6.9. Общие принципы управления высшей нервной деятельностью и психическими процессами человека

В этом разделе будут представлены общие нейрофизио­логические принципы организации управления высшей нервной и психической деятельностью. Естественно, что данная проблема еще далека от своего решения. Тем не менее уже сегодня наукой накоплен достаточный матери­ал, чтобы сделать первые приблизительные обобщения, позволяющие «систему беспространственных понятий со­временной психологии наложить на материальную кон­струкцию мозга».

6.9.1. Три функциональных блока управления высшей нервной и психической деятельностью человека. Нормаль­ная высшая нервная и психическая деятельность человека требует слаженной работы всего мозга, а не только его коркового отдела, как предполагали еще совсем недавно многие психологи и нейрофизиологи. Конечно, ведущее значение принадлежит молодым в эволюционном отноше­нии отделам КГМ (неокортекс).

Можно выделить три основных функциональных мозго­вых объединения, или блока, от деятельности которых зависит протекание высшей нервной деятельности и любой психической функции человека (А. Р. Лурия, 1973): 1) блок регуляции состояния активности, или бодрствова­ния; 2) блок получения, переработки и хранения информа­ции; 3) блок программирования, регуляции и контроля психической деятельности.

Естественно, что осуществление даже самой простой психической реакции человека требует активного состоя­ния мозга, и прежде всего его коркового отдела. Как показали исследования последних десятилетий, состояние активности и сна определяется структурами ретикулярной формации ствола головного мозга. Именно здесь нахо­дится та «кладовая бодрости», без которой была бы невозможна активная деятельность человека. Это свое­образный активатор нашего мозга, «включением» которого можно активировать деятельность всего сложнейшего ней­ронного механизма КГМ. Зависимость между ретикуляр­ной формацией и КГМ не является односторонней, кора сама может включаться для осуществления какой-либо деятельности.

Таким образом, первый блок включает подкорковые и корковые структуры головного мозга. Источником его собственной активности являются прежде всего обменные процессы организма, образно говоря, «тревожные сигна­лы» из внутренней среды о возможных нарушениях гомеостатического благополучия. Например, снижение в крови содержания сахара оповещает мозг о наступающем дефиците питательных веществ, что сопровождается актива­цией КГМ, настойчивым поиском пищи и удовлетворением голода.

Вторым источником активности первого блока является поток сенсорной информации, без которой невозможна жизнь любого существа, так же как она невозможна без пищи. Такое повышение активности человека, связанное с притоком новой информации, легко проявляется в виде ориентировочного рефлекса (см. разд. 6. 3). Наконец, для человека ведущее значение в активности первого блока его мозга имеют планы и программы действия, формирование которых связано с деятельностью всего мозга, и особенно лобных долей больших полушарий. В целом блок регуляции активности и бодрствования представляет собой слож­ный комплекс корковых, лимбических и ретикулярных нейронных структур, деятельность которых в конечном итоге обеспечивает необходимую активность поведенче­ских реакций детей и подростков.

Блок приема, переработки и хранения информации включает в себя корковые и некоторые подкорковые нервные структуры. Корковые зоны этого блока представле­ны проекционными и ассоциативными участками теменной, височной и зрительной коры. Этот блок обеспечивает прием, анализ и синтез всей сенсорной информации, про­шедшей рецепторный аппарат. Здесь же находится блок памяти, количественная емкость которого практически не имеет предела. Существует мнение, что человек в состоянии запомнить столько информации, сколько ее содержит­ся в книгах одной из крупнейших библиотек мира — Государственной библиотеки им. Ленина в Москве.

Физиологическая деятельность второго блока связана со всеми психическими процессами человека, в том числе и с наиболее сложными: речью и мышлением.

Третий блок мозговых механизмов, осуществляющий высшее управление психической деятельностью человека, включает лобные доли больших полушарий мозга. У чело­века этот отдел КГМ достигает наибольшего развития и сложности строения. Лобные доли имеют тесные нервные связи со всеми корковыми зонами второго блока и многими подкорковыми структурами, в том числе и с ретикулярной формацией. Эти морфологические особенности лобной ко­ры обусловливают их высшую функцию — регулятора физиологических и психических процессов человека.

Мысль о ведущей роли лобных долей мозга в управле­нии высшей нервной и психической деятельностью челове­ка была высказана еще крупнейшим психоневрологом начала нашего столетия В. М. Бехтеревым (1905), который отмечал участие лобных долей в «правильной оценке внеш­них впечатлений и целесообразном, направленном выборе движений». В последующие годы благодаря исследовани­ям большой группы ученых из разных стран были точно установлены многие функции лобной части КГМ как веду­щего организатора всей мозговой деятельности.

Таким образом, лобные доли осуществляют высший синтез сенсорной информации, на основе которого выраба­тываются программы действия и проводится контроль за их выполнением. Высшая интеллектуальная деятельность человека проходит всегда при ближайшем участии речи, поэтому поражение лобных долей сопровождается часто и нарушениями речи. Поражение лобных долей сопро­вождается также нарушениями произвольных движений, хаотичностью и бесцельностью действий, двигательной расторможенностью, сильно выраженной ориентировочной деятельностью, расстройством эмоциональной сферы и т. п. Итак, каждый функциональный блок мозга человека имеет свою вполне очерченную сферу деятельности. Вместе с тем протекание любой психической реакции зависит от их взаимодополняющей работы. Только совместная деятель­ность всех мозговых аппаратов является непременным условием нормальной высшей нервной и психической дея­тельности человека.

Следует также отметить, что в системе мозгового контроля психической деятельности его структурно-фун­кциональные элементы имеют «высоко пластичные и гиб­кие связи». Согласно гипотезе Н. П. Бехтеревой, соотноше­ние «жестких и гибких звеньев в системах центральной регуляции функций может, вероятно, рассматриваться как принципиальный критерий их сложности» !. Естественно, что наиболее сложные психические функции человека со­держат и большее количество «гибких элементов».

6.9.2. Теория функциональных систем П. К. Анохина и ее значение. Теория функциональных систем П. К. Анохи­на является одним из крупнейших достижений физиологи­ческой науки нашего времени. Она раскрывает те основные принципы, на основе которых объединяются все функцио­нальные блоки мозга, все его иерархические уровни управ­ления двигательной и вегетативной сферами, все органы и части организма в одно слаженное целое, подчиненное важнейшему в данный момент для организма действию — получению полезного для его жизни результата. Являясь логическим развитием идей и работ И. М. Сеченова, И. П. Павлова и А. А. Ухтомского, теория функциональных систем вместе с тем представляет новый качественный этап синтеза всех современных научных данных нейрофизиоло­гии и физиологии высшей нервной деятельности. С ее созданием стало возможным понять сущность таких слож­ных физиологических явлений, как целенаправленность поведения, механизм эмоциональных реакций, коррекция поведенческой деятельности и т. п.

Основные принципы деятельности функциональных систем, открытые П. К. Анохиным, выходят далеко за пределы физиологической науки и имеют общетеоретиче­ское значение, так как они дают физиологическое обосно­вание активному характеру человеческого познания и мар­ксистскому тезису о связи практики и познания. Открытие П. К. Анохиным обратных связей как ведущего принципа саморегуляции и его концепция о результате действия функциональной системы как ведущем системообразующем факторе имели большое значение для развития ки­бернетики. «Функциональная система действительно пред­ставляет универсальную модель для понимания и построе­ния любой системы в различных классах явлений, включая организмы, машины и социально-экономические организа­ции».

Анализ научных данных, полученных в современной физиологии высшей нервной деятельности и нейрофизиологии, позволяет рассматривать рефлекс как элементар­ную единицу любого поведенческого акта. Однако это не означает, что интегративная деятельность мозга есть про­стая сумма рефлексов. Такая сумма есть нечто большее, чем арифметическая сумма слагаемых. Сам И. П. Павлов занимал в решении этого вопроса довольно осторожную позицию, а в конце жизни указывал на существование особых форм деятельности мозга и поведения, выходящих далеко за пределы условных рефлексов. Так, в 1935 г. на одной из своих последних сред он говорил: «А когда обезь­яна строит свою вышку, чтобы достать плод, то это «услов­ным рефлексом» назвать нельзя. Это есть случай образования знания, уловления нормальной связи вещей. Это — другой случай».

Таким образом, сложную интегративную деятельность мозга нельзя рассматривать как простую сумму, или интег­рацию, условных и безусловных рефлексов. Необходимо было изучить те нервные механизмы, которые были на ступень сложнее, чем рефлексы.

Исследования в этом направлении проводили И. С. Бериташвили, Н. А. Бернштейн и П. К. Анохин. Особое место среди них занимают работы П. К. Анохина и его много­численных учеников и последователей, на базе которых была создана теория функциональных систем. В лаборатории П. К. Анохина было установлено, что уже однократное изменение свойств безусловного раздражителя изменяет рефлекторный ответ и приводит к перестройке межцен­тральных нервных связей в соответствии с действием нового сигнала на мозг (1935). Эти факты легли в основу концепции об обратной афферентации, или обратных свя­зей, осуществляющихся постоянно в процессе рефлектор­ной деятельности организма. В результате представления о трехчленной схеме рефлекторной дуги были заменены понятием рефлекторного кольца, в котором возбуждение циркулирует от рецепторов к мозгу, от него — к исполни­тельным органам и вновь возвращается в ЦНС (см. разд. 4.7). Только такой кольцевой характер нервного процесса обеспечивает его постоянную и тончайшую коррекцию рефлекторных реакций и достижение организмом опти­мальных адаптивных результатов. Важное значение в раз­витии этих представлений имели также работы Н. А. Бернштейна (1934, 1947, 1966), с именем которого и связано введение общепринятого в настоящее время термина «реф­лекторное кольцо».

Опыты с изменением качества безусловного раздражи­теля позволили также выявить рассогласование между ожидаемым качеством безусловного раздражителя и его реальным качеством, оцениваемым ЦНС на основе инфор­мации, поступающей в мозг при предъявлении безусловно­го раздражителя. Нервный механизм, формирующий «опе­режающее возбуждение» и сравнивающий его с приходя­щим от реального раздражителя, был назван акцептором действия (1949, 1968).

На основании этих и многих других экспериментальных работ было создано представление о функциональной системе (см. разд. 2.7), под которой понимается динамиче­ская организация структур и процессов, обеспечивающая данной системе достижение полезного приспособительного результата.

Узловые механизмы функциональной системы. Любой психический или физиологический процесс человека, как бы сложен или прост он ни был, связан с образованием функциональных систем, являю­щихся интегративными единицами поведенческих актов. Рассмотрим организацию и протекание какого-либо пове­денческого акта и выделим узловые механизмы функцио­нальной системы (рис. 57).

Прежде всего следует отметить, что всякое желание человека обусловлено потребностями. Они могут быть примитивными физиологическими, например голод, жаж­да, половое влечение, или идеальными, специфическими для человека, связанными с его социальным поведением например желание поступить в педагогический вуз и получить профессию учителя. Важно отметить, что у человека биологические потребности отличаются от таковых потребностей животных, так как всегда связаны со сферой сознания. (Детальное рассмотрение данной проблемы не входит в нашу задачу, поскольку она является предметом психологии.) Поток возбуждений, обусловленный какой-либо потребностью, называется мотивационным возбужде­нием. Будем считать, что он представляет собой лишь поток нервных импульсов. Важно знать, что поведенческий акт возникает под влиянием доминирующего в данный момент мотивационного возбуждения, т. е. возбуждения, . вызванного наиболее важной для человека потребностью. Например, если человек не пил и не ел целый день, то пре­жде всего он утоляет жажду, так как отсутствие воды переносится человеком много тяжелее, чем голодание.

Мотивационное возбуждение, возникающее в лобных долях больших полушарий (идеальные потребности) или в рецепторах внутренней сферы организма (физиологиче­ские потребности), направляется в лимбическую систему и ретикулярную формацию мозга. В результате осуще­ствляется неспецифическая активация головного мозга, без которой была бы невозможна любая деятельность организма. Активирующее влияние ретикулярной форма­ции дает возможность мозгу изучить окружающую обста­новку и выбрать удобный момент для осуществления наиболее целесообразной в данной ситуации реакции. Это стадия афферентного синтеза, являющаяся необходимым условием для определения цели к действию и принятию решения. В процессе афферентного синтеза мозг осуще­ствляет «перебор» всей многочисленной информации, по­ступающей от всех наших органов. Поток возбуждений, связанный с действием на организм факторов окружаю­щей среды, называют обстановочной афферентацией.

Естественно, что афферентный синтез был бы невозмо­жен, «если бы совокупность обстановочных и пусковых раздражений не была тесно связана с прошлым опытом... отложенным в аппаратах... памяти». Следовательно, обя­зательным компонентом функциональной системы являют­ся нейрофизиологические аппараты памяти.

После изучения обстановки мозг принимает «решение», т. е. выбирает одну-единственную возможность из их бес­численного множества. Это переломный момент в мозговой деятельности, так как после принятия «решения» мозг вырабатывает «программу действия» и весь поток воз­буждений приобретает эфферентный, т. е. исполнительный, характер. Однако прежде чем начать действовать, мозг нуждается в пусковом сигнале. Эта пусковая афферента­ция представляет собой поток возбуждений, выявляющий­ся в момент, наиболее выгодный для организма.

Одновременно с принятием «решения» и выработкой «программы действия» мозг формирует специальный аппа­рат «предсказания будущих результатов», называемый акцептором действия.

Акцептор действия как аппарат предвидения будущих результатов действия сформировался в процессе длитель­ной эволюции органического мира. Предвидение будущего является свойством всего живого и обусловлено пространственно-временной организацией материального мира. Каждое живое существо в силу некоторой инертности своих внутренних процессов было бы не способно адекват­но реагировать на быстро сменяющиеся события окружаю­щей среды. Способность предвидеть эти события позволяет живому организму заранее перестроить ход физиологиче­ских процессов и наилучшим образом отреагировать на действия неблагоприятного фактора. Чем выше на эволю­ционной лестнице находится живое существо, тем дальше в будущее способно оно «смотреть». Человек, обладающий наиболее совершенным мозгом, имеет и наиболее совер­шенный аппарат предвидения событий. Эта способность мозга в настоящее время считается одним из важнейших критериев разумности.

Крупный кибернетик М. Марон писал, что мозг кроме всех прочих обладает способностью предвидения будущих ситуаций, причем не только непосредственно в следующий после получения информации момент, но также и в некото­ром отдаленном будущем. Поэтому все теории организа­ции мозга, которые не отражают способности к предвиде­нию, должны считаться несостоятельными. Система биоло­гическая или искусственная не может быть признана мыслящей, если она не обнаруживает способности к пред­сказыванию.

Действительно, в истории человечества можно найти немало примеров, подтверждающих сказанное выше. Про­грессивные общественные деятели и ученые предвидели за многие годы вперед научно-технические и общественные достижения наших дней.

Акцептор действия не имеет точной нейрофизиологической локализации и представляет собой результат деятельности всего мозга, в том числе и аппаратов памяти. У чело­века особенно важное значение в предвидении будущих событий приобретают лобные доли. Эти же структуры несут особую ответственность за высший афферентный синтез, принятие решения и выработку программы дей­ствия.

Далее организм совершает какое-либо действие со­гласно принятому решению и программе действия. Однако, как было показано (см. разд. 4.7), выполнение действия возможно только при постоянном мозговом контроле. Та­кой контроль осуществляется с помощью обратной афферентации, или обратных связей. По каналам обратных связей информация поступает в акцептор действия, где находится готовая модель данного действия вместе с под­робным планом его выполнения и ожидаемым конечным результатом. В процессе выполнения действия важное значение имеет эмоциональный фон. Если реальные дан­ные о ходе выполнения действия согласуются с моделью, находящейся в акцепторе действия, то человек испытывает положительные эмоции. Если получаемые сведения не согласуются с моделью действия, то человек испытывает отрицательные эмоции, мобилизующие резервы его орга­низма на достижение желаемой цели.

Таким образом, узловыми механизмами функциональ­ной системы являются следующие: 1) афферентный синтез; 2) принятие решения; 3) акцептор действия, или аппарат «опережающего отражения действительности», формиру­ющий модели будущих результатов; 4) формирование комплекса эфферентных возбуждений, объединяющего со­матические и вегетативные функции в целостный пове­денческий акт; 5) результат действия; 6) обратная аффе­рентация (санкционирующая стадия поведенческого акта).

Такова архитектоника поведенческого акта, в основе которой находится формирование функциональных систем и деятельность ее основных механизмов.

Другим более простым примером работы этих функцио­нальных механизмов является их деятельность в процессе выбора профессии и учебного заведения.

В процессе выбора учебного заведения молодой чело­век всегда анализирует, взвешивает все «за» и «против» для него важен характер будущей профессии, местона­хождение учебного заведения, мнение родителей, мнение товарищей и т. д. (это этап афферентного синтеза). Реша­ющее значение в этих колебаниях может иметь случайная встреча со старшим и уважаемым товарищем, который уже учится, например, в педагогическом вузе. Он в своих увле­кательных рассказах опишет достоинства вуза, высокий уровень преподавания, интересные молодежные вечера и т. д. Эта встреча будет той песчинкой на «весах аффе­рентного синтеза» («пусковой стимул»), которая оконча­тельно сформирует решение. Итак, «решение» принято, человек поступает в педагогический вуз. Одновременно он вырабатывает и необходимую «программу действия». Да­лее осуществляется ее выполнение. Человек подготавлива­ет все необходимые документы, отправляет их в вуз, повышает свой теоретический уровень по ведущим учеб­ным дисциплинам и т. д. (этапы действия). Наконец решение и программа действия выполнены! Человек стал студентом педвуза («результат действия»).