Рис. 13. Расположение некоторых функциональных зон в коре головного мозга человека:
1 – зона речевого образования (центр Брока), 2 – область двигательного анализатора, 3 – зона анализа устных словесных сигналов (центр Вернике), 4 – область слухового анализатора, 5 – анализ письменных словесных сигналов, 6 – область зрительного анализатора.
По особенностям микроскопического строения всю кору мозга делят на несколько десятков структурных единиц – полей (поля Бродмана). Различаются также четыре доли коры головного мозга: затылочная, височная, теменная и лобная и функциональные зоны.
Кора головного мозга человека – целостно работающий орган, хотя отдельные его части (области) функционально специализированы. Так, затылочная область коры осуществляет сложные зрительные функции, лобно-височная – речевые, височная – слуховые. Различные части тела имеют свое "представительство" в коре мозга. Все отделы коры мозга взаимосвязаны. Обширные специализированные зоны коры обеспечивают речевую деятельность человека (рис. 13).
Основными методами изучения работы головного мозга являются запись биотоков мозга – электроэнцефалограмма (ЭЭГ)* и метод анализа динамики условных рефлексов.
Термин "рефлекс" был введен французским ученым Рене Декартом в XVII в. Но для объяснения психической деятельности он был применен основоположником русской материалистической физиологии И. М. Сеченовым. Развивая учение И. М. Сеченова, И. П. Павлов экспериментально исследовал особенности функционирования рефлексов и использовал условный рефлекс как метод изучения, высшей нервной деятельности.
Все рефлексы были разделены им на две группы – безусловные и условные.
Безусловные рефлексы – врожденные реакции организма на жизненно важные раздражители (пищу, опасность и т. п.). Они не требуют каких-либо условий для своей выработки (например, выделение слюны при виде пищи). Безусловные рефлексы представляют собой природный запас готовых, стереотипных реакций организма. Они возникли в результате длительного эволюционного развития данного вида животных. Безусловные рефлексы одинаковы у всех особей одного вида. Они осуществляются с помощью спинного и низших отделов головного мозга. Сложные комплексы безусловных рефлексов проявляются в виде инстинктов.
Но поведение высших животных и человека характеризуется не только врожденными, т. е. безусловными реакциями, но и такими реакциями, которые приобретены данным организмом в процессе индивидуальной жизнедеятельности, т. е., условными рефлексами. Биологический смысл условного рефлекса состоит в том, что многочисленные внешние раздражители, окружающие животное в естественных условиях и сами по себе не имеющие жизненно важного значения, предшествуя в опыте животного пище или опасности, удовлетворению других биологических потребностей, начинают выступать в роли сигналов, по которым животное ориентирует свое поведение (рис. 14).
* Мозг человека состоит из 20 млрд. клеток, каждая из которых в возбужденном состоянии создает электрический потенциал. Электрическая активность мозга впервые была зарегистрирована в виде электроэнцефалограммы Бергером в 1924 году. При низкой активности мозга масса клеток разряжается одновременно. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) это записывается в виде медленных волн (волн низкой частоты и большой амплитуды). К медленным волнам относятся альфа волны (8–12 циклов в секунду), тета-волны (4–7 Гц) и дельта-волны (0,5–3 Гц). Все эти волны характерны для различных стадий сна. В период активной работы мозга каждая клетка разряжается в соответствии со своей специфической функцией – в результате электрическая активность мозга становится асинхронной, она регистрируется в виде волн высокой частоты и малой амплитуды. Эти быстрые волны называются бета-волнами (13–26 Гц). Их амплитуда уменьшается по мере возрастания интенсивности мозговой деятельности, что и позволяет судить об уровне психической активности субъекта.
Рис. 14. Схема образовать условного рефлекса.
а – слюноотделение вызывается безусловным раздражителем – пищей; б – возбуждение от пищевого раздражителя связывается с предшествующим индифферентным раздражителем (светом лампочки);
в – свет лампочки стал сигналом возможного появления пищи: на него выработался условный рефлекс.
Итак, механизм наследственного приспособления – это безусловный рефлекс, а механизм индивидуального изменчивого приспособления – условный рефлекс, вырабатываемый при сочетании жизненно значимых явлений с сопутствующими сигналами.
Условный рефлекс вырабатывается на основе любой из безусловных реакций. Рефлексы на необычные сигналы, не встречающиеся в естественной обстановке, называются искусственными условными рефлексами. В лабораторных условиях можно выработать множество условных рефлексов на любой искусственный раздражитель.
С понятием условного рефлекса Павлов связывал принцип сигнальности высшей нервной деятельности, принцип синтеза внешних воздействий и внутренних состояний.
Открытие Павловым основного механизма высшей нервной деятельности – условного рефлекса – -стало одним из революционизирующих завоеваний естествознания, исторически поворотным пунктом в понимании связи физиологического и психического*.
* Наряду с условным рефлексом – основным механизмом поведенческого приспособления к условиям среды – существуют и другие психофизиологические механизмы адаптации организма к среде: привыкание, латентное научение, запечатление (импритинг) и др. Не имея возможности рассмотреть здесь все указанные адаптационные механизмы, поясним лишь явление импритинга.
С познания динамики образования и изменения условных рефлексов началось раскрытие сложных механизмов деятельности человеческого мозга, выявление закономерностей высшей нервной деятельности.
С открытых И. П. Павловым принципов и законов высшей нервной деятельности мы и начинаем изучение нейрофизиологических основ психики.
§ 2. Принципы и законы высшей нервной деятельности
Деятельность коры головного мозга подчинена ряду принципов и законов. Основные из них впервые установлены И. П. Павловым. В настоящее время некоторые положения павловского учения уточнены и развиты, а отдельные из них пересмотрены. Однако для овладения основами современной нейрофизиологии
Введенный в науку известным этологом Конрадом Лоренцем в 1935 году термин "импритинг" (запечатление) означает внезапное устойчивое запечатление отдельных объектов в качестве побудителей определенных форм поведения. Так, импритинг у гусят, выращенных в инкубаторе, проявляется в том, что они неотступно следуют за первым движущимся предметом, увиденным ими сразу после рождения необходимо ознакомиться с фундаментальными положениями учения Павлова.
Аналитико-синтетический принцип высшей нервной деятельности. Как установлено И. П. Павловым, основным фундаментальным принципом работы коры больших полушарий головного мозга является аналитико-синтетический принцип. Ориентация в окружающей среде связана с вычислением отдельных ее свойств, сторон, признаков (анализ) и объединением, связью этих признаков с тем, что полезно или вредно для организма (синтез). Синтез, как отмечал И. П. Павлов, есть замыкание связей, а анализ – все более тонкое отчленение одного раздражителя от другого.
Аналитико-синтетическая деятельность коры головного мозга осуществляется взаимодействием двух нервных процессов – возбуждения и торможения и подчинена следующим законам.
1. Закон образования временной нервной связи:
при многократном подкреплении нейтрального раздражителя безусловным (жизненно значимым) раздражителем между корковыми центрами этих воздействий образуется временная нервная связь.
2. Закон угасания временной нервной связи:
при многократном неподкреплении условного раздражителя безусловным временная нервная связь между ними угасает.
3. Закон иррадиации возбуждения:
очень сильные (как и очень слабые) раздражители при длительном воздействии на организм вызывают иррадиацию – распространение возбуждения по значительной части коры больших полушарий. (Так, наблюдая за спором двух людей, мы можем заметить внешнее проявление того, как возбуждение их речедвигательных зон постепенно все более и более захватывает и другие двигательные зоны. Люди нередко начинают усиленно жестикулировать, быстро передвигаться с места на место, а при недостатке воспитания и воли некоторые переходят и к более "энергичным" действиям.)
Иррадиация возбуждения вызывает значительное повышение тонуса коры мозга. В результате даже незначительные раздражители вызывают обостренную реакцию; нормальное течение мышления сменяется "скачкой мыслей".
Только оптимальные раздражители средней силы вызывают строго локализованные очаги возбуждения, что и является важнейшим условием успешной деятельности.
4. Закон взаимной индукции нервных процессов:
на периферии очага одного процесса всегда возникает процесс с обратным знаком.
Если в одном участке коры сконцентрирован процесс возбуждения, то вокруг него индуктивно возникает процесс торможения. Чем интенсивнее очаг возбуждения, тем интенсивнее и более широко распространен вокруг него процесс торможения.
Наряду с одновременной индукцией существует последовательная индукция нервных процессов – последовательная смена нервных процессов в одних и тех же участках мозга.
Только оптимальное соотношение процессов возбуждения и торможения обеспечивает поведение, адекватное (соответствующее) окружающей среде. Нарушение баланса между этими процессами, преобладание одного из них вызывает значительные нарушения в психической регуляции поведения. Так, преобладание торможения, недостаточное взаимодействие его с возбуждением приводят к снижению активности организма (вплоть до сна наяву). Преобладание возбуждения может выразиться в беспорядочной деятельности, ненужной суетливости, снижающей результативность деятельности. Процесс торможения ограничивает и направляет в определенное русло процесс возбуждения, содействует сосредоточению, концентрации возбуждения.