Страница:
Концепция функциональной системы, разработанная академиком П. К. Анохиным, предполагает динамическую саморегулирующуюся организацию, все составные элементы которой взаимодействуют для получения полезного для организма приспособительного результата.
Наиболее важным является понятие акцептора – результата действия, обеспечивающего сопоставление ожидаемого и реального результатов.
Неспецифическая активирующая система мозга. Помимо специфических функций, связанных с восприятием, моторикой, вегетатикой, психическими процессами и состояниями в ЦНС, существуют процессы, не имеющие конкретных проявлений из числа вышеперечисленных, а влияющие на работоспособность (чувствительность, возбудимость) отделов ЦНС. Такие влияния обозначили как неспецифические, а структуры, их обеспечивающие, являются неспецифической активирующей системой мозга (НАСМ). В состав этой системы входят ретикулярная формация ствола мозга: неспецифические ядра таламуса, некоторые образования лимбической системы и коры полушарий большого мозга.
Неспецифическая активирующая система мозга характеризуется следующими свойствами:
1. Она получает очень богатую афферентацию из других отделов ЦНС и особенно от сенсорных систем (анализаторов). Эта афферентация оказывает стимулирующее (возбуждающее) влияние на данную систему.
2. НАСМ посылает эфферентные сигналы во все ниже-, выше– и на том же уровне расположенные структуры головного мозга.
3. По этим эфферентным путям передаются как активирующие (повышающие возбудимость), так и тормозные (понижающие возбудимость) сигналы соответствующих структур головного мозга.
4. Поскольку в НАСМ очень много адренэргических синапсов (т. е. таких, где в качестве медиатора выступает норадреналин), то ее активность резко возрастает при выбросе в кровь гормонов мозгового вещества надпочечников – катехаламинов, которые по своему химическому строению и свойствам практически идентичны вышеупомянутому медиатору.
5. Как следствие описанных свойств активность НАСМ значительно возрастает при психоэмоциональном напряжении, еще более – при психоэмоциональном стрессе, в свою очередь способствуя усилению их. Таким образом, образуется порочный круг, который порой разорвать очень нелегко.
Интеграция деятельности центральной нервной системы осуществляется по нескольким морфофункциональным структурам. Наиболее существенными из них являются следующие:
1. Проекционные системы – сенсорные системы (афферентные системы, по И. П. Павлову, – анализаторы), которые обеспечивают проведение через все уровни спинного и головного мозга информации о воспринимаемых раздражителях в высшие корковые представительства (проекции), где как итог деятельности всех предыдущих этапов завершается анализ биологической и семантической значимости этих раздражителей.
2. Ассоциативные системы (таламокортикальные и кортикоталамические). Можно говорить об определенной функциональной дифференциации в пределах этих систем, в частности, таламофронтальная (между зрительным бугром и лобной корой) – вероятностное прогнозирование и программированное поведение; таламопариетальная (между зрительным бугром и теменной областью коры) – селективное сенсорное внимание на сигналы, связанные с движениями; таламотемпоральная (между зрительным бугром и височной областью коры) – слуховое и зрительное восприятие, речь.
3. Интегративно-пусковые системы, которые представлены двигательной и орбитальной корой, имеющей мощные выходы к конечным моторным аппаратам ствола и спинного мозга.
4. Лимбико-ретикулярные системы – энергетическое, эмоциональное и вегетативное обеспечение деятельности.
Отражением интегральной деятельности головного мозга является его биоэлектрическая активность, или электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Метод ЭЭГ получил очень широкое распространение в экспериментальной и клинико-диагностической практике. Применительно к повседневным условиям ЭЭГ представляет собой достаточно простую процедуру, не причиняющую исследуемому человеку каких-либо неприятностей. На поверхность головы накладывается стандартное количество электродов, при помощи которых отводят потенциалы от соответствующих участков проекции коры головного мозга, и после предварительного усиления записывают их тем или иным способом – на бумагу, фотопленку, ленту магнитофона. Регистрируемые таким образом потенциалы имеют величину от очень слабых до 150–200 мкВ в очень широком диапазоне частот. Для анализа чаще других используют следующие частоты (ритмы): дельта-ритм – 2–4 кол/с, тета-ритм – 4–8, альфа-ритм – 8-13, бета-ритмы – 13–30 кол/с. В специальных условиях используют и другие показатели. Характер ЭЭГ-активности отражает взаимодействие различных отделов головного мозга, но выражающееся в активности коры больших полушарий, во взаимодействии и динамике процессов возбуждения и торможения на ее поверхности.
В частности, для состояния функционального покоя (изоляция от большинства раздражителей, удобная поза, глаза закрыты, но человек не спит) характерно преобладание альфа-ритма. Переход к любому виду активности – сенсорной, умственной, двигательной – приводит к исчезновению альфа-ритма и преобладанию бета-ритмов. Развитие сна сопровождается преобладанием медленной биоэлектрической активности.
Заканчивая этот раздел, еще раз подчеркнем, что нервная система, обеспечивая сенсорную, эфферентную, ассоциативную и психическую функции, является сформировавшимся в процессе эволюции животного мира аппаратом взаимодействия организма с окружающей внешней средой (в том числе и с людьми), аппаратом интеграции и регулирования деятельности всех систем целостного человеческого организма. Эти функции с учетом хорошо выраженной функциональной дифференциации могут быть тем не менее выражены в адекватных количественных и качественных параметрах только при непременной функциональной интеграции ЦНС в единое целое. Данное положение в полной мере относится и к психическим явлениям. Накопленный к настоящему времени громадный фактический материал, опыт мировой психологии, психофизиологии и патопсихологии позволяют однозначно утверждать, что психические явления в адекватном их проявлении представляют собой результат интегральной деятельности всей нервной системы, а с учетом вышесказанного – результат нервно-соматической интеграции, т. е., по выражению Аристотеля, – душа – это функция тела.
Система управления представляет собой совокупность двух элементов: объекта управления и управляющей системы. Объект управ-
Рис. 9. Схема системы управления:
УС – управляющая система; ОУ – объект управления
ления имеет то или иное целевое назначение и может определенным образом изменяться под воздействием управляющей системы. Управляющая система имеет целевым назначением управление объектом. Процесс управления осуществляется как обмен информацией управляющей системы с объектом управления (прямая связь) и объекта управления с управляющей системой (обратная связь). По каналам прямой связи поступает команда для объекта управления. По каналам обратной связи – осведомительная для управляющей системы информация о результатах выполнения команд и о текущем состоянии объекта управления. Система управления и осуществляющийся в ней процесс могут испытывать то или иное влияние внешних условий (среда, другие системы).
Для осуществления процесса управления в системе должны быть следующие основные функциональные элементы: приема-передачи информации, хранения информации (программы, правила, эталоны и результаты деятельности), сличения эталонов и результатов, оценки состояния и ситуации, принятия решения, выдачи команды на исполнение. В процессе обработки информации, на этапе приема осуществляются обнаружение сигнала, его опознание как такового, идентификация с реальным объектом (процессом). На этапе принятия решения оцениваются ситуация (решение о ситуации) и метод воздействия на ситуацию. На этапе реализации решения происходит выбор действия и его осуществление.
Психическая деятельность как процесс управления имеет природные основания в организации и деятельности нервной системы человека (см. рис. 10). Можно видеть, что системотехническим функциональным элементам соответствуют определенные анатомо-физиологические функциональные элементы.
Однако при рассмотрении психической деятельности сразу же обнаруживаются серьезные ограничения применения как системотехнического, так и анатомо-физиологического вариантов системного подхода. Причина прежде всего в том, что психический процесс принципиально не может быть сведен к нервному процессу. Применительно к осуществлению высших психических функций нет возможности соотнести их с какой-то определенной анатомо-физиоло -
Рис. 10. Схема нервной системы как процесса управления (Розенблатт)
гической целостностью как системой управления, а стало быть, с уверенностью говорить о физиологических коррелятах.
Вместе с тем идет накопление данных системной организации психической деятельности. Этому способствовало, в частности, становление инженерной психологии, где были проведены многочисленные исследования деятельности человека-оператора как звена (элемента) системы управления. В области общей психологии и психофизиологии наиболее известны модели (блок-схемы) систем управления произвольным движением – относительно простого акта психической деятельности. Они, конечно, не лишены некоторого эклектизма, но могут быть полезны для понимания психических феноменов.
Так, в «блок-схеме аппарата управления движениями» Н. А. Бернштейна[14], как показано на рис.11, выделены основные блоки приема, переработки и выдачи информации, а также программно-задающий блок. Управление предполагает достижение заданного программой результата произвольного движения. Это достигается минимизацией рассогласования между программным и реальным результатами. Рассогласование устанавливается блоком сличения информации, поступающей от программно-задающего блока, и информации, поступающей по каналам обратной связи, как внутренней (кинестезическая информация), так и внешней (например, зрительная информация от объекта воздействия). В работах Н. А. Бернштейна проводится сопоставление рассмотренной блок-схемы системы управления с анатомией и физиологией нервной системы. Одним из важных следует признать вывод автора о том, что в физиологической основе организации управления движением лежит рефлекторное кольцо (замкнутый через обратную связь контур), а не рефлекторная дуга.
Рис. 11. Простейшая блок-схема аппарата управления движениями Н. А. Бернштейна:
Jw – действительные значения параметров движения; Sw – требуемые значения параметров движения; w – величина рассогласования
Е. И. Бойко[15]предлагает рассматривать произвольное движение в контексте целенаправленного поведения. Его «схема второсигнального управления поведением» имеет ряд отличий от логики построения процесса управления произвольным движением, представленной выше. К числу наиболее существенных из них следует отнести включение в управление второй сигнальной системы, обусловленной речевой функцией, и сенсорного синтеза, предполагающего анализ и интеграцию информации от всех рецепторов до осуществления сличения.
П. К. Анохиным[16]предложена «схема архитектуры поведенческого акта» как функциональной системы, действующей, однако, в рамках определенных центральных и периферических нервных структур. В развертывании управляющего процесса в функциональной системе выделяется несколько стадий информационных преобразований: афферентный синтез, принятие решения, реализация решения.
На стадии афферентного синтеза внутренняя организация информации должна достичь уровня, обеспечивающего возможность принятия решения. В этом комплексе должна быть представлена информация о той или иной потребности организма (представлена доминирующей мотивацией), об общей внешней ситуации (комплекс обстановочных афферентаций), о критичности информационного комплекса (пусковая афферентация), о прошлом опыте (память). Непрерывный активный подбор афферентаций и их сопоставление с доминирующей мотивацией и элементами прошлого опыта осуществляются как ориентировочно-исследовательская деятельность (реакция). Пусковая афферентация достигает центральных механизмов афферентного синтеза через анализаторные системы (содержательная информация) и через ретикулярную формацию (активизирующая информация).
На стадии принятия решения осуществляется выбор конкретного поведенческого акта.
На стадии реализации решения формируются функциональные механизмы программы действия и акцептора действия. Программа действия выполняет организующие функции, акцептор действия – контрольные. Информация о результатах действия и параметрах действия по каналам обратной афферентаций поступает в акцептор действия, где эти результаты сравниваются (т. е. сличаются) с ожидаемыми (запрограммированными). При совпадении результатов поведенческий акт прекращается, если он завершен как логическая функциональная единица поведения. При этом происходит запоминание наиболее успешного варианта афферентного синтеза. При несовпадении результатов действие прекращается. Эта информация акцептора действия является пусковой для развертывания ориентировочной реакции (деятельности). Результаты ориентировочной деятельности обеспечивают перестройку афферентного синтеза.
Рассмотренные модели систем управления касаются выполнения единичного произвольного двигательного акта, после завершения которого может выполняться следующий. Однако реальная произвольная двигательная деятельность стремится к целостности, в которой отдельные акты существуют не как фрагменты, а как элементы системы. Это может быть показано на примере выполнения двух совмещенных во времени действий (типа реакции выбора), в которых собственно движения осуществляются каждой рукой самостоятельно (см. рис. 12).
На рис. 12,а приведены экспериментальные данные времени выполнения первого (1) и второго (2) действий в зависимости от временного интервала, разделяющего появление первого и второго сигналов. Не составляет труда убедиться, что при коротких интервалах имеет место существенная задержка выполнения как первого, так и второго действия. Время выполнения первого и второго действий становится равным и стабилизируется, когда временной интервал между сигналами превышает «нормальную» длительность времени первого действия. На рисунке для наглядности величина «нормального» времени первого действия отмечена стрелкой на оси межсигнальных интервалов.
Рис. 12.
Время от начала первого действия и до окончания второго составляет время операции. На рис. 12, 5 время выполнения операции при различных межсигнальных интервалах обозначено сплошной линией (1). Пунктирными линиями обозначено теоретическое время выполнения операции при условии, что: а) второе действие может начаться только после окончания первого (2); б) второе действие может начаться сразу же после поступления второго сигнала до окончания первого действия (3). Отрезок пунктирной линии (4) соответствует теоретическому времени выполнения операции, когда межсигнальный интервал превышает время выполнения первого действия. Нетрудно убедиться, что кривая реального времени выполнения операции (1) близка к теоретическому времени, когда второе действие начинается сразу же после поступления сигнала (3). Несколько большие значения реального времени свидетельствуют, очевидно, о затратах на формирование целостной деятельности.
Глава 4. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
Этот комплекс представлен следующими процессами: 1) количественная трансформация сигнала вспомогательными структурами; 2) рецепция; 3) кодирование информации о свойствах (параметрах) раздражителя; 4) передача этой информации по структурам анализатора с параллельной аналитико-синтетической обработкой; 5) развитие ощущения; 6) формирование образа и 7) опознание образа.
Вспомогательные структуры представляют собой такие анатомические образования, которые, во-первых, отфильтровывают виды энергии, не являющейся адекватной для соответствующего рецептора, и, во-вторых, проводят некоторые количественные преобразования (усиление, ослабление) воздействующего сигнала.
Рецепция (от лат. recipio – брать, принимать) заключается в трансформации специфической энергии адекватного раздражителя в неспецифический процесс нервного возбуждения. Понятие «адекватный» в данном случае обозначает модальность, вид энергии, для восприятия которой эволюционно приспособлен конкретный рецептор.
По модальности энергии адекватного раздражителя различают фоторецепторы (зрительный анализатор) – осуществляют восприятие световой энергии; механорецепторы (слуховой, вестибулярный, кожный, двигательный анализаторы, имеются они также и в интероцептивном анализаторе) – восприятие механической энергии (давление, движение, деформация, растяжение и т. д.); хеморецепторы (вкусовой, обонятельный, интероцептивный) – реагируют на химический состав растворимых или летучих веществ; терморецепторы (кожа, некоторые внутренние органы) – являются абсолютными датчиками температуры.
Кодирование информации о свойствах (параметрах) раздражителя предполагает первоначальное разделение комплекса параметров, которых достаточно много даже у самых простых предметов и явлений внешнего мира, на элементарные, т. е. характеризующиеся очень узким участком из всего диапазона модальности раздражителя, информация о котором передается по принципу «меченой линии», т. е. по цепочке нейронов от рецептора до первичной проекционной зоны коры. В пределах такой «меченой линии» кодируется и передается информация о модальности, интенсивности, дискретности и длительности воспринимаемого параметра. Информация о модальности обеспечивается очень высокой степенью рецептивной специализации этой нервной цепочки. Кодирование информации об интенсивности начинается с логарифмического преобразования сигнала на уровне рецептора. Это достигается тем, что амплитуда рецепторного потенциала пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя, что, естественно, очень значительно увеличивает диапазон воспринимаемых интенсивностей.
Ощущение представляет собой субъективный эквивалент элементарного раздражителя. Например, длина волны электромагнитного излучения – ощущение цвета, частота колебаний давления воздуха – ощущение звукового тона и т. д. С такой точки зрения, количество ощущений – трудноперечислимое множество.
Формирование образа. По своей сути, этот процесс представляет слияние (конвергенцию) во вторичной проекционной зоне коры больших полушарий информации обо всех элементарных признаках воспринимаемого предмета или явления. Это, конечно, не означает, что в данной структуре формируется в прямом смысле изображение объекта, хотя в некоторых случаях (например, при зрительном или тактильном восприятии) такая ситуация может иметь место. Если у человека нарушены последующие процессы перцепции (при поражениях некоторых структур головного мозга), то такой больной может называть отдельные элементы, детали объекта и даже все их перечислить, но опознать и назвать предмет в целом он не может. Нейрофизиологической основой формирования образа является широкая гетеромодальность ассоциативных ядер зрительного бугра и еще более широкая – вторичных проекционных зон. Сигналы от различных «меченых линий» по нервным ответвлениям стекаются в указанные структуры и формируют таким образом целостный образ.
Опознание образа – завершающий этап восприятия, который заключается в отнесении этого образа к известному конкретному человеку кругу предметов и явлений. Критериями опознания являются способность вербализовать этот образ (обозначить словом) или адекватное на него реагирование в поведенческих актах.
Опознание образов по своим нейрофизиологическим механизмам – явление чрезвычайно сложное. В настоящее время можно говорить только о части из них.
Во-первых, обнаружены так называемые врожденные детекторы признаков, которые обладают избирательной чувствительностью к какому-то сугубо определенному признаку, и ни на что другое они не реагируют. По всей видимости, таких детекторов признаков очень ограниченное количество, они не способны обеспечить опознание образа в целом, но и без них оно невозможно, потому что речь идет о немногих, но ключевых признаках.
Во-вторых, показано формирование в процессе индивидуальной жизнедеятельности приобретенных детекторов различной степени сложности, т. е. их специфическое реагирование охватывает весьма широкий диапазон от отдельных признаков до целостных образов. Формирование таких детекторов обозначают как сенсорное обучение, следовательно, оно самым тесным образом связано с мнестическими процессами. Если в памяти или представлениях человека не хранится информация о каком-либо образе, то и опознание его оказывается невозможным.
В-третьих, в процессе опознания немаловажную роль играет творческий мыслительный процесс, порой «добавляя» недостающие признаки или оценивая вероятность существования того или иного образа.
Нередко в кругу вопросов, связанных с перцепцией, рассматривают и проблему боли. Однако следует заметить, что это явление более сложного уровня. В настоящее время принято считать, что боль представляет собой специфическое комплексное психофизиологическое состояние, содержащее сенсорный, психоэмоциональный и рефлекторный компоненты. И только сенсорный компонент в известной степени связан с восприятием, хотя в соответствии с классификацией анализаторов или сенсорных систем такого специфического анализатора нет.
Среди физиологических механизмов, определяющих уровень бодрствования, решающая роль принадлежит влияниям ретикулярной формации (РФ) стволовой части мозга, которая простирается от верхних шейных сегментов до промежуточного мозга.
В значительной степени с функционированием ретикулярной формации связано и такое специфическое состояние, каковым является сон. Для человека сон является абсолютной жизненной необходимостью. Через 60–80 ч бодрствования у человека возникает непреодолимое желание заснуть, и только интенсивные болевые раздражители могут продлить бодрствование, но при этом уже развиваются существенные нарушения психических функций, которые лишают самоконтроля и самосознания. Естественная продолжительность сна у здорового человека молодого и среднего возраста подвержена индивидуальным колебаниям, составляя в среднем около 8 ч, однако описаны многочисленные примеры резких отклонений в ту или другую сторону. У детей продолжительность сна больше, у пожилых людей он становится полифазным.
Состояние сна можно разделить на три функциональных вида. Во-первых, засыпание, или дремота; она характеризуется своеобразным реагированием на раздражители, что позволяет относить сон к измененным состояниям сознания, о которых речь пойдет ниже. Во-вторых, медленный сон – это сон легкий, средней глубины и глубокий (так его называют потому, что на ЭЭГ превалируют медленные волны). Эти стадии сна характеризуются снижением мышечного тонуса, уровня активности, деятельности внутренних органов. В-третьих, парадоксальный, или быстрый, сон. На ЭЭГ – быстрые волны, десинхронизация. Очень специфический признак – появление нистагмоидных движений глаз, отсюда название БДГ-сон, или REM-сон[17], эрекция полового члена, сновидения, движения в связи с сюжетом сновидений, активация вегетативных функций.
Наиболее важным является понятие акцептора – результата действия, обеспечивающего сопоставление ожидаемого и реального результатов.
Неспецифическая активирующая система мозга. Помимо специфических функций, связанных с восприятием, моторикой, вегетатикой, психическими процессами и состояниями в ЦНС, существуют процессы, не имеющие конкретных проявлений из числа вышеперечисленных, а влияющие на работоспособность (чувствительность, возбудимость) отделов ЦНС. Такие влияния обозначили как неспецифические, а структуры, их обеспечивающие, являются неспецифической активирующей системой мозга (НАСМ). В состав этой системы входят ретикулярная формация ствола мозга: неспецифические ядра таламуса, некоторые образования лимбической системы и коры полушарий большого мозга.
Неспецифическая активирующая система мозга характеризуется следующими свойствами:
1. Она получает очень богатую афферентацию из других отделов ЦНС и особенно от сенсорных систем (анализаторов). Эта афферентация оказывает стимулирующее (возбуждающее) влияние на данную систему.
2. НАСМ посылает эфферентные сигналы во все ниже-, выше– и на том же уровне расположенные структуры головного мозга.
3. По этим эфферентным путям передаются как активирующие (повышающие возбудимость), так и тормозные (понижающие возбудимость) сигналы соответствующих структур головного мозга.
4. Поскольку в НАСМ очень много адренэргических синапсов (т. е. таких, где в качестве медиатора выступает норадреналин), то ее активность резко возрастает при выбросе в кровь гормонов мозгового вещества надпочечников – катехаламинов, которые по своему химическому строению и свойствам практически идентичны вышеупомянутому медиатору.
5. Как следствие описанных свойств активность НАСМ значительно возрастает при психоэмоциональном напряжении, еще более – при психоэмоциональном стрессе, в свою очередь способствуя усилению их. Таким образом, образуется порочный круг, который порой разорвать очень нелегко.
Интеграция деятельности центральной нервной системы осуществляется по нескольким морфофункциональным структурам. Наиболее существенными из них являются следующие:
1. Проекционные системы – сенсорные системы (афферентные системы, по И. П. Павлову, – анализаторы), которые обеспечивают проведение через все уровни спинного и головного мозга информации о воспринимаемых раздражителях в высшие корковые представительства (проекции), где как итог деятельности всех предыдущих этапов завершается анализ биологической и семантической значимости этих раздражителей.
2. Ассоциативные системы (таламокортикальные и кортикоталамические). Можно говорить об определенной функциональной дифференциации в пределах этих систем, в частности, таламофронтальная (между зрительным бугром и лобной корой) – вероятностное прогнозирование и программированное поведение; таламопариетальная (между зрительным бугром и теменной областью коры) – селективное сенсорное внимание на сигналы, связанные с движениями; таламотемпоральная (между зрительным бугром и височной областью коры) – слуховое и зрительное восприятие, речь.
3. Интегративно-пусковые системы, которые представлены двигательной и орбитальной корой, имеющей мощные выходы к конечным моторным аппаратам ствола и спинного мозга.
4. Лимбико-ретикулярные системы – энергетическое, эмоциональное и вегетативное обеспечение деятельности.
Отражением интегральной деятельности головного мозга является его биоэлектрическая активность, или электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Метод ЭЭГ получил очень широкое распространение в экспериментальной и клинико-диагностической практике. Применительно к повседневным условиям ЭЭГ представляет собой достаточно простую процедуру, не причиняющую исследуемому человеку каких-либо неприятностей. На поверхность головы накладывается стандартное количество электродов, при помощи которых отводят потенциалы от соответствующих участков проекции коры головного мозга, и после предварительного усиления записывают их тем или иным способом – на бумагу, фотопленку, ленту магнитофона. Регистрируемые таким образом потенциалы имеют величину от очень слабых до 150–200 мкВ в очень широком диапазоне частот. Для анализа чаще других используют следующие частоты (ритмы): дельта-ритм – 2–4 кол/с, тета-ритм – 4–8, альфа-ритм – 8-13, бета-ритмы – 13–30 кол/с. В специальных условиях используют и другие показатели. Характер ЭЭГ-активности отражает взаимодействие различных отделов головного мозга, но выражающееся в активности коры больших полушарий, во взаимодействии и динамике процессов возбуждения и торможения на ее поверхности.
В частности, для состояния функционального покоя (изоляция от большинства раздражителей, удобная поза, глаза закрыты, но человек не спит) характерно преобладание альфа-ритма. Переход к любому виду активности – сенсорной, умственной, двигательной – приводит к исчезновению альфа-ритма и преобладанию бета-ритмов. Развитие сна сопровождается преобладанием медленной биоэлектрической активности.
Заканчивая этот раздел, еще раз подчеркнем, что нервная система, обеспечивая сенсорную, эфферентную, ассоциативную и психическую функции, является сформировавшимся в процессе эволюции животного мира аппаратом взаимодействия организма с окружающей внешней средой (в том числе и с людьми), аппаратом интеграции и регулирования деятельности всех систем целостного человеческого организма. Эти функции с учетом хорошо выраженной функциональной дифференциации могут быть тем не менее выражены в адекватных количественных и качественных параметрах только при непременной функциональной интеграции ЦНС в единое целое. Данное положение в полной мере относится и к психическим явлениям. Накопленный к настоящему времени громадный фактический материал, опыт мировой психологии, психофизиологии и патопсихологии позволяют однозначно утверждать, что психические явления в адекватном их проявлении представляют собой результат интегральной деятельности всей нервной системы, а с учетом вышесказанного – результат нервно-соматической интеграции, т. е., по выражению Аристотеля, – душа – это функция тела.
§ 3.4. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ В ПСИХИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Психика человека активна и существует как психическая деятельность. Одной из главных целевых функций психической деятельности является управление поведением и эмоциональным состоянием. Стало быть, она должна осуществляться как процесс управления и должна быть организована как система управления. В виде общей схемы система управления показана на рис. 9.Система управления представляет собой совокупность двух элементов: объекта управления и управляющей системы. Объект управ-
УС – управляющая система; ОУ – объект управления
ления имеет то или иное целевое назначение и может определенным образом изменяться под воздействием управляющей системы. Управляющая система имеет целевым назначением управление объектом. Процесс управления осуществляется как обмен информацией управляющей системы с объектом управления (прямая связь) и объекта управления с управляющей системой (обратная связь). По каналам прямой связи поступает команда для объекта управления. По каналам обратной связи – осведомительная для управляющей системы информация о результатах выполнения команд и о текущем состоянии объекта управления. Система управления и осуществляющийся в ней процесс могут испытывать то или иное влияние внешних условий (среда, другие системы).
Для осуществления процесса управления в системе должны быть следующие основные функциональные элементы: приема-передачи информации, хранения информации (программы, правила, эталоны и результаты деятельности), сличения эталонов и результатов, оценки состояния и ситуации, принятия решения, выдачи команды на исполнение. В процессе обработки информации, на этапе приема осуществляются обнаружение сигнала, его опознание как такового, идентификация с реальным объектом (процессом). На этапе принятия решения оцениваются ситуация (решение о ситуации) и метод воздействия на ситуацию. На этапе реализации решения происходит выбор действия и его осуществление.
Психическая деятельность как процесс управления имеет природные основания в организации и деятельности нервной системы человека (см. рис. 10). Можно видеть, что системотехническим функциональным элементам соответствуют определенные анатомо-физиологические функциональные элементы.
Однако при рассмотрении психической деятельности сразу же обнаруживаются серьезные ограничения применения как системотехнического, так и анатомо-физиологического вариантов системного подхода. Причина прежде всего в том, что психический процесс принципиально не может быть сведен к нервному процессу. Применительно к осуществлению высших психических функций нет возможности соотнести их с какой-то определенной анатомо-физиоло -
гической целостностью как системой управления, а стало быть, с уверенностью говорить о физиологических коррелятах.
Вместе с тем идет накопление данных системной организации психической деятельности. Этому способствовало, в частности, становление инженерной психологии, где были проведены многочисленные исследования деятельности человека-оператора как звена (элемента) системы управления. В области общей психологии и психофизиологии наиболее известны модели (блок-схемы) систем управления произвольным движением – относительно простого акта психической деятельности. Они, конечно, не лишены некоторого эклектизма, но могут быть полезны для понимания психических феноменов.
Так, в «блок-схеме аппарата управления движениями» Н. А. Бернштейна[14], как показано на рис.11, выделены основные блоки приема, переработки и выдачи информации, а также программно-задающий блок. Управление предполагает достижение заданного программой результата произвольного движения. Это достигается минимизацией рассогласования между программным и реальным результатами. Рассогласование устанавливается блоком сличения информации, поступающей от программно-задающего блока, и информации, поступающей по каналам обратной связи, как внутренней (кинестезическая информация), так и внешней (например, зрительная информация от объекта воздействия). В работах Н. А. Бернштейна проводится сопоставление рассмотренной блок-схемы системы управления с анатомией и физиологией нервной системы. Одним из важных следует признать вывод автора о том, что в физиологической основе организации управления движением лежит рефлекторное кольцо (замкнутый через обратную связь контур), а не рефлекторная дуга.
Jw – действительные значения параметров движения; Sw – требуемые значения параметров движения; w – величина рассогласования
Е. И. Бойко[15]предлагает рассматривать произвольное движение в контексте целенаправленного поведения. Его «схема второсигнального управления поведением» имеет ряд отличий от логики построения процесса управления произвольным движением, представленной выше. К числу наиболее существенных из них следует отнести включение в управление второй сигнальной системы, обусловленной речевой функцией, и сенсорного синтеза, предполагающего анализ и интеграцию информации от всех рецепторов до осуществления сличения.
П. К. Анохиным[16]предложена «схема архитектуры поведенческого акта» как функциональной системы, действующей, однако, в рамках определенных центральных и периферических нервных структур. В развертывании управляющего процесса в функциональной системе выделяется несколько стадий информационных преобразований: афферентный синтез, принятие решения, реализация решения.
На стадии афферентного синтеза внутренняя организация информации должна достичь уровня, обеспечивающего возможность принятия решения. В этом комплексе должна быть представлена информация о той или иной потребности организма (представлена доминирующей мотивацией), об общей внешней ситуации (комплекс обстановочных афферентаций), о критичности информационного комплекса (пусковая афферентация), о прошлом опыте (память). Непрерывный активный подбор афферентаций и их сопоставление с доминирующей мотивацией и элементами прошлого опыта осуществляются как ориентировочно-исследовательская деятельность (реакция). Пусковая афферентация достигает центральных механизмов афферентного синтеза через анализаторные системы (содержательная информация) и через ретикулярную формацию (активизирующая информация).
На стадии принятия решения осуществляется выбор конкретного поведенческого акта.
На стадии реализации решения формируются функциональные механизмы программы действия и акцептора действия. Программа действия выполняет организующие функции, акцептор действия – контрольные. Информация о результатах действия и параметрах действия по каналам обратной афферентаций поступает в акцептор действия, где эти результаты сравниваются (т. е. сличаются) с ожидаемыми (запрограммированными). При совпадении результатов поведенческий акт прекращается, если он завершен как логическая функциональная единица поведения. При этом происходит запоминание наиболее успешного варианта афферентного синтеза. При несовпадении результатов действие прекращается. Эта информация акцептора действия является пусковой для развертывания ориентировочной реакции (деятельности). Результаты ориентировочной деятельности обеспечивают перестройку афферентного синтеза.
Рассмотренные модели систем управления касаются выполнения единичного произвольного двигательного акта, после завершения которого может выполняться следующий. Однако реальная произвольная двигательная деятельность стремится к целостности, в которой отдельные акты существуют не как фрагменты, а как элементы системы. Это может быть показано на примере выполнения двух совмещенных во времени действий (типа реакции выбора), в которых собственно движения осуществляются каждой рукой самостоятельно (см. рис. 12).
На рис. 12,а приведены экспериментальные данные времени выполнения первого (1) и второго (2) действий в зависимости от временного интервала, разделяющего появление первого и второго сигналов. Не составляет труда убедиться, что при коротких интервалах имеет место существенная задержка выполнения как первого, так и второго действия. Время выполнения первого и второго действий становится равным и стабилизируется, когда временной интервал между сигналами превышает «нормальную» длительность времени первого действия. На рисунке для наглядности величина «нормального» времени первого действия отмечена стрелкой на оси межсигнальных интервалов.
Время от начала первого действия и до окончания второго составляет время операции. На рис. 12, 5 время выполнения операции при различных межсигнальных интервалах обозначено сплошной линией (1). Пунктирными линиями обозначено теоретическое время выполнения операции при условии, что: а) второе действие может начаться только после окончания первого (2); б) второе действие может начаться сразу же после поступления второго сигнала до окончания первого действия (3). Отрезок пунктирной линии (4) соответствует теоретическому времени выполнения операции, когда межсигнальный интервал превышает время выполнения первого действия. Нетрудно убедиться, что кривая реального времени выполнения операции (1) близка к теоретическому времени, когда второе действие начинается сразу же после поступления сигнала (3). Несколько большие значения реального времени свидетельствуют, очевидно, о затратах на формирование целостной деятельности.
Глава 4. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
§ 4.1. ВОСПРИЯТИЕ
Восприятие, или перцепция, представляет собой совокупность процессов, посредством которых формируется идеальная модель (субъективный образ) объективно существующей реальной действительности.Этот комплекс представлен следующими процессами: 1) количественная трансформация сигнала вспомогательными структурами; 2) рецепция; 3) кодирование информации о свойствах (параметрах) раздражителя; 4) передача этой информации по структурам анализатора с параллельной аналитико-синтетической обработкой; 5) развитие ощущения; 6) формирование образа и 7) опознание образа.
Вспомогательные структуры представляют собой такие анатомические образования, которые, во-первых, отфильтровывают виды энергии, не являющейся адекватной для соответствующего рецептора, и, во-вторых, проводят некоторые количественные преобразования (усиление, ослабление) воздействующего сигнала.
Рецепция (от лат. recipio – брать, принимать) заключается в трансформации специфической энергии адекватного раздражителя в неспецифический процесс нервного возбуждения. Понятие «адекватный» в данном случае обозначает модальность, вид энергии, для восприятия которой эволюционно приспособлен конкретный рецептор.
По модальности энергии адекватного раздражителя различают фоторецепторы (зрительный анализатор) – осуществляют восприятие световой энергии; механорецепторы (слуховой, вестибулярный, кожный, двигательный анализаторы, имеются они также и в интероцептивном анализаторе) – восприятие механической энергии (давление, движение, деформация, растяжение и т. д.); хеморецепторы (вкусовой, обонятельный, интероцептивный) – реагируют на химический состав растворимых или летучих веществ; терморецепторы (кожа, некоторые внутренние органы) – являются абсолютными датчиками температуры.
Кодирование информации о свойствах (параметрах) раздражителя предполагает первоначальное разделение комплекса параметров, которых достаточно много даже у самых простых предметов и явлений внешнего мира, на элементарные, т. е. характеризующиеся очень узким участком из всего диапазона модальности раздражителя, информация о котором передается по принципу «меченой линии», т. е. по цепочке нейронов от рецептора до первичной проекционной зоны коры. В пределах такой «меченой линии» кодируется и передается информация о модальности, интенсивности, дискретности и длительности воспринимаемого параметра. Информация о модальности обеспечивается очень высокой степенью рецептивной специализации этой нервной цепочки. Кодирование информации об интенсивности начинается с логарифмического преобразования сигнала на уровне рецептора. Это достигается тем, что амплитуда рецепторного потенциала пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя, что, естественно, очень значительно увеличивает диапазон воспринимаемых интенсивностей.
Ощущение представляет собой субъективный эквивалент элементарного раздражителя. Например, длина волны электромагнитного излучения – ощущение цвета, частота колебаний давления воздуха – ощущение звукового тона и т. д. С такой точки зрения, количество ощущений – трудноперечислимое множество.
Формирование образа. По своей сути, этот процесс представляет слияние (конвергенцию) во вторичной проекционной зоне коры больших полушарий информации обо всех элементарных признаках воспринимаемого предмета или явления. Это, конечно, не означает, что в данной структуре формируется в прямом смысле изображение объекта, хотя в некоторых случаях (например, при зрительном или тактильном восприятии) такая ситуация может иметь место. Если у человека нарушены последующие процессы перцепции (при поражениях некоторых структур головного мозга), то такой больной может называть отдельные элементы, детали объекта и даже все их перечислить, но опознать и назвать предмет в целом он не может. Нейрофизиологической основой формирования образа является широкая гетеромодальность ассоциативных ядер зрительного бугра и еще более широкая – вторичных проекционных зон. Сигналы от различных «меченых линий» по нервным ответвлениям стекаются в указанные структуры и формируют таким образом целостный образ.
Опознание образа – завершающий этап восприятия, который заключается в отнесении этого образа к известному конкретному человеку кругу предметов и явлений. Критериями опознания являются способность вербализовать этот образ (обозначить словом) или адекватное на него реагирование в поведенческих актах.
Опознание образов по своим нейрофизиологическим механизмам – явление чрезвычайно сложное. В настоящее время можно говорить только о части из них.
Во-первых, обнаружены так называемые врожденные детекторы признаков, которые обладают избирательной чувствительностью к какому-то сугубо определенному признаку, и ни на что другое они не реагируют. По всей видимости, таких детекторов признаков очень ограниченное количество, они не способны обеспечить опознание образа в целом, но и без них оно невозможно, потому что речь идет о немногих, но ключевых признаках.
Во-вторых, показано формирование в процессе индивидуальной жизнедеятельности приобретенных детекторов различной степени сложности, т. е. их специфическое реагирование охватывает весьма широкий диапазон от отдельных признаков до целостных образов. Формирование таких детекторов обозначают как сенсорное обучение, следовательно, оно самым тесным образом связано с мнестическими процессами. Если в памяти или представлениях человека не хранится информация о каком-либо образе, то и опознание его оказывается невозможным.
В-третьих, в процессе опознания немаловажную роль играет творческий мыслительный процесс, порой «добавляя» недостающие признаки или оценивая вероятность существования того или иного образа.
Нередко в кругу вопросов, связанных с перцепцией, рассматривают и проблему боли. Однако следует заметить, что это явление более сложного уровня. В настоящее время принято считать, что боль представляет собой специфическое комплексное психофизиологическое состояние, содержащее сенсорный, психоэмоциональный и рефлекторный компоненты. И только сенсорный компонент в известной степени связан с восприятием, хотя в соответствии с классификацией анализаторов или сенсорных систем такого специфического анализатора нет.
§ 4.2. БОДРСТВОВАНИЕ. ВНИМАНИЕ
Каждый человек в условиях повседневной жизнедеятельности имеет возможность наблюдать изменения уровня своей активности, бодрствования. При этом всем хорошо известна периодика таких состояний: цикл бодрствование – сон, но изменения уровня бодрствования могут быть обусловлены не только суточной (циркадианной) динамикой, но и другими причинами, в том числе и патологическими.Среди физиологических механизмов, определяющих уровень бодрствования, решающая роль принадлежит влияниям ретикулярной формации (РФ) стволовой части мозга, которая простирается от верхних шейных сегментов до промежуточного мозга.
В значительной степени с функционированием ретикулярной формации связано и такое специфическое состояние, каковым является сон. Для человека сон является абсолютной жизненной необходимостью. Через 60–80 ч бодрствования у человека возникает непреодолимое желание заснуть, и только интенсивные болевые раздражители могут продлить бодрствование, но при этом уже развиваются существенные нарушения психических функций, которые лишают самоконтроля и самосознания. Естественная продолжительность сна у здорового человека молодого и среднего возраста подвержена индивидуальным колебаниям, составляя в среднем около 8 ч, однако описаны многочисленные примеры резких отклонений в ту или другую сторону. У детей продолжительность сна больше, у пожилых людей он становится полифазным.
Состояние сна можно разделить на три функциональных вида. Во-первых, засыпание, или дремота; она характеризуется своеобразным реагированием на раздражители, что позволяет относить сон к измененным состояниям сознания, о которых речь пойдет ниже. Во-вторых, медленный сон – это сон легкий, средней глубины и глубокий (так его называют потому, что на ЭЭГ превалируют медленные волны). Эти стадии сна характеризуются снижением мышечного тонуса, уровня активности, деятельности внутренних органов. В-третьих, парадоксальный, или быстрый, сон. На ЭЭГ – быстрые волны, десинхронизация. Очень специфический признак – появление нистагмоидных движений глаз, отсюда название БДГ-сон, или REM-сон[17], эрекция полового члена, сновидения, движения в связи с сюжетом сновидений, активация вегетативных функций.