителем информации. В зависимости от индивидуального опыта (память), эмоционального фона, мотивации и потребности, а также состояния (в континууме

153

бодрствование-сон) человек принимает решение о действии, соответствующем социальным представлениям (коллективный опыт) об адекватности поведения, в основе которого лежат сложнейшие условные и безусловные рефлексы. На базе биологических витальных потребностей (питание, размножение и т.д.), социальных потребностей ("для себя", "для других"), идеальных потребностей (познание творчества) и, наконец, потребностей преодоления (воли) создаются подсознание (автоматизированные навыки и нормы поведения), самосознание (диалог с самим собой), сознание (знание, которое может быть передано другим) и сверхсознание (творческая интуиция). Таким образом, поведение человека основывается на взаимодействии рефлекторной деятельности, мышления и сознания. Ряд важных заключений о природе сознания и роли языка сделаны на основе контактов и исследовании больных с расщепленным мозгом. Были обнаружены поразительные факты. Например, у одного такого оперированного больного действовали две сферы сознания. Когда вопрос: "Кем бы вы хотели быть?" адресовали к левому полушарию, то больной отвечал: "Чертежником". Когда тот же вопрос обращали к правому полушарию, то составленный из букв ответ был: "Автомобильным гонщиком". Больной имел два "я", резко отличные друг от друга. Вывод, к которому пришли исследователи расщепленного мозга — это возможность сосуществования двух сознаний, мирно уживающихся в здоровом мозге и разделяющихся при ряде заболеваний.

В процессах сознательного восприятия участвуют корковые проекции органов чувств. Во время хирургических операций на мозге, проводимых под местной анестезией, при прямой электрической стимуляции различных зон коры можно вызвать сознательные ощущения и воспоминания о прошлых событиях, не активируя афферентные пути. Например, если раздражению подвергается область кисти руки в корковой проекции (зона S1 по Бродману), человек ощущает "прикосновение" к кисти руки; раздражение проекционных зон глаза приводит к ощущению вспышки света; раздражение височных областей коры вызывает цепь воспоминаний, в первую очередь, слуховых — музыкальных фрагментов, ритмов, знакомых и незнакомых мелодий.

Участие сенсорной коры является необходимым, но не достаточным условием для проявления сознательного восприятия, определяемого человеком как ощущение, образ предмета, явления или события. В условиях сна или наркоза, вызванные сенсорной стимуляцией, корковые потенциалы регистрируются, но сознательное восприятие стимулов отсутствует. Для того, чтобы стимул был осознан, необходим приток активирующих воздействий из ретикулярной формации в кору мозга. Повреждение верхней части ствола мозга, включающей ретикулярную формацию, приводит к стойкой потере сознания. Следовательно, активность ретикулярной формации регулирует состояние сознания.

Для сознательного восприятия внешних раздражителей необходимо участие как минимум двух потоков возбуждения в неокортексе —

154