Тема 7. Физиологические основы психики.

1. Психика и мозг

2. Строение нервной системы человека

3. Модель функциональной системы по П.К. Анохину

4. Функциональные блоки мозга по А.Р. Лурия

Психика и мозг

Одна из фундаментальных теоретических проблем психологии как науки о явлениях и закономерностях психики - это проблема взаимосвязи психической и нейрофизиологической организации человека, или психофизиологическая проблема.

Благодаря кропотливым нейрофизиологическим исследованиям ряда выдающихся ученых XVII-XIX вв. (среди которых выделяются Д. Хартли, Л. Гальвани, А. Галлер, И. Прохазка, Ч. Белл) в западноевропейской науке постепенно закрепляется представление о нервной системе как «анатомическом начале» или первоисточнике всего многообразия душевных проявлений и животного, и человека. Своего расцвета это экспериментальное направление достигает во второй половине XIX - XX вв., что связывается с научной деятельностью таких великих физиологов, как И.М. Сеченов, ИЛТ. Павлов, Ч. Шеррингтон, позднее - Дж. Экклс, А. Ходжкин, А. Хаксли, Б. Катц, П. Олдс, Дж. Милнер, Р. Сперри, X. Дельгадо, К. Прибрам и др.

В наше время существует несколько альтернативных теорий, призванных ответить на вопрос, как связаны психика и мозг.

Согласно теории психофизиологического параллелизма, психическое и физиологическое составляют два самостоятельных ряда явлений, соответствующих друг другу, но не пересекающихся и непосредственно не влияющих друг на друга. Тем самым допускается существование души, которая соотносится с конкретным физическим телом, но действует независимо от него, по собственным (имманентно присущим ей) законам.

В теории механического тождества психические процессы рассматриваются как физиологические по своей природе и происхождению. Отсюда следует известная максима: мозг продуцирует психику подобно тому, как печень выделяет желчь. Данная теория не учитывает качественных отличий психических и нервных процессов.

В теории системного единства мозга и психики постулируется, что психические и физиологические процессы возникают одновременно, но при этом различаются по существенным качественным характеристикам. Поэтому психические явления соотносятся не с отдельными нейрофизиологическими процессами, а с их организованными совокупностями - функциональными системами мозга. Тем самым утверждается, что психика - это системное свойство мозга, которое реализуется посредством многоуровневых функциональных систем, формирующихся у человека на протяжении жизни в процессах индивидуальной и совместной деятельности, обучения и общения.

В современной психологии наибольшее распространение получили корреляционный подход к пониманию связи мозга и психики и принцип дополнительности.

Сторонники корреляционного подхода избегают каких-либо обобщений относительно характера данной связи, но лишь объективно фиксируют тот факт, что определенные воздействия на индивида приводят к регистрируемым изменениям как в сфере психического, так и в сфере физиологического. Они допускают, что за этими изменениями стоит какой-то неведомый «третий фактор», оказывающий влияние и на то, и на другое, однако в настоящий момент этот фактор остается непознанным.

Принцип дополнительности перенесен в психологию из квантовой физики и сводится к следующему: психическое и физиологическое выступают как две стороны одного и того же явления. По мнению С.Л. Рубинштейна, физиологическое и психическое - это два аспекта единой отражательной деятельности, рассматриваемые соответственно психологией и физиологией в разных отношениях. Для целостного понимания природы человека необходимо кропотливо изучать обе указанные составляющие процесса отражения.

Принципы организации психики.

Принцип рефлекторной деятельности мозга был впервые сформулирован Р. Декартом. Впоследствии понятие «рефлекс» стало широко применяемым научным термином, его конкретно-научная разработка связана, прежде всего, с именами И. Унцера и И. Прохазка, а позднее - И.М. Сеченова.

Рефлекс (от лат. reflexus - обращенный, отраженный) - это опосредованная нервной системой ответная реакция живого организма на воздействие какого-либо фактора внешней или внутренней среды. Необходимой предпосылкой рефлекса является возбуждение рецепторов определенного анализатора; на телесном уровне рефлексы проявляются в сокращения/мышц, секреции желез или в других физиологических эффектах.

Схема действия любого рефлекса получила обозначение «рефлекторная дуга» или, в более сложном и точном варианте, - «рефлекторное кольцо». Эта схема отражает характер связей между воспринимающими и исполнительными отделами нервной системы, то есть между анализатором, поставляющим и перерабатывающим сенсорную информацию, и эффектором - двигательным органом, обеспечивающим ответную приспособительную реакцию.

Согласно фундаментальной теории И.П. Павлова, различаются безусловные и условные рефлексы.

Безусловный рефлекс - это наследственно закрепленная (врожденная) и стереотипная форма реагирования на биологически значимые воздействия внешнего мира или на изменения внутренней среды организма. Этот тип рефлекса всегда реализуется при непосредственном воздействии на организм определенных раздражителей, на основе генетически обусловленной нервной связи между органами восприятия и исполнительными органами. Согласно И.П. Павлову, качественно своеобразный класс безусловных рефлексов составляет генетическую основу прижизненного формирования сложных иерархических условно-рефлекторных связей.

Выделяются простые безусловные рефлексы, обеспечивающие элементарную работу отдельных органов и их систем (сужение зрачков под действием света, кашель при попадании в гортань инородного тела), и более сложные, лежащие в основе инстинктов. Среди важнейших обычно упоминаются рефлекс пищевой, половой, оборонительный, ориентировочный и пр.

Огромное значение для осуществления активного и целесообразного поведения живого существа имеет ориентировочный рефлекс - сложная реакция животных и человека на новизну стимула, названная Павловым рефлексом «что такое?». Его биологический смысл - создание предварительных условий для лучшего восприятия действующего раздражителя.

В отличие от условных рефлексов, служащих приспособлению организма к изменяющимся условиям, врожденные безусловные рефлексы обеспечивают приспособление к относительно постоянным условиям и факторам среды и не зависят от наличия внешнего подкрепления. Однако в чистом виде безусловные рефлексы практически не существуют. В онтогенезе на их основе надстраиваются сложные системы условных рефлексов, определяющие в единстве с безусловными рефлексами гибкость и динамизм поведения.

Условный рефлекс - это приобретенный, то есть прижизненно сложившийся рефлекс, образующийся за счет сближения во времени любого первоначально безразличного стимула с последующим действием раздражителя, вызывающего безусловный рефлекс. В результате образования условного рефлекса раздражитель, прежде не вызывавший соответствующей реакции, начинает ее вызывать, становясь сигнальным раздражителем (или условным, то есть обнаруживающимся при определенных условиях).

Отсюда следует один из важнейших принципов высшей нервной деятельности - принцип замыкания условных (временных) связей. Он формулируется так. Если при достаточно сильном возбуждении участка коры под воздействием раздражителя, вызывающего врожденную (безусловно-рефлекторную) реакцию, в другом участке коры создается возбуждение действием раздражителя, который сам по себе не запускает безусловного рефлекса, то есть является нейтральным, то это второе возбуждение связывается с первым. В результате при многократном повторении и закреплении такой связи нейтральный раздражитель (например, звук или свет) начинает самостоятельно вызывать безусловно-рефлекторную реакцию (например, слюноотделение), которую до этого вызывал безусловный раздражитель (пища). Первоначально нейтральный раздражитель становится условным раздражителем, а вызванный им рефлекс - условным рефлексом. Так происходит замыкание новой нервной связи.

Различаются два вида условных рефлексов:

1) условные рефлексы классические, получаемые указанным способом;

2) условные рефлексы инструментальные (оперантные) - при их выработке безусловное подкрепление дается лишь при возникновении необходимой двигательной реакции по принципу награды (например, в форме поощрения для закрепления поведенческого навыка).

Принцип сигнальности.

В теории рефлекторной деятельности мозга основным принципом, объясняющим ориентацию живого существа в окружающем мире, служит принцип сигнальности. Согласно этому принципу, животное или человек ориентируются в среде своего обитания благодаря сигнальным системам, которые складываются при жизни на основе условных рефлексов.

Сигнальные системы - это аппараты ориентировки живого существа на определенные признаки окружающей среды. Благодаря функционированию этих систем мозг получает сигналы из окружающего мира, позволяющие активно регулировать поведение индивида или особи.

В соответствии с терминологией И.П. Павлова разделяют первую и вторую сигнальные системы.

Первая сигнальная система - это аппарат ориентировки и регуляции поведения живых существ в окружающем мире, при котором свойства среды воспринимаются мозгом в виде сенсорных сигналов, то есть ощущений цвета, звука, запаха и пр.

Вторая сигнальная система - это аппарат ориентировки и регуляции поведения живых существ в окружающем мире, при котором свойства среды воспринимаются мозгом в виде сигналов, представленных в знаковой системе языка. Система вербальных сигналов специфична для человека и не обнаруживается у животных. Имеет особое значение: именно она лежит в основе волевой деятельности, обеспечивающей регуляцию сложных опосредованных форм поведения и социального взаимодействия; именно благодаря ей человек может отображать мир в обобщенной (понятийной) форме и выступать активным участником речевого общения.

Вторая сигнальная система возникает в культурно-историческом развитии человека как «чрезвычайная прибавка», определяющая новый принцип работы центральной нервной системы. Она взаимодействует с первой сигнальной системой и образует совместно с ней качественно новое целое.

Строение и функции нервной системы

Согласно научным представлениям, сформированным в рамках физиологии высшей нервной деятельности, а также в психофизиологии, психика является интегральным продуктом функционирования нервной системы. Таким образом, нервная система и высшая нервная деятельность составляют анатомо-физиологический субстрат (основу) психической активности организма.

Нервная система - это иерархическая структура нервных образований (нейронных элементов и связей) у животных и человека; центральный регулятор, обеспечивающий жизнедеятельность организма как целого.

Выделяются следующие основные функции нервной системы.

1. Организация взаимодействия индивида с окружающим миром:

а) переработка и интеграция сенсорной информации, поступающей из внешней и внутренней среды организма;

б) программирование адекватной ответной реакции и, в более широком смысле, поведения индивида (или особи).

2. Координация работы внутренних органов.

3. Постановка и реализация целей поведения/деятельности.

4. Активная и целостная адаптация организма к условиям существования.

Возникновение нервной системы - результат длительной эволюции органического мира, выражавшейся в непрерывном усложнении и дифференциации физиологических механизмов поведения.

В качестве структурного и функционального элемента нервной системы (независимо от уровня ее организации) выступает нейрон. Это нервная клетка, основная составляющая нервной ткани. Назначение нейрона состоит в том, чтобы генерировать и проводить возбуждение, передавать нервный импульс от одного отдела нервной системы к другому.

Структура нейрона идентична у всех животных; она включает тело клетки и отростки, среди которых различаются дендриты - древовидные ветвящиеся волокна, воспринимающие возбуждение, и аксон - волокно, по которому возбуждение передается другим нейронам. Пункт соединения аксона одного нейрона с дендритами или телом клетки другого называется синапсом. В этом пункте осуществляется функциональная связь между нейронами. Синапс играет ведущую роль в формировании новых функциональных связей в нервной системе. При установлении этих связей благодаря химическим или структурным изменениям в синапсах обеспечивается избирательное проведение нервных импульсов в определенном направлении. Синапс способен блокировать возбуждение и представляет собой своего рода барьер, возникающий на пути нервного импульса. Некоторые барьеры легко преодолимы, другие - труднее, а иногда возникает ситуация выбора одного из путей распространения возбуждения.

Нервная система подразделяется на три отдела:

• центральный, состоящую из головного и спинного мозга;

• периферический, состоящую из:

- афферентных нервов, передающих импульсы от рецепторов к мозговым центрам;

- эфферентных нервов, передающих импульсы от головного и спинного мозга к исполнительным органам (скелетным и гладким мышцам, железам);

- межпозвоночных и черепно-мозговых нервных узлов (где локализуются тела чувствительных нейронов);

• вегетативный, обеспечивающую иннервацию мышц внутренних органов и желез.

Мозг - центральный отдел нервной системы животных и человека, главный орган, обеспечивающий функционирование психики, ее нейрофизиологический субстрат и аппарат. Пользуясь метафорой Шекспира, это «дом души».

Мозг образован нервными и глиальными клетками и их отростками. Нервные клетки (нейроны) специализируются на приеме, генерации и передаче нервных импульсов, обеспечивающих коммуникацию между различными органами и подсистемами организма и их согласованное взаимодействие. Глиальные клетки выступают посредниками между кровеносными сосудами и нейронами, поддерживают постоянство внутренней среды мозга и его питание (трофику).

Мозг покрыт тремя оболочками - твердой, паутинной, или сосудистой и мягкой. Нервная ткань мозга состоит из серого вещества, представляющего скопление тел нервных клеток и дендритов, и белого (скопление отростков нервных клеток - миелинизированных аксонов).

Анатомически различают головной мозг, помещенный в полости черепа, и спинной, находящийся в позвоночном канале. Различные отделы мозга выполняют разные по характеру и уровню сложности виды нервной деятельности. Сложность повышается по мере восхождения от спинномозговых отделов к головным. Чем выше расположен тот или иной отдел мозга, тем сложнее его функции.

Отделы головного мозга

Если спинной мозг регулирует работу отдельных групп мышц и внутренних органов, то расположенные над ним отделы головного мозга выполняют более тонко дифференцированные функции, координируя сложные формы жизнедеятельности организма и психики.

В головном мозге выделяются такие важные специализированные отделы, как замозжье, задний, средний, промежуточный и передний (конечный) мозг. Наиболее значительную часть последнего (и по размерам, и по функциональной важности) составляет кора больших полушарий.

Кора больших полушарий подразделяется на древнюю, старую, межуточную и новую. Древняя и старая кора интегрирует инстинкты, эмоции, обеспечивает функции памяти и интуиции. Главные структуры древней и старой коры - миндалина, эволюционно происходящая из базальных ганглиев и названная так за свою ореховидную форму, и гиппокамп (напоминает по форме морского конька). Специализация структур переднего (конечного) мозга заключается в обеспечении «высших» («интеллектуальных») психических функций.

Кора головного мозга состоит из участков, называемых долями, получивших название по их местоположению:

• затылочная доля (ответственна за зрительное восприятие);

• височная доля (слух, у человека также слуховое восприятие речи);

• теменная доля (реакции на кожные и проприоцептивные сенсорные стимулы и поддержание схемы тела);

• лобная доля (интеграция функций других областей коры, координация движений, программирование и управление поведением, у человека - также моторика речи и мышление).

В психической деятельности человека особая роль принадлежит лобным долям, занимающим 30% общей поверхности коры больших полушарий. Поражение лобных долей (в результате интоксикации, механического повреждения и т. п.) сказывается не столько на элементарных, сколько на высших формах поведения, связанных с интеллектом, научением, мыслительной деятельностью. Многочисленные клинические факты показывают, что поражение лобных долей мозга, наряду со снижением умственных способностей, влечет за собой ряд нарушений и в личностной сфере человека, в его характере.

Установлено также, что психические функции определенным образом распределены между левым и правым полушариями. Оба полушария способны получать и перерабатывать информацию как в виде образов, так и в форме вербальных стимулов (слов), но существует межполушарная функциональная асимметрия головного мозга - различная степень выраженности/представленности тех или иных функций в левом и правом полушариях, первое из которых условно определяется как «словесно-логическое», а второе - как «образное».

3 Понятие «функциональной системы»

Поведение и рефлекторная деятельность человека должны рассматриваться как целостный, определенным образом организованный процесс, направленный, во-первых, на адаптацию организма к среде и, во-вторых, на активное се преобразование. В их основе лежит деятельность функциональных систем психики, изученных П. К. Анохиным.

Функциональная система (ФС) - это такая организация активности элементов нервной системы и органов тела человека, действие которой направлено на достижение полезного приспособительного результата и позволяет продуктивно выполнять задуманное действие.

Достижение приспособительного результата осуществляется с помощью специфических механизмов, из которых наиболее важными являются:

1) афферентный синтез всей поступающей в нервную систему информации;

2) принятие решения с одновременным формированием аппарата прогнозирования результата в виде афферентной модели акцептора результатов действия;

3) собственно действие;

4)сличение на основе обратной связи афферентной модели акцептора результатов действия и параметров выполненного действия;

5)коррекция поведения в случае рассогласования реальных и идеальных (смоделированных нервной системой) параметров действия.

Состав функциональной системы не определяется пространственной близостью структур или их анатомической принадлежностью. В ФС могут включаться как близко, так и отдаленно расположенные системы организма. Она может вовлекать отдельные части любых целостных в анатомическом отношении систем и даже части отдельных органов. При этом отдельная нервная клетка, мышца, часть какого-либо органа, весь орган в целом могут участвовать в достижении полезного приспособительного результата, только будучи включены в соответствующую функциональную систему. Фактором, определяющим избирательность этих соединений, является биологическая и физиологическая архитектура самой ФС, а критерием эффективности этих объединений является конечный приспособительный результат.

Функциональные системы характеризуются:

• степенью пластичности, т. е. способностью менять составляющие их компоненты. Например, ФС дыхания состоит преимущественно из стабильных (врожденных) структур и поэтому обладает малой пластичностью: в акте дыхания, как правило, участвуют одни и те же центральные и периферические компоненты. В то же время ФС, обеспечивающая движение тела, пластична и может достаточно легко перестраивать компонентные взаимосвязи;

• индивидуальными и меняющимися требованиями к афферентации. Именно количество и качество афферентных импульсов характеризует степень сложности, произвольности или автоматизированности функциональной системы;

• способностью к саморегуляции, которая присуща ей как целому. При возможном дефекте ФС происходит быстрая перестройка составляющих ее компонентов, так чтобы необходимый результат, пусть даже менее эффективно (как по времени, так и по энергетическим затратам), но все же был бы достигнут.

Афферентный синтез. Начальную стадию поведенческого акта любой степени сложности, а следовательно, и начало работы ФС, составляет афферентный синтез. Важность афферентного синтеза состоит в том, что эта стадия определяет все последующее поведение организма. Задача этой стадии - собрать необходимую информацию о различных параметрах внешней среды. Благодаря афферентному синтезу из множества внешних и внутренних раздражителей организм отбирает главные и создает цель поведения. Поскольку на выбор такой информации оказывает влияние как цель поведения, так и предыдущий опыт жизнедеятельности, то афферентный синтез всегда индивидуален. На этой стадии происходит взаимодействие трех компонентов: мотивационного возбуждения, обстановочной афферентации (т. е. информации о внешней среде) и извлекаемых из памяти следов прошлого опыта. В результате обработки и синтеза этих компонентов принимается решение о том, «что делать», и происходит переход к формированию программы действий, которая обеспечивает выбор и последующую реализацию одного действия из множества потенциально возможных. Команда, представленная комплексом эфферентных возбуждений, направляется к периферическим исполнительным органам и воплощается в соответствующее действие.

Акцептор результатов действия. Необходимой частью ФС является акцептор результатов действия - центральный аппарат оценки результатов и параметров еще не совершившегося действия. Таким образом, еще до осуществления какого-либо поведенческого акта у живого организма уже имеется представление о нем, своеобразная модель или образ ожидаемого результата.

В процессе реального действия от акцептора идут эфферентные сигналы к нервным и моторным структурам, обеспечивающим достижение необходимой цели. Об успешности или неуспешности поведенческого акта сигнализирует поступающая в мозг афферентная импульсация от всех рецепторов, которые регистрируют последовательные этапы выполнения конкретного действия (обратная афферентация). Оценка поведенческого акта как в целом, так и в деталях невозможна без такой точной информации о результатах каждого из действий. Этот механизм является абсолютно необходимым для успешной реализации каждого поведенческого акта. Более того, любой организм немедленно бы погиб, если бы подобного механизма не существовало.

4. Концепция трех функциональных блоков в работе мозга

Мозг работает согласованно, как целостная, интегрированная система; поэтому, выделяя его отдельные анатомические структуры, необходимо помнить о функциональных связях между ними. Структурные компоненты мозга объединяются в подсистемы или блоки, специализирующиеся на выполнении определенных функций. Таким образом, наряду с анатомической структурой мозга, выделяется и его характерная функциональная организация.

Основные положения концепции функциональной организации человеческого мозга сформулировал видный отечественный психолог А.Р. Лурия (1902-1977).

Согласно А. Р. Лурии, в головном мозге выделяются три основных функциональных блока.

1. Блок тонуса коры (энергетический блок), основная функция которого - постоянное поддержание оптимального уровня возбудимости (тонуса) коры головного мозга. Оптимальный тонус коры - необходимое условие нормальной жизнедеятельности, активного бодрствования и саморегуляции поведения, основная предпосылка успешного осуществления всех прочих видов мозговой деятельности.

2. Блок приема, переработки и хранения информации включает структуры, расположенные в задних отделах коры головного мозга (в теменной, височных и затылочной долях) и представляющие корковые компоненты анализаторов. В отличие от аппаратов первого блока, имеет модально-специфический характер и осуществляет прием, анализ и синтез зрительных, слуховых, тактильных сигналов, обеспечивая человека сенсорной информацией

3. Блок программирования, регуляции и контроля деятельности включает аппараты, расположенные в передних отделах больших полушарий головного мозга; ведущее место в нем занимают лобные доли. Этот блок обеспечивает формирование намерений, разработку соответствующей поведенческой стратегии и программы действий, ее реализацию в конкретных внешних (двигательных) или внутренних (умственных) актах.

Исследования А.Р. Лурии и его учеников показали, что двустороннее поражение лобных долей мозга приводит к неспособности прочно удерживать намерения, сохранять сложные программы действий, тормозить не соответствующие этим программам отвлекающие импульсы, концентрировать внимание на задаче и регулировать деятельность на различных ее этапах.