Вища нервова діяльність

У пристосувальних реакціях нервової системи до безперервних змін довкілля можна виділити нижчу і вищу форми нервової діяльності. Під нижчою розуміють рефлекторну регуляцію внутрішнього стану організму та узгодженість діяльності окремих його частин. Вища нервова діяльність (ВНД) забезпечує доцільну поведінку організму в зв'язку із змінами навколишнього середовища. У людини на основі ВНД можливе навчання і різноманітність інтелектуальної діяльності.

Форми нижчої нервової діяльності запрограмовані генетично, передаються спадково від одного покоління до іншого. А пристосувальні реакції, які здійснюються вищою формою нервової діяльності, є наслідком індивідуального навчання.

Вперше уявлення про рефлекторний характер роботи вищих відділів головного мозку було обґрунтовано одним з засновників вітчизняної фізіології І. М. Сєченовим у праці «Рефлекси головного мозку». Розвиваючи ці ідеї, І.П.Павлов створив вчення про вищу нервову діяльність. Вчення матеріалістично обґрунтовує психічну діяльність людини і тварин.

Безумовні рефлекси — це природжені відповідні реакції організму, які виникають при появі адекватного подразника. До безумовних відносять рефлекси, що пов'язані з регуляцією процесу життєдіяльності (ковтання, кашлю, чхання, статеві тощо); до безумовних захисних рефлексів відносять реакції організму, що спрямовані на захист від шкідливих впливів і виникають при появі невідомого для організму подразника. Це орієнтувальні рефлекси, або рефлекси націлювання. З їхньою допомогою утворюються оптимальні умови сприймання подразнення. При цьому відбувається оцінка біологічного значення нового подразника. Вважають, що орієнтувальні рефлекси є основою мимовільної уваги.

Складними формами безумовних рефлексів є інстинкти. Розрізняють чотири види найпростіших інстинктів: материнський, статевий, харчовий і захисний. Особливістю інстинктів є те, що вони викликаються внутрішніми мотивами. В їхній регуляції велику роль відіграють гормони.

Умовні рефлекси. Умовними рефлексами називають зміни діяльності організму або окремого його органа відповідно до зміни навколишнього середовища. Вони виробляються протягом життя тварини або людини і мають попереджувальне сигнальне значення, оскільки організм починає реагувати цілеспрямовано до того, як почне діяти життєво важливий подразник. Тому умовні рефлекси забезпечують живій істоті можливість заздалегідь оцінити небезпеку або корисний подразник.

Всі умовні рефлекси поділяють на дві групи: природні і штучні. Природними називають ті рефлекторні реакції, які виробляються у відповідь на зміни навколишнього середовища і завжди супроводять появу безумовного подразнення. Наприклад, запах їжі стає природним сигналом самої їжі. Штучними називають умовні рефлекси, що виробляються на подразнення, які не мають до безумовної рефлекторної реакції природного відношення. Наприклад, слиновидільний рефлекс на дзвоник.

Умовні рефлекси утворюються на основі безумовних, при дотриманні певних умов, а саме: співвідношення в часі умовного і безумовного подразників; умовний, індиферентний подразник повинен випереджати (не менш ніж на 0,1 с) дію безумовного; сила подразнення повинна бути в межах оптимальних для організму величин (надзвичайно слабкі і надзвичайно сильні подразники умовну рефлекторну реакцію не виробляють); відсутність сторонніх подразників.

Механізми утворення умовного рефлексу, запропоновані І.П. Павловим, полягають у тому, що при одночасній дії на два різні аналізатори в різних чутливих ділянках півкуль великого мозку виникає збудження, а з часом між ними утворюється новий зв'язок. У людини в механізмах утворення умовного рефлексу вирішальне значення належить корі півкуль великого мозку. В утворенні складних поведінкових реакцій кора має провідне значення, а при формуванні вегетативних умовних рефлексів кора і підкоркові утвори відіграють однакову роль.

Умовні рефлекси є пристосувальними реакціями, які формуються умовами життя тварини чи людини і дають можливість заздалегідь пристосуватися до нових умов. Без тимчасових рефлекторних зв'язків людина не змогла б вижити, оскільки не було б можливості здійснювати цілеспрямовані дії і свідомо уникати помилок. Умовні рефлекси мають вирішальне значення у пристосувальній еволюції тваринного світу. Це явище особливо позначається на людині як біологічному виді тому, що набутий досвід однієї особи стає надбанням всього людства. Еволюція людини пішла шляхом цивілізації.

Складна форма пристосувальної поведінки людини здійснюється завдяки взаємодії процесів збудження і гальмування. Збудження забезпечує активність відповідних центрів і рефлекторних реакцій, гальмування—її затримку. Співвідношення активності й затримки діяльності окремих нервових центрів дає можливість створити морфологічну енграму і залишити в пам'яті слід про цілеспрямовану поведінку.

Розрізняють дві форми гальмування: безумовне (зовнішнє) і умовне (внутрішнє). Зовнішнє гальмування викликає затримку одного умовного рефлекса іншим безумовним або умовним. Така форма взаємодії між нервовими центрами дозволяє зосередити увагу на більш важливій у даний час події.

Умовним гальмуванням називають такий вид затримки нервового процесу, який розвивається в тому ж самому нервовому центрі, до якого адресований подразник. Гальмування завжди розвивається у тому випадку, коли умовний подразник не підкріплюється безумовним. Саме це явище лежить в основі різних форм гальмування, а саме: згашувального, диференціювального, запізнюючого та умовного.

У разі припинення підкріплення умовного подразника починається активне гальмування того умовнорефлекторного зв'язку, який втратив своє значення. Якщо не підкріплювати один з них, то людина починає диференціювати ці подразнення, відрізняти корисне від некорисного. Умовне гальмування — це припинення реакції в тому випадку, коли до позитивного умовного рефлексу приєднується негативний, який пригнічує раніше вироблену умовнорефлекторну реакцію. Запізнююче гальмування виникає тоді, коли умовний подразник не підкріплюється протягом двох-трьох хвилин, а з приєднанням до нього безумовного подразника у нервовому центрі умовного рефлексу розвивається процес гальмування.

Зберігальне гальмування — це особливий вид внутрішнього гальмування, яке розвивається внаслідок стомлення після довгої роботи, виникає одразу і формується в механізмі самого рефлексу, що вказує на його безумовний характер. Зберігальне гальмування спрямоване на збереження нервових структур від функціонального виснаження і морфологічного руйнування. Нервовим клітинам особливо потрібен такий механізм у зв'язку з високою обмінною активністю.

Фізіологічна характеристика різних рівнів активного стану людини. Активні реакції людини на впливи зовнішнього середовища можливі тільки при певному рівні активного стану нервової системи. Під час сну вони відсутні, а при надмірному збудженні будуть неадекватними. Кожен рівень активності ЦНС має свої фізіологічні механізми.

Сон характеризується виключенням свідомості, зниженням м'язового тонусу, гальмуванням умовних значним послабленням безумовних рефлексів. Для пояснення механізмів сну було висловлено ряд гіпотез, однак сучасні уявлення про послідовність фізіологічних процесів, що відбуваються під час сну, базуються на змінах електричної активності мозку і рухових реакціях очей, які реєструються за допомогою електроенцефалограми (ЕЕГ) і електроокулограми (ЕОГ).

Під час сну спостерігаються швидкі рухи очей (ШРО) на фоні повного спокою сплячої людини, що виникають через 1,5 години після засинання і повторюються приблизно через рівні проміжки часу 4—5 разів за ніч (протягом 6—40 хвилин). Ці рухи настільки стійкі, що весь період сну можна поділити на дві фази: ШРО-сон і не-ШРО-сон.

У фазі ШРО-сну посилюється мозковий кровообіг, температура мозку підвищується, збільшується обмін мозкової тканини. Враховуючи особливу важливість ШРО-сну у визначенні функціонального стану нервової системи, багато дослідників розглядають її як третій стан організму, відмінний від бадьорості і сну.

Сон характеризується не пригніченням активності окремих нейронів, а реорганізацією цієї активності. Багато дослідників пов'язують сон з посиленням процесів обміну і відновлення ультраструктур мозку, а також з упорядкуванням одержаної за день інформації на основі її значення. Отже, сон — це робота по відновленню клітин нервової системи і упорядкуванню інформації.

Дослідження хімізму мозкової тканини показують, що серотонін має особливе значення для повільного сну, а норадреналін—для ШРО-сну. Є підстави вважати, що взаємодія між фізико-хімічними і біологічними процесами під час сну має періодичний характер. У нормі ШРО-сну обов'язково повинен передувати повільно-хвильовий сон.

Увага—це стан активної бадьорості, який характеризується готовністю виділити з багатьох подій найважливіше і відповісти на нього активною діяльністю. Це перша необхідна умова відбору інформації для будь-якої форми вищої нервової діяльності. Розрізняють два види уваги: мимовільну і довільну.

Фізіологічним механізмом мимовільної та довільної уваги вважають активацію передніх асоціативних зон кори великих півкуль, яка виникає за участю висхідної частини ретикулярної формації та лімбічної системи, а також структур другої сигнальної системи. Припускають, що у корі великих півкуль постійно відбувається порівняння вхідного сигналу з інформацією про нього, яка зберігається у мозку.

Довільна увага — це нервовий процес направленої свідомості, який є продуктом соціального розвитку особистості. Довільна увага виробляється у процесі навчання і потребує участі кірково-сітчастих механізмів. Виділяють особливу форму уваги — інтелектуальну.

Довільна увага здійснюється на фоні загальної бадьорості і полягає у відбиранні інформації через усвідомлення її значення. Інтеграція аферентних сигналів здійснюється на різних рівнях аналізу і синтезу, які мають прямі і зворотні зв'язки та ієрархічну взаємоупорядкованість, а саме: рівень сітчастого утвору стовбура мозку, таламуса, гіпоталамуса, лімбічних утворів, а також рівень нової кори. Фізіологічні механізми довільної уваги функціонують як система, що коливається. Тому увага як психічне явище також коливається.

Пам'ять—це здатність мозку сприймати, відбирати, закріплювати, зберігати і забувати (втрачати) тимчасові зв'язки, що утворились внаслідок навчання. Особливістю пам'яті людини є те, що вона формується головним чином на мовній основі, а інформація зберігається у формі загальних положень. Виділяють чутливу, первинну, вторинну і третинну пам'ять. Вторинна і третинна пам'ять формують довгострокову пам'ять. У чутливій пам'яті сигнали автоматично затримуються всього на кілька десятих секунд. Це та частина інформації, яка не досягає свідомості, але зберігається у вигляді фізичних параметрів подразника. Потім частина інформації відбирається за певними ознаками, надходить у мовні центри, де відбувається її перекодування у мовну інформацію. Вміст первинної пам'яті невеликий. Інформація тут зберігається у порядку її надходження. Стара інформація активно витискується новою. Тривалість зберігання — кілька секунд. З первинної пам'яті у вторинну інформацію надходить внаслідок цілеспрямованого повторення. Інформація, що потрапляє у вторинну пам’ять, накопичується тут у відповідності з її значенням. Третинна пам'ять—це накопичення енграм, які закріплюються протягом багатьох років і ніколи не згладжуються.

Вважають, що первинна пам'ять пов'язана з реверберацією збудження по замкнутих ланцюгах нейронів. Вторинна і третинна пам'ять мають хімічну природу. Енграми вторинної і третинної пам'яті записуються у вигляді вузлів «складного розподілу хімізму нервових клітин», а можливо, і клітин глії. Біосинтетичні процеси, які розвиваються внаслідок індукуючого впливу потенціалів дії на генетичний апарат нейронів, забезпечують не тільки морфологічні зміни у синапсах, але й ріст нових закінчень нейроцитів і шипиків дендритів. Ці морфологічні зміни утворюють структурні енграми, а процеси реверберації збудження у первинній пам'яті—функціональні енграми. При тривалій бездіяльності, коли накопичена інформація, що знаходиться у вторинній пам'яті, не використовується, відбувається її стійке забування, яке супроводжується морфологічною дегенерацією.

Останнім часом було виявлено особливе значення тієї частини інформації, яка сприймається мозком у перші години після народження. Цю особливу форму ранньої пам'яті називають імпринтінгом.

У немовляти є важливим механізм імпринтінгу, завдяки якому відбувається миттєве запам’ятовування великої кількості інформації. Це вроджений безумовний рефлекс, на базі якого виробляється велика кількість умовних рефлексів, що дає можливість запам’ятовувати різну за формую та змістом інформацію, зберігати та відтворювати її в потрібний момент часу. Імпринтінг зберігає свої значення до кінця життя.

Відомо, що за перші 3—5 років життя людина фіксує в своїй довгостроковій пам'яті таку ж кількість інформації, як і за все останнє життя. Вважають, що такі людські критерії, як мова, поведінка у мікросуспільстві, гуманність, справедливість, почуття добра і зла, чесність, інтенсивно формуються протягом перших 2—3 років життя шляхом відбиття інформації від оточення. Тому перші роки життя дитини у формуванні її особистості мають велике значення.

Іконічна (фотографічна) пам’ять – це велике досягнення природи. Основна проблема полягає у відтворенні потрібної інформації в потрібний момент. Велику роль при цьому відіграє процес внутрішнього гальмування, що забезпечує пошук необхідної інформації в пам’яті.

Мовна форма відображення дійсності. В процесі удосконалення нервової системи виникають структури, які забезпечують відображення навколишньої дійсності у формі мовних сигналів. Сприймання органами чуттів сигналів із зовнішнього і внутрішнього середовища і фіксування їх мозком людини і тварини І. П. Павлов назвав першою сигнальною системою, а відображення навколишньої дійсності шляхом узагальнення абстрактних понять з допомогою слів — другою сигнальною системою.

Умовність значення слова полягає в тому, що воно є загальним сигналом надзвичайної кількості подразнень. Слово діє на центральну нервову систему не стільки як звуковий подразник, скільки смисловим значенням, тому поява другої сигнальної системи у людини набагато збільшує обсяг інформації. Мова людини сприяє спілкуванню, абстрактному мисленню, інтелектуальній діяльності, регуляції енергетичного і пластичного забезпечення функцій в організмі. Друга сигнальна система функціонує завдяки інформації, яка надходить від першої сигнальної системи, трансформуючи її у специфічні мовні поняття.

Розрізняють три форми мови: слухову, зорову і кінестетичну (письмову, жестів). Реалізація кожної форми забезпечується функціонуванням відповідного аналізатора.

У процесі мовлення беруть участь багато функціональних структур кори півкуль великого мозку, але окремі її ділянки відіграють найістотнішу роль у виконанні цієї функції, тому їх називають мовними аналізаторами, або центрами мови. В задніх відділах нижньої лобової закрутки знаходиться центр артикуляції і мови, або центр Брока. Його пошкодження звичайно призводить до втрати мови (афазії). У задній частині верхньої вискової закрутки розташований слуховий центр Верніке. При його ураженні втрачається здатність розуміти зміст слів. На присередній поверхні потиличної ділянки поруч з острівцевою борозною знаходиться зоровий центр, пошкодження якого викликає втрату здатності впізнавати написане.

Мовна (аналізаторна) функція виконується, як правило, лівою півкулею великого мозку. Це спостерігається у всіх правшів і у 70 % лівшів. А зони кори, які контролюють артикуляцію, локалізуються в обох півкулях великого мозку.

Емоції — це яскраво виражене особисте ставлення людини до навколишньої дійсності і до себе. В емоціях розрізнюють два боки: суб'єктивний, який проявляється переживаннями — тривогою, пристрастю, люттю, задоволенням тощо, і об'єктивний, для якого характерна крайня напруга всіх фізіологічних систем організму. Зміни у діяльності вегетативних систем настільки великі, що їх називають «вегетативною бурею». Ця «буря» проявляється різким підвищенням діяльності серцево-судинної, дихальної, м'язової систем; у цей час блокуються механізми стомлення, активуються процеси катаболізму і гальмуються процеси анаболізму. Оскільки для фізіологічних систем характерна певна інертність і організм не може швидко мобілізувати свої ресурси на боротьбу з загрозою, то виникла система механізмів швидкого підвищення функціональних можливостей всіх систем організму ще до початку боротьби (активності). Таким чином, емоція—це сигнальна реакція попередження.

Нейро-гуморальні механізми реалізації емоції пов'язані з гіпоталамо-адреналовою і симпатико-адреналовою системами.

Емоції виникають тоді, коли людина не знає про свої можливості щодо усунення небезпеки або задоволення потреб. Для досягнення будь-якої мети необхідні три фактори: інформація, енергія і час. Оскільки всяка новина приховує у собі невідомість, тобто дефіцит інформації, то ступінь емоціональної напруги буде залежати від ступеня обізнаності (інформації) про характер події (небезпеки), про внутрішні можливості (запас енергії), необхідні для її подолання, і про запас часу як на підготовку для боротьби, так і на саму боротьбу. Чим менша інформація, що необхідна для вирішення завдання, тим більший ступінь емоціональної напруги.

Розрізняють чотири ступені емоційної напруги людини. Перший — характеризується підвищенням уваги, мобілізацією інтелектуальних і фізичних ресурсів організму. У момент емоційного підйому особливо гостро сприймаються впливи навколишнього середовища. У людини з'являється натхнення, радість творчості.

Другий ступінь називають стенічними негативними емоціями, коли спостерігається максимальна мобілізація ресурсів організму. Психологічно другий ступінь проявляється станом обурення, гніву, люті.

Третій ступінь астенічних негативних емоцій виникає тоді, коли для подолання перешкоди, вирішення завдання необхідно значно більше сил і часу, ніж є в організмі. Психологічно проявляється ця стадія відчуттям жаху, нудьги. При цьому знижуються інтелектуальні і енергетичні ресурси організму, імунологічний захист.

Четвертий ступінь — невроз, розлад регуляторних механізмів (захворювання).

У чистому вигляді ступені емоційної напруги зустрічаються дуже рідко. Завжди спостерігаються перехідні стадії.

Розрізняють емоції нижчі і вищі. Нижчі емоції пов'язані із задоволенням біологічних потреб організму і спрямовані на підтримання гомеостазу, самозахисту та інстинктів. Вищі емоції пов'язані із задоволенням особистих та соціальних потреб — інтелектуальних, моральних, естетичних тощо. Вищі емоції розвиваються на базі свідомості і тому здійснюють гальмівний контрольний вплив на нижчі емоції.

Надмірне задоволення нижчих емоцій викликає стан перенасичення. Ця біологічна реакція спрямована на запобігання перевантаження та виснаження організму.

Задоволення вищих емоцій викликає позитивні відчуття (радість), які тим більші, чим краще була виражена мотивація. Постійним джерелом радості є збільшення інформаційних ресурсів, а оскільки інформація є вирішальним фактором боротьби з невідомістю, то для людини характерним є пошук додаткової інформації, відчуття «інформаційного голоду», «спрага знань», «принадність новизни». Тому інформаційний потік як джерело позитивних емоцій практично невичерпний. Припинення інформаційного потоку викликає нудьгу, яка супроводжується негативними емоціями.

Виникнення позитивних емоцій під час опанування нової інформації і розвиток нестерпної нудьги при припиненні цього потоку стають могутнім стимулом для навчання і творчості.