Введение в психологию_Аткинсон, Смит, Бем и др_2003 -713с-1
.pdfконтрольная группа измерение статистика среднее значение
коэффициент корреляции история болезни (прецедент) минимальный риск информированное согласие право конфиденциальности
Вопросы для размышления
1.Рассмотрим следующий вопрос: «Каковы детерминанты сексуальной ориентации индивидуума?». Как бы рассматривался данный вопрос с точки зрения основных подходов, описанных в этой главе? Какие методы исследования, рассмотренные в данной главе, вероятно, были бы использованы в рамках каждого из подходов с целью ответа на этот вопрос?
2.На рис. 1.3 представлены результаты классического исследования, показывающие, что предпочтения, касающиеся просмотра телепередач, содержащих сцены насилия, детьми в возрасте 9 лет связаны с агрессивным поведением в возрасте 19 лет. Почему данное исследование не может служить для демонстрации того, что просмотр телепередач со сценами насилия повышает агрессивность детей? Какого рода свидетельства необходимо привести в защиту данного положения?
Дополнительная литература
Предмет и концепции любой современной науки лучше всего понять, обратившись к ее истории. Вот несколько полезных книг: Hilgard. Psychology in America: A Historical Survey (1987); Wertheimer. A Brief History of Psychology (4th ed., 2000); Schultz. A History of Modern Psychology (5th ed., 2000). Также интересно: Kimble, Wertheimer & White. Portraits of Pioneers in Psychology (1991).
Различные концептуальные подходы в психологии описаны в: Medcof and Roth (eds.). Approaches to Psychology (1988); Anderson. Cognitive Psychology and its Implications (3rd ed., 1990); Peterson. Personality (1988); Royce and Mos (eds.). Humanistic Psychology: Concepts and Criticism (1981); Lundin. Theories and Systems of Psychology (3rd ed., 1985).
Методы психологического исследования представлены в: Wood. Fundamentals of Psychological Research (3rd ed., 1986); Snodgrass, Levy-Berger and Haydon. Human Experimental Psychology (1985); Ray and Ravizza. Methods Toward a Science of Behaviour and Experience (3rd ed., 1988); Elmes, Kantowitz and Roediger. Research Methods in Psychology (3rd ed., 1989). О навыках мышления, необходимых для ведения психологических исследований, см.: Stanovich. Thinking Straight About Psychology (1992).
Простое, но изящное введение в основные понятия статистики: Phillips. How to Think About Statistics (revised ed., 1992). Хорошее введение в когнитивную нейронауку: Kosslyn and Koenig. Wet Mind: The New Cognitive Neuroscience (1992). Введение в эволюционную психологию: Barkow, Cosmides and Tooky. The Adapted Mind (1990).
Общее введение в когнитивную науку: Gardner. The Mind's New Science: A History of the Cognitive Revolution (1985); Osherson. Invitation to Cognitive Science (Vols. 1-3) (1990). Введение в культурную психологию: Shewder. Cultural Psychology (1990).
Чтобы узнать подробнее о возможностях работы в сфере психологии и о подготовке,
необходимой, чтобы стать психологом, пишите в American Psychological Association (1400 North Uhle Street, Arlington, Va., 22201) и спрашивайте проспект A Career in Psychology.
На переднем крае психологических исследований
Междисциплинарные подходы
Помимо психологии есть и другие дисциплины, интересующиеся разумом и поведением: можно назвать хотя бы биологию, лингвистику или философию. Представители этих и других дисциплин все чаще объединяются с психологами для выработки новых, междисциплинарных
подходов к изучению психологических явлений.
Похоже, что в течение следующих десятилетий эти подходы приобретут значительный вес. Для нас наиболее интересны два междисциплинарных подхода, близких к биологическому направлению, — когнитивная нейронаука и эволюционная психология, а также два междисциплинарных подхода, более тяготеющих к психологическому направлению, — когнитивная наука и культурная психология. Мы вкратце рассмотрим все эти подходы и начнем, пожалуй, с биологических.
Когнитивная нейронаука. Биологической психологии междисциплинарность присуща изначально, поскольку эта наука изучает связь психологических и биологических процессов. До недавнего времени в большинстве таких исследований в качестве испытуемых использовались животные и акцент делался на процессах, не связанных непосредственно с когнитивной деятельностью человека. Но сейчас новый шаг вперед сделала когнитивная нейронаука, которая работает с испытуемыми-людьми, сосредоточена на когнитивных процессах и прочно опирается на результаты и методы нейронауки (отрасль биологии, занимающаяся мозгом и центральной нервной системой). По сути когнитивная нейронаука — это результат совместных усилий представителей когнитивной психологии и нейронауки, направленных на то, чтобы выяснить, как протекают психические процессы в мозге. Ключевая идея заключается в том, что у когнитивной психологии есть гипотезы о конкретных познавательных способностях, таких как узнавание лиц или восприятие удаленности объекта, а нейронауке есть что сказать о том, как эти конкретные функции могут выполняться мозгом. Это — разновидность редукционизма. Чтобы такой подход работал, изучаться должны совершенно конкретные когнитивные функции, например, распознавание человеческих лиц, а не распознавание вообще (Kosslyn & Konig, 1992). Примером когнитивной нейронауки в действии является уже знакомая нам проблема нарушения узнавания лиц (прозопагнозия).
Отличительной способностью когнитивной нейронауки является применение новых методов изучения мозга у нормальных испытуемых (в отличие от исследований поврежденного мозга) при решении ими различных когнитивных задач. Методики нейроизображения, или сканирования мозга, позволяют создать визуальную картинку работающего мозга (обычный компьютерный томограф дает изображение мозга, но не показывает его активность), и при этом видно, в каком участке мозга возникает наибольшая активность во время решения конкретной задачи (см. обсуждение в гл. 2). Примером этого направления когнитивной нейронауки являются исследования кратковременного и долговременного запоминания людьми информации. Когда от испытуемых требуется запомнить информацию на несколько секунд, на нейроизображении видно увеличение нервной активности в переднем отделе мозга; а когда надо запомнить информацию надолго, увеличение активности происходит в совершенно другом участке, расположенном преимущественно в середине мозга. Это говорит о том, что для долговременного и кратковременного хранения информации могут использоваться разные механизмы (Smith & Jonides, 1994; Squire et al., 1993).
Эволюционная психология. Эволюционная психология занимается биологическим происхождением когнитивных и других психологических механизмов. Среди главных входящих в нее дисциплин, помимо психологии и биологии, — антропология и психиатрия. Отправная идея эволюционной психологии состоит в том, что психологические механизмы, подобно биологическим, развивались миллионы лет путем естественного отбора. Сказать, что какой-либо психологический механизм развивался путем естественного отбора, значит сказать, что у него есть генетическая основа, оказавшаяся полезной в прошлом при решении проблем выживания или повышавшая шанс произвести потомство. Для иллюстрации посмотрим на пристрастие к сладкому. Можно предположить, что это работа какого-то психологического механизма и что у него есть генетическая основа. Кроме того, мы обладаем этой предрасположенностью потому, что в эволюционном прошлом она повышала шансы наших предков на выживание (у самых сладких фруктов была наибольшая питательная ценность) и тем самым повышала шансы на продолжение существования соответствующих генов (Symons, 1991).
Идеи эволюционного направления могут двояко повлиять на изучение психологических проблем. С одной стороны, некоторые темы особенно важны с эволюционной точки зрения, из-за их связи с вопросами выживания или успешного размножения. Сюда относятся вопросы выбора для себя гетеросексуального партнера, поведения с теми, кто доминирует над нами, умиротворения наших агрессивных чувств; этим темам уделяется наибольшее внимание в исследованиях по эволюционной психологии (Buss, 1991). Эволюционный подход позволяет по-новому взглянуть и на уже знакомые нам проблемы. Помните, когда мы говорили о полноте, то отмечали, что период депривации может
привести в дальнейшем к перееданию. Эволюционный подход так объясняет это загадочное явление. До очень недавнего времени в своей эволюции человек испытывал депривацию, только когда пища была скудной. Механизм психологической адаптации к недостатку еды заключается в склонности переедать, когда еды достаточно. Следовательно, эволюция выбрала тенденцию переедать после депривации.
Когнитивная наука. Когнитивная наука охватывает те области психологических исследований, которые а) связаны с когнитивными процессами, такими как восприятие, запоминание, мышление, решение задач и принятие решений, б) пересекаются с другими дисциплинами, изучающими те же процессы, например философией и компьютерной наукой. Главная задача этой науки — выяснить, как представлена информация в уме человека (мысленные репрезентации) и какие вычисления можно произвести над этими репрезентациями, чтобы осуществить восприятие, запоминание, мышление и т. д. Помимо психологии она обращается также к антропологии, лингвистике, философии, некоторым разделам нейронауки и искусственному интеллекту (последний
— это отрасль компьютерной науки, занимающаяся разработкой разумно действующих компьютеров и компьютерных программ, имитирующих процессы мышления человека).
Основная идея когнитивной науки состоит в том, чтобы представить когнитивную систему в виде гигантского компьютера, выполняющего сложные вычисления. Подобно тому как компьютерные вычисления можно разбить на ряд более простых — сохранение, извлечение и сравнение символов или репрезентаций, — человеческое действие можно разложить на элементарные психические компоненты. Далее, эти элементарные умственные компоненты также могут содержать в себе сохранение, воспроизведение и сравнение символов. Эту параллель между компьютерными вычислениями и умственными действиями можно продолжить. Работу компьютера можно анализировать на различных уровнях: как на уровне технических устройств, где главная роль принадлежит микросхемам, так и на уровне репрезентаций и алгоритмов, где главное — это процессы
иструктуры данных; сходным образом, когнитивную деятельность человека можно анализировать на уровне «устройств», т. е. нейронов, и на уровне мысленных репрезентаций и процессов. Таким образом, представления об умственных действиях и уровне анализа являются краеугольными камнями когнитивной науки (Osherson, 1990).
Одно из течений внутри когнитивной науки следует помянуть особо. Это — коннекционизм (от англ. connection — соединение, связь. — Прим. перев.). Приметой этого течения является идея, что мысленные репрезентации и процессы можно описать примерно так же, как описывают нейроны
иих взаимосвязи. Так, коннекционисты говорят не о сохранении, воспроизведении и сравнении символов, а об активации некоторого элемента и распространении его активности на другие элементы, с которыми он соединен. Эти элементы и соответствующие связи обладают некоторыми свойствами реальных нейронов (например, они могут возбуждаться или тормозиться), но при этом они не обладают всеми свойствами нейрона. Элементы сетей коннекционисты представляют на более абстрактном уровне, чем настоящие нейроны; следовательно, в коннекционизме существует как минимум два уровня анализа (Churchland, 1990).
Культурная психология. Научная психология на Западе часто исходит из того, что у людей разных культур психологические процессы одинаковы. Постепенно это допущение подвергается все большему сомнению сторонниками культурной психологии — междисциплинарного движения, куда входят психологи, антропологи, социологи и представители других общественных наук. Культурная психология изучает то, как окружающая человека культурная среда — ее традиции, язык и мировоззрение — влияет на его мысленные репрезентации и психические процессы.
Культурный подход можно проиллюстрировать примерами, в которых сопоставляются западная и восточная культуры. На Западе, т. е. в Северной Америке и большей части Западной и Северной Европы, мы представляем самих себя как самостоятельных, автономно действующих персон со своей индивидуальностью, которая складывается из наших конкретных способностей и личностных качеств. Напротив, во многих восточных культурах — например, в Индии, Китае и Японии — акцент ставится не на индивидуализме, а на взаимоотношениях людей друг с другом. Кроме этого, на Востоке социальным ситуациям уделяют больше внимания, чем на Западе. Эти различия приводят к тому, что восточные люди истолковывают поступки другого человека иначе, чем западные. Восточные люди объясняют поступки человека не только его личными особенностями, а скорее социальной ситуацией, в которой проявилось его поведение. Это коренным образом влияет на знакомую нам проблему приписывания личностных качеств. Вследствие их меньшей склонности к приписыванию личностных качеств индийские испытуемые, например, с меньшей вероятностью, чем
американские, совершают фундаментальную ошибку атрибуции (Miller, 1984).
Различия между Востоком и Западом, проявляющиеся в объяснении поведения, важны также в педагогике. Благодаря предрасположенности к коллективизму азиатские школьники более склонны к совместному обучению, чем американские. Методика группового обучения может оказаться полезной, и это частично объясняет, почему азиатские школьники превосходят своих американских сверстников по математике и некоторым другим предметам. Кроме того, когда у американского школьника возникают трудности с математикой, то ученик и его учитель относят их на счет способностей ученика; при аналогичной ситуации в японской школе учитель и ученик с большей вероятностью обращаются к ситуации, т. е. ко взаимодействию учитель—ученик в контексте обучения, чтобы объяснить плохие результаты (Stevenson, Lee & Graham, 1993).
---
Современные голоса в психологии Эгоистичны ли мы по своей природе?
Биологически мы эгоистичны
Джордж Дж. Уильямс, Нью-Йоркский государственный университет, Стоуни Брук
Да, с узкой биологической точки зрения мы эгоистичны, но это следует принимать во внимание и при обсуждении человеческого поведения, этики и связанных с ней тем (Williams, 1996: главы 3 и 9). Эгоистичность нашего поведения заложена на генетическом уровне. Крайний эгоизм - это необходимое условие существования самих генов. Из поколение в поколение передаются только лучшие из них. Для этого они должны способствовать формированию наиболее полноценного организма (животного или человека), который сможет передавать свои гены большему количеству потомства, чем другие члены популяции. В этом генетическом соперничестве побеждают те индивиды, которые, сумев дожить до зрелого возраста, успешно борются за необходимые для репродукции ресурсы (т. е. пищу, места обитания, партнеров и т. д.).
Таким образом, мы несомненно эгоистичны, но это не означает, что мы не можем быть бескорыстными в обычном смысле этого слова. Люди действительно часто помогают друг другу в различных жизненных ситуациях. Для понимания такого поведения с точки зрения биологии необходимо учитывать условия, в которых оно проявляется. Наиболее очевидным примером заботы служит отношение родителей к потомству. Естественным объяснением такого поведения является то, что гены не передадутся дальше, если родители не будут помогать своим отпрыскам: млекопитающие должны выкармливать детенышей; птицы приносить пищу птенцам; растения поставлять оптимальное количество питательных веществ в семена. Впрочем, подобная забота отнюдь не является неким общим стремлением взрослых особей помогать более молодым. Существуют механизмы, при помощи которых родители могут идентифицировать своих детенышей и оказывать помощь конкретно им.
Если размножение происходит половым путем и партнеры не находятся в близких родственных отношениях, то потомки получают по половине генов от каждого из родителей. С точки зрения родителя, ребенок генетически наполовину так же важен, как и он сам, а успешность размножения у потомков почти столь же важна для передачи генов, как свое собственное размножение. Кроме того, подобная частичная генетическая идентичность распространяется на всех родственников, а не только на потомков. Поэтому, с точки зрения генетического эгоизма, естественным будет заботливое поведение индивида по отношению ко всем родственникам, а не только к потомству. Такое поведение определяется так называемым родственным отбором — врожденной способностью к восприятию сигналов, отражающих степень и вероятность родства. Независимо от того, может ли индивид определить генеалогическую связь, он, вероятно, будет инстинктивно предпочитать родственников не родственникам и близких родственников (родители, дети, братья, сестры) более дальним.
У птиц самец, партнерша которого отложила яйца в гнезде, может получить эволюционное преимущество, если станет высиживать яйца и выкармливать птенцов. Но может ли он быть вполне уверен, что партнерша не была оплодотворена другим самцом и что из всех яиц вылупится именно его потомство? У многих видов птиц часто случается, что самка, с ее согласия или без него, оплодотворяется посторонним самцом. Самцы таких видов особенно внимательно наблюдают за
поведением подруг и усерднее других изгоняют соперников со своей территории. Предполагается, что самцы тех видов, у которых в среднем 10% яиц оплодотворяются соперниками, менее добросовестно исполняют обязанности по отношению к птенцам, чем самцы тех видов, у которых измены не встречаются никогда.
Родственный отбор является одним из факторов, определяющих то, что называется бескорыстным поведением. Другой такой фактор — взаимопомощь между не родственными индивидами в расчете на немедленную или возможную в будущем выгоду для каждого из них. Так называемое бескорыстное поведение может быть вызвано эгоистичным расчетом или манипуляцией со стороны других особей родственными чувствами или другими альтруистичными или кооперативными инстинктами. Самки птиц, так же как и самцы, не могут быть уверены, что птенцы их собственные, из-за подкладывания яиц, в то время как хозяева гнезда ненадолго отлучились за пищей (Sayler, 1992). Это случается у многих видов. Одна самка извлекает генетическую пользу, эксплуатируя родительские инстинкты другой. Особенно широко обман и манипулирование развиты в человеческом обществе, что объясняется возможностью вербального контакта между людьми. Согласно Шекспиру, Генрих V обращался к своей армии: «Мы — отряд братьев». Лидеры феминисток говорят о «сестринских отношениях». Ложь и манипуляции чужими эмоциями, конечно же, могут быть как оправданными, так и неоправданными.
Почему мы не рождаемся эгоистами
Франс Б. М. де Ваал, Университет Эмори
«Насколько бы эгоистичным ни считался человек, несомненно, в его природе существуют некоторые принципы, которые делают его заинтересованным в чужом успехе, а чужое счастье — необходимым для него, хотя он и не извлекает из ситуации никакой выгоды, кроме удовольствия это видеть». (Адам Смит, 1759)
Когда Ленни Скатник в 1982 году нырял в ледяной Потомак, чтобы спасти жертву крушения самолета, или когда жители Голландии укрывали еврейские семьи во время Второй мировой войны, они подвергали свою жизнь опасности ради совершенно незнакомых людей. Аналогично, Бинти Джуа, горилла в чикагском Брукфилдском зоопарке, спасала мальчика, потерявшего сознание и упавшего в ее вольер, совершая действия, которым ее никто не учил.
Подобные примеры производят неизгладимое впечатление главным образом потому, что в них говорится о пользе для представителей нашего вида. Но изучая эволюцию эмпатии и морали, я нашел богатые свидетельства заботы животных друг о друге и их отзывчивости к чужому несчастью, которые убедили меня в том, что выживание порой зависит не только от побед в схватках, но и от сотрудничества и доброжелательности (de Waal, 1996). Например, среди шимпанзе часто бывает, что очевидец подходит к жертве нападения и нежно кладет руку на ее плечо.
Несмотря на эти тенденции к проявлению заботы, люди и другие животные регулярно изображаются биологами как полные эгоисты. Причина этому теоретическая: все поведение рассматривается как развившееся для удовлетворения собственных интересов индивида. Логично предположить, что гены, которые не смогли предоставить преимущество своему носителю, отсеиваются в процессе естественного отбора. Но корректно ли называть животное эгоистичным лишь потому, что его поведение направлено на получение выгоды?
Процесс, благодаря которому за миллионы лет развилось определенное поведение, не относится к делу, если рассматривать вопрос, почему животное ведет себя данным образом здесь и сейчас. Животные видят только немедленные результаты своих действий, и даже эти результаты не всегда им понятны. Мы можем считать, что паук плетет паутину для ловли мух, но это верно лишь на функциональном уровне. Нет фактов, подтверждающих то, что паук имеет какое-либо представление о предназначении паутины. Иначе говоря, цели поведения ничего не говорят о мотивах, лежащих в его основе.
Только недавно понятие «эгоизм» вышло из рамок своего первоначального значения и стало применяться вне психологии. Несмотря на то, что этот термин порой рассматривается как синоним заботы лишь о собственных интересах, эгоизм подразумевает намерение обслуживать свои потребности, то есть знание того, что мы собираемся получить в результате конкретного поведения. Виноградная лоза может служить своим интересам, оплетая дерево, но так как у растений нет намерений и знаний, они не могут быть эгоистичными, если не иметь в виду метафорический смысл этого слова.
Чарльз Дарвин никогда не смешивал адаптацию с индивидуальными целями и признавал наличие альтруистических мотивов. В этом его вдохновлял Адам Смит, специалист по этике и отец экономики. Велось столько споров о различии между действиями, направленными на получение выгоды, и действиями, вызванными эгоистическими мотивами, что Смит, известный тем, какое большое значение он придавал эгоизму в качестве руководящего принципа экономики, также написал об универсальной человеческой способности к симпатии.
Истоки этой способности не являются загадкой. Все виды животных, среди которых развито сотрудничество, демонстрируют преданность группе и тенденции к взаимопомощи. Это результат общественной жизни, тесных отношений, в которых животные помогают родственникам и собратьям, способным отплатить за благосклонность. Следовательно, стремление помочь ближним никогда не было лишено смысла с точки зрения выживания. Но это стремление больше не связано с непосредственными, имеющими эволюционный смысл результатами, что сделало возможными его проявление даже в тех случаях, если вознаграждение маловероятно, например, когда помощь получают незнакомцы.
Называть любое поведение эгоистичным — это все равно что описывать всю жизнь на Земле как преобразованную солнечную энергию. Оба утверждения имеют некоторую общую ценность, но едва ли помогают объяснить разнообразие, которое мы видим вокруг. Некоторым животным дает возможность выжить только беспощадная конкуренция, другим — лишь взаимопомощь. Подход, который не учитывает эти противоречивые отношения, может оказаться полезным биологу, изучающему эволюцию, но ему нет места в психологии.
<Рис. Взрослый самец шимпанзе, проигравший в схватке сопернику, пронзительно кричит, пока его успокаивает в своих объятиях младший шимпанзе. Подобное «утешение» пока не описано у других видов животных. Это поведение, по-видимому, является формой бескорыстного сочувствия.>
---
Часть II. Биологические процессы и развитие
Глава 2. Нейробиологические основы психологии
Всякое поведение — от моргания глазом до игры в баскетбол и написания компьютерных программ — зависит от интеграции действия множества различных процессов в организме. Такая интеграция обеспечивается нервной системой при поддержке эндокринной системы. Рассмотрим для примера совокупность всех процессов, которые надо эффективно скоординировать, чтобы остановить автомобиль при красном свете светофора. Сначала вам надо увидеть красный свет; это значит, что свет должен быть запечатлен одним из ваших органов чувств — глазами. Нервные импульсы от глаз передаются в мозг, где стимул [В психологии под стимулом обычно понимают предмет или его свойство, воздействующее на орган (или органы) чувств. — Прим. ред.] анализируется и сравнивается с информацией о прошлых событиях, хранящейся в памяти; тогда вы понимаете, что в данном контексте красный свет означает «стоп». Процесс передвижения ноги к педали тормоза и ее нажатия инициируется моторными зонами мозга, контролирующими мышцы ноги и ступни. Чтобы посылать этим мышцам нужные сигналы, мозг должен знать, где находится ступня и куда вы хотите ее переместить. Мозг регистрирует относительные положения частей тела и использует эти данные для построения целенаправленных движений. Однако вы не останавливаете машину одним резким движением ноги. Специальный участок мозга получает непрерывную обратную связь от мышц ноги и ступни, так что вы осознаете величину оказываемого давления на педаль и можете соответственно изменить свои движения. В то же время глаза и некоторые другие органы чувств сообщают, насколько быстро машина останавливается. Если красный свет включился, когда вы мчались к перекрестку, то могут также активироваться некоторые эндокринные железы, что вызовет увеличение частоты сердечных сокращений, учащение дыхания и другие метаболические изменения, связанные с чувством опасности; эти процессы ускоряют ваши реакции в аварийных ситуациях. Ваша остановка на красный свет происходит быстро и кажется автоматической, тем не менее в ней содержится целый ряд сложных сообщений и происходят различные регулировки. Информация, необходимая для осуществления такого рода активности, передается по большим сетям нервных клеток.
Нервная система, органы чувств, мышцы и железы позволяют нам осознавать окружающий мир и приспосабливаться к нему. Восприятие событий зависит от того, как наши органы чувств обнаруживают стимулы и как информация от них интерпретируется мозгом. Поведение человека во многом мотивируется такими потребностями, как голод, жажда и избегание усталости и боли. Способность человека пользоваться речью, мыслить и решать проблемы зависит от работы мозга, который невероятно сложен. Действительно, основу сложнейших мыслительных процессов составляют определенные совокупности электрических и химических явлений в мозге.
Всущности, любые аспекты поведения и психического функционирования легче понять, зная
отом, какие биологические процессы лежат в их основе. При рассмотрении восприятия, мотивации и речи в различных частях этой книги мы будем более подробно останавливаться на нейробиологических механизмах. В задачу настоящей главы не входит подробный обзор взаимоотношений биологии и психологии; мы лишь предварительно ознакомимся с некоторыми основными идеями нейробиологии, которые позднее, при обсуждении различных психологических явлений, будут представлены более развернуто.
Нейроны - строительные блоки нервной системы
Основной единицей нервной системы является нейрон — специализированная клетка, передающая нервные импульсы или сигналы другим нейронам, железам и мышцам. Понимать работу нейронов важно потому, что, без сомнения, именно в них таятся секреты функционирования мозга и, соответственно, секреты человеческого сознания. Нам известна их роль в передаче нервных импульсов, и мы знаем, как работают некоторые нервные механизмы; но мы только начинаем узнавать об их более сложных функциях в процессах памяти, эмоций и мышления.
В нервной системе существует два типа нейронов: очень мелкие нейроны, известные как локальные нейроны, и более крупные нейроны, называемые макронейронами. Хотя большинство нейронов являются локальными, мы лишь недавно начали понимать, как они функционируют. Фактически на протяжении долгого времени многие исследователи полагали, что эти крохотные нейроны вовсе не являются нейронами или что они являются незрелыми и неспособными к передаче информации. Сегодня мы знаем, что на самом деле локальные нейроны передают сигналы другим нейронам. Однако они обмениваются сигналами преимущественно с соседними нейронами и не передают информацию на большие расстояния в пределах организма, как это делают макронейроны.
С другой стороны, макронейроны были детально изучены, и поэтому наше внимание будет сосредоточено на этих нейронах. Хотя макронейроны значительно различаются по своим размерам и внешнему виду, все они обладают некоторыми общими характеристиками (см. рис. 2.1) От тела клетки отходит множество коротких отростков, называемых дендритами (от греческого дендрон — дерево). К дендритам и телу клетки поступают нервные импульсы от соседних нейронов. Эти сообщения передаются другим нейронам (или мышцам и железам) через тонкое трубчатое удлинение клетки, которое называется аксоном. Окончание аксона делится на ряд тонких веточек, разветвлений, на концах которых имеются небольшие утолщения, называемые синаптическими окончаниями.
Рис. 2.1. Схематическое строение нейрона. Стрелками показано направление движения нервного импульса. Некоторые аксоны разветвляются. Эти ответвления называются
коллатералями. Аксоны многих нейронов покрыты изолирующей миелиновой оболочкой, что позволяет увеличить скорость передачи нервного импульса.
На самом деле синаптическое окончание не касается возбуждаемого им нейрона. Между синаптическим окончанием и телом или дендритом воспринимающей клетки существует небольшой промежуток. Такое сопряжение называется синапсом, а сам промежуток называется синаптической щелью. Когда нервный импульс, проходя по аксону, достигает синаптического окончания, он запускает выделение химического вещества, называемого нейромедиатором (или просто медиатором). Медиатор проникает через синаптическую щель и стимулирует следующий нейрон, передавая тем самым сигнал от одного нейрона к другому. Аксоны от очень многих нейронов синаптически контактируют с дендритами и телом клетки отдельного нейрона (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Синапсы на клеточном теле нейрона. Множество различных аксонов, каждый из которых многократно разветвляется, синаптически контактируют с дендритами и телом клетки отдельного нейрона. Каждое концевое ответвление аксона имеет утолщение, которое называется синаптическим окончанием и содержит химическое вещество, высвобождаемое и передаваемое нервным импульсом через синапс к дендритом или телу клетки воспринимающего нейрона.
Хотя все нейроны обладают этими общими признаками, они весьма разнообразны по форме и величине (рис. 2.3). У нейрона спинного мозга аксон может достигать 3-4 футов длины и идти от конца позвоночника до мышц большого пальца ступни; нейрон головного мозга может иметь размер всего лишь в несколько тысячных долей дюйма.
Рис. 2.3. Формы и относительные величины нейронов. Аксон нейрона спинного мозга может достигать нескольких футов длины (на рисунке показан не полностью).
В зависимости от выполняемых ими общих функций нейроны делятся на три категории. Сенсорные нейроны передают импульсы от рецепторов в центральную нервную систему. Рецепторы
— это специализированные клетки органов чувств, мышц, кожи и суставов, способные обнаруживать физические или химические изменения и преобразовывать их в импульсы, проходящие по сенсорным нейронам. Моторные нейроны несут сигналы, выходящие из головного или спинного мозга, к исполнительным органам, т. е. к мышцам и железам. Промежуточные нейроны получают сигналы от сенсорных нейронов и посылают импульсы к другим промежуточным нейронам и к моторным нейронам. Промежуточные нейроны обнаружены только в головном мозге, глазах и спинном мозге.
Нерв — это пучок длинных аксонов, принадлежащих сотням или тысячам нейронов. Один нерв может содержать аксоны как от сенсорных, так и от моторных нейронов.
Помимо нейронов в нервной системе есть множество клеток, не являющихся нервными, но рассеянных между — и часто вокруг — нейронов; их называют глиальными клетками. Количество глиальных клеток превосходит число нейронов в 9 раз, и они занимают больше половины объема мозга. Их название (от греческого glia — клей) определяется одной из их функций — закреплением нейронов на их местах. Кроме того, они вырабатывают питательные вещества, необходимые для здоровья нейронов, и как бы «ведут хозяйство», очищая нейрональную среду (на синаптических участках), тем самым поддерживая сигнальную способность нейронов. Бесконтрольное разрастание глиальных клеток — причина почти всех опухолей мозга.
Оценки количества нейронов и глиальных клеток в нервной системе человека широко варьируются и зависят от метода подсчета; пока ученые не пришли к единому мнению об их
количестве. Только в самом мозге человека, по разным оценкам, насчитывается от 10 миллиардов до 1 триллиона нейронов; независимо от предполагаемого количества нейронов количество глиальных клеток примерно в 9 раз больше (Groves & Rebec, 1992). Эти цифры кажутся астрономическими, но такое количество клеток бесспорно необходимо, учитывая всю сложность поведения человека.
Потенциалы действия
Информация передается по нейрону в виде нейронного импульса, называемого потенциалом действия — электрохимическим импульсом, проходящим от дендритовой области к окончанию аксона. Каждый потенциал действия является результатом движения электрически заряженных молекул, называемых ионами, осуществляемого внутри и снаружи нейрона. Описанные ниже электрические и химические процессы приводят к формированию потенциала действия.
Клеточная мембрана является полупроницаемой; это означает, что некоторые химические вещества могут легко проходить через клеточную мембрану, тогда как другие не пропускаются через нее, за исключением тех случаев, когда специальные проходы в мембране открыты. Ионные каналы
— это белковые молекулы наподобие пончиков, образующие поры в клеточной мембране (рис. 2.4). Открывая или закрывая поры, эти белковые структуры регулируют поток электрически заряженных ионов, таких как натрий (Na+), калий (K+), кальций (Са++) или хлор (Сl-). Каждый ионный канал действует избирательно: когда он открыт, то пропускает через себя только один тип ионов.
Рис. 2.4. Ионные каналы. Такие химические вещества, как натрий, калий, кальций и хлор, проходят сквозь клеточную мембрану через торообразные протеиновые молекулы, называемые ионными каналами.
Нейрон, когда он не передает информацию, называют покоящимся нейроном. В покоящемся нейроне отдельные протеиновые структуры, называемые ионными насосами, помогают поддерживать неравномерное распределение различных ионов по клеточной мембране путем перекачивания их внутрь или вне клетки. Например, ионные насосы транспортируют Na+ за пределы нейрона каждый раз, когда он проникает в нейрон, и закачивают K+ обратно в нейрон каждый раз, когда он выходит наружу. Таким образом, у нейрона в состоянии покоя поддерживается высокая концентрация Na+ снаружи и низкая концентрация внутри клетки. Действие этих ионных каналов и насосов создает поляризацию клеточной мембраны, которая имеет положительный заряд с наружной и отрицательный заряд с внутренней стороны.
Когда нейрон, находящийся в состоянии покоя, стимулируется, разность потенциалов на клеточной мембране уменьшается. Если падение напряжения достаточное, натриевые каналы в точке стимуляции на короткое время открываются и ионы Na+ проникают внутрь клетки. Этот процесс называется деполяризацией; теперь внутренняя сторона мембраны в этом участке оказывается заряженной положительно относительно внешней. Соседние натриевые каналы чувствуют это падение напряжения и в свою очередь открываются, вызывая деполяризацию прилежащих участков.