- •Глава 1 Биологические основы психики
- •Мозг и психические процессы
- •Краткое описание строения нервной системы
- •Клетки мозга
- •Нейроны
- •21 Глия
- •Передача информации в цнс
- •Синаптическая передача информации
- •Медиаторы
- •Функции нейрона
- •Типы нервных волокон
- •Глава 2 Методы получения психофизиологической информации
- •Регистрация психофизиологических параметров
- •Электроэнцефалограмма и методы ее регистрации
- •Регистрация импульсной активности нервных клеток
- •Регистрация вызванных потенциалов мозга человека и потенциалов, связанных с событиями
- •Оценка локального кровотока мозга
- •Томографические методы
- •Компьютерная томография
- •Позитронно-эмиссионная томография (пэт)
- •Визуализация строения мозга с помощью метода ядерно-магнитного резонанса
- •Реоэнцефалография
- •Электромиография
- •Электроокулография
- •Кожно -гальваническая реакция
- •Ассоциативный эксперимент как инструмент анализа психических явлений
- •Глава 3 Психофизиологические механизмы адаптивного поведения
- •Определение адаптации
- •Общий адаптационный синдром
- •Стадии развития стресса
- •Особенности острого и хронического стресса
- •Индивидуальные особенности реагирования людей на стресс
- •Выученная беспомощность
- •Эмоциональной информации
- •Механизмы иммунодепрессии, обусловленной стрессом
- •Центральная регуляция стрессовых реакций
- •Центральные механизмы адаптации
- •Роль функциональной асимметрии мозга в процессе адаптации
- •Срыв процесса адаптации и незавершенная адаптация
- •Психофизиология труда, связанная с постоянными процессами адаптации
- •Глава 4 Функциональная асимметрия мозга
- •Типы асимметрий
- •История исследований функциональной асимметрии мозга
- •Морфологическая асимметрия полушарий мозга
- •Биохимия и асимметрия полушарий головного мозга
- •Клинические данные о функциональной неравнозначности полушарий
- •Методы исследования функциональной асимметрии мозга
- •Исследования функциональной специализации полушарий мозга в норме
- •Специализация левого и правого полушарий
- •Совместная деятельность полушарий мозга
- •Леворукость и праворукость
- •Происхождение леворукости
- •Обучение и специализация полушарий
- •Рукость и функциональная асимметрия мозга
- •Возрастные особенности становления рукости
- •Глава 5 Психофизиология восприятия
- •Организация систем восприятия
- •Сенсорные системы
- •126 Зрительное восприятие
- •Сетчатка и ее функции
- •132 Передача информации из глаза в мозг
- •Анализ зрительной информации
- •Стабилизация изображения на сетчатке
- •Константность восприятия
- •Видеоэкология и агрессивная городская среда
- •Глава 6 Психофизиология восприятия (продолжение)
- •Анатомия среднего и внутреннего уха
- •Центральная часть слухового анализатора
- •Восприятие высоты тона
- •158 Локализация источника звука
- •Костная проводимость
- •Вестибулярный аппарат
- •Вестибулярная система
- •Передача информации в центральную нервную систему
- •162 Вкусовое восприятие
- •Вкусовые стимулы
- •Рецепторы вкуса
- •Проводящая система вкусовых ощущений
- •. Обонятельное восприятие
- •Вещества, вызывающие запах
- •Структура обонятельной системы
- •Соматосенсорная и висцеральная системы
- •Строение кожи и ее рецепторов
- •Восприятие температуры
- •Болевая (ноцицептивная) чувствительность
- •Пути передачи соматосенсорной информации в мозг
- •Глава 7 Психофизиология движения
- •179 Строение и функции мышечного аппарата
- •Рефлекторный контроль движения
- •Моносинаптический рефлекс
- •Полисинаптический рефлекс
- •Нервные пути, участвующие в реализации двигательной активности
- •Роль базальных ганглиев в регуляции движения
- •Роль мозжечка и ретикулярной формации в управлении движением
- •Роль лобной и теменной коры мозга в управлении движением
- •Иерархичность управления движением
- •Соотношение произвольной и непроизвольной регуляции движений
- •Глава 8 Психофизиология бодрствования
- •Состояние бодрствования
- •Цикл сон — бодрствование
- •Уровни активации и эффективность психических процессов
- •204 Роль ретикулярной формации среднего мозга в формировании состояния бодрствования
- •Роль других структур в регуляции бодрствования
- •Использование теории хаоса для описания состояния человека
- •Глава 9 Психофизиология сна
- •Сон как особое состояние сознания
- •Стадии медленного сна
- •Парадоксальный сон
- •Позы спящих людей
- •Нейронные структуры, ответственные за развитие стадий сна
- •Периодичность стадий сна
- •Влияние состояния человека на рисунок сна
- •Память и сон
- •Возрастные особенности сна Депривация сна
- •Особенности сна у животных
- •Гипотезы, объясняющие причины сна
- •Нарушения сна
- •Глава 10 Психофизиология внимания
- •Определение внимания и его виды
- •Модель внимания Бродбента и ее экспериментальная проверка
- •Внимание и функциональное состояние мозга
- •Структуры мозга, включенные в регуляцию потока сигналов
- •Роль левого и правого полушарий мозга в процессе внимания
- •Внимание и ориентировочный рефлекс
- •Нервная модель стимула
- •Глава 11 Психофизиология неосознаваемых процессов
- •Неосознаваемые содержания психики
- •Требования к исследованию неосознаваемых психических явлений
- •253 Неоднозначность осознанного отчета и неосознанного ответа при восприятии эмоциональной информации
- •Перцептивная гипотеза
- •Выявление перцептивной защиты
- •Выработка условных рефлексов на неосознаваемом уровне
- •Прайминг
- •Психофизиология восприятия эмоциональных слов
- •262 Психофизиология бессознательного
- •Глава 12 Психофизиология осознанных процессов
- •Зрительное осознание
- •Локализация сознания
- •Роль речи в осознании
- •Функциональная асимметрия и сознание
- •Сознание как информационный синтез
- •Иерархическая модель гештальта
- •Глава 13 Психофизиология эмоций
- •Врожденность эмоциональной экспрессии
- •Соответствие физиологических изменений психологическим переживаниям
- •Механизмы возникновения эмоций
- •Эмоции и функциональная асимметрия мозга
- •Информационная теория эмоций
- •Нейрональная основа эмоциональной коммуникации
- •Агрессия
- •Глава 14
- •Процесс мышления
- •Определение интеллекта
- •316 Проблемы оценки интеллекта
- •Психофизиологические корреляты мыслительного процесса
- •Анализ нейронной активности в процессе мышления
- •Ээг и томографические исследования мыслительной деятельности
- •Связанные с событием потенциалы
- •Факторы, определяющие развитие интеллекта
- •Креативность
- •Глава 15 Психофизиология памяти и научения
- •Энграмма и способы ее формирования
- •332 Нейронные механизмы рабочей (оперативной) памяти
- •Поиск структур, ответственных за долговременное хранение информации
- •Особенности формирования эксплицитной памяти
- •341 Психофизиологические механизмы имплицитной памяти
- •Классический условный рефлекс
- •Оперантное обусловливание
- •Влияние эмоциональной значимости информации на память
- •Глава 16 Речь
- •Эволюционный смысл появления речевого общения
- •Функциональная асимметрия и речь
- •Процесс произнесения слов
- •Значение слова с точки зрения психофизиологии
- •Роль лимбических структур в порождении речи
- •Глава 17
- •П. Рубенс. Адам и Ева
- •Психофизиология пола
- •Биологический смысл половых различий
- •Закономерности половой дифференцировки в онтогенезе
- •Механизмы детерминации пола в пренатальный период
- •385 Половая дифференцировка мозга
- •Половая дифференцировка после рождения
- •Репродуктивный цикл
- •Нервный контроль сексуального поведения
- •Особенности сексуального поведения животных
- •Особенности сексуального поведения человека
- •Феромоны и их влияние на сексуальное поведение
- •Воздействие половых гормонов у человека
- •Психофизиологические причины измененного сексуального поведения
- •Половые различия познавательных процессов
- •Половые различия в приспособлении к среде
- •Глава 18 Психофизиологические механизмы старения
- •Спутники старости
- •Возрастные изменения мозговой ткани
- •Возрастные изменения ненейрональной мозговой ткани
- •Старение днк
- •Когнитивные функции в возрасте инволюции
- •Болезнь Альцгеймера
- •418 Механизмы замедления старения
- •Глава 19 Психофизиологические механизмы аддиктивного поведения
- •Роль дофаминергических структур в механизме подкрепления
- •Функционирование системы подкрепления
- •Участие дофамина в пластических перестройках при инструментальном обусловливании
- •Наркотическая аддикция
- •Наркотики и дофаминергическая система
- •Алкогольная аддикция
- •Сексуальная аддикция
- •Любовная аддикция
- •Алиментарная аддикция
- •Зависимость от работы (работоголия)
- •Зависимость от игры (гэмблинг)
- •Кибераддикция
- •1Игростриарная система дофаминергических волокон
- •Глава 20 Паранатальная психофизиология
- •Особенности развития человека в раннем онтогенезе
- •Психофизиологические изменения во время беременности
- •Нервная
- •Пластинка
- •Слуховая плэкода.
- •Зачаток сердца
- •Влияние состояния матери на плод
- •Пренатальное развитие цнс
- •Перинатальный период
- •“Si-Психофизиологическая готовность к материнству
- •Морфофункциональные изменения в цнс в постнатальный период
- •473 Критические периоды постнатального развития
- •Физиологические обоснования наличия критических периодов
Роль других структур в регуляции бодрствования
' Кроме ретикулярной формации среднего мозга за регуляцию уровня бодрствования отвечают структуры базальной области переднего мозга, анатомической особенностью которых является моносинаптическая связь с корой. Их разрушение приводит к бессоннице у крыс (Nauta, 1949), а активность ведет к изменению уровня бодрствования (McGinty, Sterman, 1968; Szymusiak, McGinty, 1968). Частота разрядов нейронов магноцеллюлярных ядер этих структур у крыс увеличивается во время бодрствования и парадоксального сна (Szymusiak, 1995). Стимуляция структур базального переднего мозга свободно передвигающегося животного способствует синхронизации электрической активности на ЭЭГ и засыпанию (Sterman, Clemente, 1962).
Подтверждена значимость этой области мозга в регуляции цикла сон — бодрствование. Стимуляция базального ядра Мейнерта, где находятся холи-нергические нейроны, проецирующиеся в кору больших полушарий головного мозга, увеличивает кровоток в ней (Kurosawa e. а., 1989).
К другим структурам, непосредственно участвующим в регуляции бодрствования, относится стриопаллидарная система. В главе 7 была показана ее роль в контроле двигательной активности. Изменение тонуса мышц и двигательной активности напрямую и косвенно по системе обратных связей влияет на функциональное состояние мозга. Любая конкретная деятельность меняет функциональное состояние мозга, поэтому структуры, включенные в нее, косвенно предопределяют его изменение. Особое значение в настоящее время в регуляции бодрствования придается активности таламуса (см. гл. 10).
Значительную роль в модуляции активного бодрствования играют структуры лимбической системы (см. гл. 13).
Таким образом, в регуляции функционального состояния мозга в той или иной степени участвуют многие структуры. Если ретикулярная формация среднего мозга имеет организующее значение, формируя определенную фоновую активность, зависящую от внешней стимуляции, то остальные структуры включены в модуляцию этого состояния, мозаикой своей активности создавая конкретный уровень активации.
Использование теории хаоса для описания состояния человека
Спонтанность человеческого поведения подразумевает определенные уровни непредсказуемости. Озарение, внезапное решение проблемы, изменение направления движения ребенка из-за того, что в витрине магазина что-то понравилось, невозможно предсказать исходя из предшествующего дей-
208
ствия (Ehlers, 1995). Для анализа подобных явлений используются результаты теории хаоса. Она изучает нерегулярные процессы, в которых будущее значение измеряемой величины не может быть предсказано с достаточной точностью. Многие физиологические процессы соответствуют этому требованию (например, изменение частоты ЭЭГ, дыхания, ЧСС и т.д.).
Хаос определяется как непредсказуемое поведение в системе, контролируемой детерминистическими законами (Афтанас, 2000). Хаос, который относится к низкоразмерному апериодическому сигналу, отличается от шума, которым обозначают процессы, являющиеся результатом большого количества степеней свободы (Skarda, Freeman, 1990).
Хаотические системы склонны к быстрым изменениям, которые называ-\ ются бифуркациями. Кроме того, они зависят от минимального изменения начальных условий. Это означает, что в нелинейных динамических системах I малые различия в исходных условиях приводят к большим изменениям окончательного результата. Поскольку произвольно малые сдвиги могут менять (или не менять) динамику всей системы, это затрудняет предсказание последующих состояний. Обе эти характеристики хаотической системы являются и характеристиками корковых нейрональных сетей. В мозговой деятельности наблюдается много примеров быстрых переключений, например, переход от сна к бодрствованию и наоборот, смена эмоций и настроений.
Математическое описание динамических систем включает описание состояния и динамики. Состояние является мгновенным снимком системы в конкретный промежуток времени, тогда как динамика отражает происходящие изменения. Динамическая система может быть описана с помощью ; фазового пространства. Им является математическое гиперпространство, в котором геометрически представлены все возможные состояния динамической системы. Непрерывные кривые, описывающие изменения системы, называются траекториями и образуют фазовый портрет динамической системы. Траектории с течением времени концентрируются в ограниченной области фазового пространства, которая называется аттрактором (то есть областью притяжения). Аттрактор характеризует динамически стабильное длительное поведение системы. Хаотические системы характеризуются “странными” аттракторами. Они носят такое название потому, что траектории системы, никогда не повторясь и не пересекаясь, остаются в некоторой ограниченной области фазового пространства.
Принципы динамической системы могут быть применимы и к нейрону, и к нейрональным сетям, и для описания психофизиологического состояния. Нейрон представляет собой нелинейный объект, отвечающий на стимуляцию по принципу “все или ничего”. Жестко организованные нейро-нальные сети являются функциональными автономными единицами мозга по переработке информации и рассматриваются как замкнутые системы. Обмен информацией между такими системами намного меньше, чем внутри каждого ансамбля, поэтому два или более ансамблей могут быть активированы одновременно без значимого взаимодействия между ними (Афтанас, 2000). В экспериментах с использованием зрительной информации и одновременной регистрацией активности различных нейронных популяций
209
были получены доказательства существования таких независимых процессов ( Grey e.a., 1989).
В работающем мозге может быть не только один или два, а намного больше клеточных ансамблей, синхронно активированных на различных частотах — в этом случае количество активированных клеточных ансамблей может рассматриваться как индикатор сложности (комплексности) нейрональ-ных операций в мозге (Lutzenbergere.a., 1995).
Нейронная сеть рассматривается как функциональная единица переработки информации со своим входом и выходом. Она может быть, в свою очередь, единицей более сложной самоорганизующейся сети, которая также может быть единицей еще более сложной сети. Такая гнездовая организация называется рекурсией. Рекурсия мозговых сетей усложняется еще и тем, что участие самоорганизуемых систем в суперсети не обязательное, а динамическое -в этом случае неучаствующие системы продолжают работать параллельно.
Суперсеть является также диссипативной системой, то есть динамической системой, энергия которой непрерывно рассеивается, превращаясь в другие виды энергии.
С точки зрения динамической организации активность коры головного мозга может рассматриваться как самоорганизующаяся (то есть организующая пространственно-временные структуры в рамках широкой шкалы ), открытая, нелинейная и подверженная ограничениям неравновесная классическая диссипативная система, склонная к организации аттракторов в фазо"вом пространстве (Prigogine, Stengers, 1988). В этом случае переход из одного состояния мозга в другое будет определяться тем, что самоорганизующиеся нейронные сети под влиянием критических параметров и динамических настроек меняются, спонтанно принимая форму аттрактора, соответствующего определенному состоянию мозга. Критические параметры нелинейной динамической системы определяют наиболее вероятные состояния (аттракторы), к которым стремится система. Такими критическими параметрами могут быть эффективность синаптической передачи и характеристики медиатора.
Нейрохимические подстройки (Globus, Arpaia, 1994) критических параметров формируют структуру гиперпространства и изменяют вероятность возникновения того или иного состояния. В процессе непрерывной настройки передаточной функции в синапсе, удельного веса того или иного синапса, количества активированных синапсов и числа нейронов, участвующих в суперсети, структура гиперпространства меняется, а динамическая система самонастраивается и самоуправляется. В этом случае известные физиологические состояния (например, сон и бодрствование) рассматриваются как внутренние и внешние настройки мозга, а мотивационные состояния представляют собой глобальные внутренние настройки мозга. Мощным источником настройки является и наружный вход, то есть внешний поток информации, который изменяет структуру гиперпространства (Globus, Arpaia, 1994).
Динамика здоровой физиологической системы должна продуцировать высоко нерегулярные и комплексные типы вариативности, в то время как заболевание и старение связаны с потерей комплексности и большей регулярностью (Ehlers, 1995).
210
Аттрактор —
область притяжения, в которой концентрируются траектории, описывающие состояние фазового пространства. ati рактор характеризует динамически стабильное длительное поведение системы.
Бифуркации —
быстрые изменения, к которым склонны нелинейные системы
Закон P.M. Йеркса и Дж.Д. Додсона
гласит, что для каждого типа заданий есть свой оптимум активации, обеспечивающий наиболее успешное его исполнение. Графически этот закон можно описать колоколообразной кривой, которую также называют обратной U-образной зависимостью. На практике она проявляется в низкой эффективности любой работы (обучения, внимания, операторской деятельности, мышечной активности и т. д.) как при возбуждении, так и при полном расслаблении. При оптимуме активации отмечаются самые высокие показатели исполнения многих психологических задач.
Континуум активации —
непрерывный ряд состояний активности организма от комы (состояние обездвиженности при отсутствии сознания) до аффекта (крайняя степень эмоционального переживания).
Оптимум активации —
определенное состояние напряжения, обеспечивающее максимально быстрое и успешное исполнение того или иного психологического задания.
Рекурсия —
гнездовая организация динамической системы
Ретикулярная формация —
сложная мозговая структура, расположенная в продолговатом, среднем и промежуточном мозге. Состоит из нейронов, имеющих длинные дендриты с многочисленными синаптичес-кими связями (reticulum — сеть, лат.). Ретикулярная формация первично включена в контроль специфических действий, и некоторые ее ядра имеют непосредственный активирующий эффект на кору мозга.
Сон —
особое функциональное состояние со свойственным только ему специфическим рисунком активности мозговых структур от самых низких значений вплоть до весьма значительных.
Состояние бодрствования —
результат активного приспособления организма к изменяющимся условиям существования. Оно зависит от умения человека фиксировать внешние и внутренние сигналы (восприятие), от его желаний (мотивационная сфера), от задач и целей, которые он определяет для себя (познавательная сфера), и от его возможностей перемещаться (двигательная сфера).
Теория хаоса
изучает нерегулярные процессы, в которых будущее значение измеряемой величины не может быть предсказано с достаточной точностью.
Фазовое пространство —
математическое гиперпространство, в котором геометрически представлены все возможные состояния динамической системы.
Функциональное состояние —
фоновая активность мозговых структур, на которую накладывается любая деятельность организма. Она зависит от комплекса обстоятельств: времени суток, предшествующей деятельности, включенности мотивационных процессов и т.д.
211
1{Ь
“V,
определяется как непредсказуемое поведение в системе, контролируемой детерминистическими законами
Цикл сон — бодрствование
составляет 24 часа. Синхронно ему настроены другие ритмы тела: гормональный, физиологический, эмоциональный, поведенческий. Биологические часы расположены, по-видимому, в гипоталамусе (в супрахиазматическом ядре) и эпифизе.
Контрольные вопросы
Что такое функциональное состояние? ?
Бодрствование с точки зрения континуума активации. i
Биологический цикл сон — бодрствование.
Закон Йеркса-Додсона.
Роль ретикулярной формации среднего мозга в формировании состояния^! бодрствования. \ [
Участие голубого пятна в регуляции бодрствования.
Роль базального переднего мозга в регуляции состояния бодрствования.
Участие стриопаллидарной системы в регуляции состояния бодрствования.
Каким образом с позиции теории хаоса описывается психофизиологическое состояние?