ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ (ПОВЕДЕНИЕ)
Из анатомии известно, что большие полушария покрыты корой головного мозга, которая состоит из бесчисленного множества нервных клеток (12-14 млрд.) самой различной формы и величины, и являющиеся самым последним эволюционным приобретением нервной системы высших животных и человека. А чем позднее эволюционно появляется то или иное образование организма, тем сложнее его функция. Действительно, очень трудно себе представить или вообразить, как функционирует головной мозг человека и, прежде всего, его высший отдел - корковые нейроны. Как известно, последние десятилетия своей жизни И.П. Павлов посвятил изучению функции высших отделов головного мозга - корковым структурам. Именно он и ввел в физиологию термин высшая нервная деятельность, стараясь тем самым подчеркнуть функциональную сложность этого аппарата ЦНС.
Вначале Павлов полагал, что под высшей нервной деятельностью следует понимать функцию исключительно корковых нейронов. Однако, несколько позже на основании экспериментальных данных, он пришел к выводу, что под высшей нервной деятельностью следует понимать не только деятельность нервных клеток коры головного мозга, но и ближайших к коре подкорковых структур. И. П. Павлов изучал чисто физиологическую сторону высшей нервной деятельности (поведение). Однако, есть и другая сторона высшей нервной деятельности, производной которой являются корковые нейроны. Это психическая функция со своими сложными закономерностями. Следует заметить, что некоторые физиологи условные рефлексы рассматривают как проявление элементарной психической деятельности, с чем вряд ли можно согласится (Коган).
Как известно, функция корковых нейронов постепенно усложняется после рождения под влиянием окружающей среды, причем, с одной стороны, формируется сложная психическая деятельность, а с другой, приобретенные поведенческие реакции, в основе которых лежат многообразные условные рефлексы.
Без соответствующей окружающей среды психическая деятельность, как и многие сложные приобретенные формы поведения, свойственные человеку, не образуются. Психика и поведение человека в этом случае остаются на уровне животных. К тому же люди, попавшие в условия джунглей в возрасте 2-3 лет, и прожившие в этих условиях в течение многих лет, возвратившись в человеческую цивилизацию в возрасте 16-18, как правило, погибают.
По мере формирования ВНД (психика, поведенческая приобретенная условно-рефлекторная деятельность) постепенно начинают включаться ее высшие отделы мозга в выполнении своей основной функции: 1) Осуществлять взаимосвязь организма с постоянно меняющимися условиями окружающей среды и обеспечивать адекватные (правильные и разумные) реакции на действие ее различных раздражителей (обстановка, ситуация и др.). К большому сожалению, очень часто эти ответные реакции человека на действие этих различных раздражителей, не всегда бывают разумными (ошибки) за что приходится расплачиваться людям ценой больших потерь. 2) Кроме того, кора головного полушария, как известно, может менять деятельность многих внутренних органов, что является ее второй функцией. Однако, это вовсе не означает, что кора головного мозга постоянно регулирует деятельность внутренних органов (как это считалось раньше - в 50-е году; предполагалось, что кора головного мозга организует в большинстве случаев патологический процесс, а многие заболевания напрямую связаны с нарушением функции коры головного мозга).
Между тем, сам И. П. Павлов подчеркивал в своих выступлениях, что если бы кора головного мозга постоянно вмешивалась в дела внутренних органов, то это бы явилось постоянной помехой в выполнении ей основной роли - осуществлении взаимосвязи организма с окружающей средой. Кора головного мозга может в исключительном случае менять состояние внутренних органов, но это не носит постоянного, тем более, регулирующего характера. 3) Наконец, кора головного мозга выполняет трофическую функцию, т.е. может менять обмен веществ в организме. Давно было замечено, что при отрицательных эмоциональных состояниях уменьшается масса тела человека, причем, в некоторых случаях это носит просто катастрофический характер.
Остановимся на психической деятельности. Психическая деятельность является производной высокоорганизованной формы материи - головного мозга, основное значение в котором принадлежит корковым нейронам. Благодаря психике человек способен отражать явления и предметы, существующие вне нашего сознания. Психическая деятельность формируется, как было сказано раньше, в процессе взаимодействия организма с постоянно меняющейся окружающей средой и проявляется такими формами как сознание, самосознание, мышление, познавательная деятельность и др., в которых человек выступает как социальное явление со своими многочисленными высшими потребностями. Как было отмечено выше, если с первых дней жизни человек попадает в условия окружающей среды, где нет людей, то как таковая психическая деятельность, свойственная человеку, не формируется вообще и остается на уровне животного.
Основными формами психической деятельности являются: сознание, самосознание, познавательная деятельность человека, мышление,
Сознание – это форма психической деятельности, которая отражает действительный мир, существующий вне нашего сознания. Оно формируется в процессе взаимодействия с окружающей средой на основании восприятий, ощущений и представлений. Причем, сознание отражает окружающую действительность не пассивно, а активно, что побуждает человека к осуществлению целенаправленного поведения.
Кроме сознания у человека, благодаря накопленному жизненному опыту, формируется и самосознание, которое позволяет оценивать свои возможности в окружающей среде по отношению к обществу. Это свойство психики сугубо индивидуально, но в то же время, оно носит общественный характер, так как позволяет передать свой жизненный опыт поколению. На основании сознания и самосознания осуществляется высшая форма регуляции, позволяющая организму адекватно реагировать на различные раздражители окружающей среды.
К высшим формам психической деятельности относится также познавательная деятельность человека, которая зависит от его интеллекта и эмоционально-волевой сферы.
К высшим формам психической деятельности относится и мышление, которое может быть абстрактным и конкретным, последнее свойственно и представителям животного мира. Мышление позволяет организму оценить существующую обстановку и побуждает его к разумному поведению, а человеку, благодаря абстрактному мышлению - предвидеть результат воздействия различных раздражителей окружающей среды на организм и предупредить как их нежелательные последствия, так и оценить их положительный исход.
Различают два уровня психической деятельности - бодрствование и сон. Для бодрствования характерен активный фон ЦНС, обусловленный быстрыми и медленными механизмами (ориентировочно-исследовательские реакции, реверберация и др.) Состояние бодрствования характеризуется повышенной двигательной и анализаторной активностью, которое определяется несколькими уровнями.
Внимание - вид бодрствования, заключающийся в готовности ответить на действие раздражителей. Оно может быть врожденным и приобретенным, избирательным и диффузным. В организации бодрствования принимают участие многие структуры ЦНС: ретикулярная формация, таламус, гипоталамус, кора головного мозга и др. Спокойное бодрствование – это наиболее часто встречающаяся форма психической деятельности, характеризующаяся умеренной двигательной и анализаторной деятельностью. Активное бодрствование сопровождается выраженной двигательной и анализаторной активностью. В оценку психической деятельности психологи используют многочисленные тесты и приемы.
Кроме психической деятельности корковые нейроны вместе с подкорковыми структурами осуществляют поведение. Поведение - это приобретенная рефлекторная деятельность, которая, как и психическая деятельность, формируется на основании взаимодействия организма с окружающей средой. При изучении приобретенной условно-рефлекторной деятельности используются, в основном, те же методы, которые применяются для оценки состояния в целом ЦНС и о которых говорилось раньше (электрофизиологический, анатомо-клинический и др.). Наиболее информативным методом является электрофизиологический метод это метод, связанный с регистрацией электрических явлений в нервной ткани.
Остановимся на фоновой электрической активности мозга, регистрирующейся пассивно.
Различают несколько видов электрической активности мозга (или ритмов):
q Альфа-активность (α-ритм) имеет частоту колебаний 9-13 Гц с амплитудой 25-50 мкВ. Эта активность регистрируется в состоянии бодрствования без значительной умственной нагрузки.
q Бета-активность (β-ритм) имеет частоту 13-30 Гц с амплитудой 15-25 мкВ. Этот ритм наблюдается при значительном умственном напряжении.
q Тета-активность (θ-ритм) имеет частоту 4-9 Гц, амплитуда 50-150 мкВ, характерна для начальных фаз сна.
q Дельта-активность (δ-ритм) имеет частоту 0,5-4 Гц при амплитуде 150-300 мкВ, наблюдается в состоянии глубоких фаз сна и наркозе.
Анализ фоновой активности электрических процессов свидетельствует о том, что если возрастает частота электрических колебаний и уменьшается их амплитуда, то это свидетельствует об увеличении активности нейронов, в то время как увеличение амплитуды и уменьшение частоты показывает уменьшение их активности.
В оценке ВНД имеет большое значение метод условных рефлексов, предложенный И. П. Павловым. И.П. Павлов считал, что формирование приобретенной условнорефлекторной деятельности происходит на базе безусловных (врожденных) рефлексов. Исходя из этого, И. П. Павлов для оценки ВНД предложил в эксперименте вырабатывать условные рефлексы путем сочетания условного сигнала с подкреплением безусловным раздражителем (например, включение звонка подкрепляется подачей пищи) (рис.7.2.). По скорости выработки условных рефлексов, возможности их переделки и времени угасании, можно оценивать функциональное состояние корковых нейронов и их способность к замыкательной деятельности (фиксации информации).
Классический вариант деятельности мозга в целом имеет собой схему из трех блоков. Первый блок включает в себя прием и переработку информации. Он представлен различными анализаторами. Второй блок – это модуляции (информации) и активации (мозга), он представлен лимбико-ретикулярным комплексом. Третий блок – это программа запуска и контроля выполнения поведенческого акта, он представлен двигательным анализатором.
Первый блок мозга – это блок приема и переработки информации, представленный различными анализаторами, обязательно состоят из трех частей: а) специфического рецептора (баро-, хемо-, термо- и др.), б) проводниковой части, и как правило, это нерв или проводящий путь, в) нервного центра, представленного корковыми нейронами (корковая часть анализатора). Как известно, нейроны могут воспринимать один признак (простой детектор) и несколько (сложный детектор). В коре головного мозга эти детекторы представлены тремя проекционными зонами (2,3,4 слои коры головного мозга), которые включают корковую часть чувствительного, зрительного, слухового, вкусового и др. анализаторов (рис.7.3.).
Второй блок мозга представлен модулирующей и активирующей частями, этот блок поддерживает тонус коры головного мозга и многих подкорковых образований, обуславливая определенный уровень бодрствования и активности. В качестве модулирующей и активирующей частей выступает ретикулярная формация, которая оказывает активирующее действие на корковые нейтроны и на сегментарный аппарат спинного мозга. Основным источником активации нервной деятельности системы является лимбико-ретикулярный комплекс, в котором основная часть принадлежит заднему гипоталамусу и ростральному отделу ретикулярной формации ствола мозга, осуществляющими это влияние через вегетативные центры и гормональное звено. Различают два вида активации: тоническую генерализованную и локальную.
Третий блок мозга включает двигательный анализатор, который запускает и осуществляет двигательный акт. Этот аппарат находится в передних отделах больших полушарий головного мозга, а также в двигательных центрах непосредственно подкорковой части (базальные ганглии ствола мозга, ядра среднего мозга и сегментарный аппарат).
Врожденные формы деятельности
В основе врожденных форм поведения (безусловнорефлекторного поведения) лежат безусловные рефлексы. Безусловнорефлекторная деятельность необходима для сохранения организма в неменяющихся (постоянных) условиях окружающей среды при действии различных раздражителей. Безусловных рефлексов бесчисленное множество. Они обладают следующими свойствами:
1) Врожденные рефлексы обусловлены генетически. Следует помнить, что не все безусловные рефлексы появляются и реализуются с рождением человека или животного, некоторые из них появляются гораздо позже (половые рефлексы).
2) Безусловные рефлексы постоянны (с ними человек или животное рождается, с ними и умирает). Однако, совершенно не означает, что безусловные рефлексы не изменяются в процессе жизнедеятельности (чистые безусловные рефлексы имеют место только в первые дни после рождения). Так известно, что если обезьянку-малыша лишить матери, то его поведение в стаде изменится и т.д. Некоторые безусловные рефлексы могут угасать, т. е. временно переходить в латентное состояние.
3) Безусловные рефлексы являются видовыми: если какой-то рефлекс имеется у животного, то он есть и у всех животных данного вида.
4) Безусловные рефлексы свойственны низшим отделам ЦНС (спинной мозг, ствол мозга и др.).
Безусловные рефлексы могут быть элементарно простыми и очень сложными формами врожденного поведения, получившие название инстинкты (перелет птиц, отыскивание пищи и т.д.)
Под инстинктом следует понимать комплекс двигательных актов или последовательность действий, свойственных организму данного вида, реализация которых зависит от функционального состояния животных и условий окружающей среды. Инстинктивная реакция запускается под влиянием какого-либо внешнего раздражителя по заложенной в генетическом аппарате программе.
Каждое проявление безусловнорефлекторной деятельности условно делится на две стадии: подготовительную (драйв рефлекс) и исполнительную (завершающую). Подготовительная деятельность связана с раздражителями, вызывающими мотивацию (голод, жажда, страх и др.). Она обусловлена функцией ретикулярной формации, специфическими ядрами таламуса и проекционной зоной головного мозга. По Слониму все безусловные рефлексы делятся на три вида:
1) Безусловные рефлексы, поддерживающие постоянство внутренней среды организма или гомеостаз.
2) Рефлексы, лежащие в основе приспособления организма к окружающей среде (например, оборонительные).
3) Рефлексы сохранения вида: родительские (вскармливание и др.), а также половые.
В зависимости от того, какими отделами нервной системы осуществляются безусловные рефлексы, они могут быть соматическими (сгибание, разгибание, вращение) и вегетативными (сердечно-сосудистые, дыхательные и др.)
Приобретенная условнорефлекторная деятельность
В основе приобретенных форм поведения лежат различные условные рефлексы. Условные рефлексы формируются в процессе взаимодействия организма с окружающей средой и необходимы для приспособления организма в постоянно меняющихся условиях внешней среды. Условные рефлексы характеризуются следующими свойствами:
1. Условные рефлексы – это приобретенные рефлексы. Как было сказано раньше, они формируются в процессе взаимодействия с окружающей средой.
2. Условные рефлексы индивидуальны: качество и объем условно-рефлекторной деятельности целиком и полностью зависят от условий окружающей среды, от условий, в которых воспитывается человек. Чем насыщеннее эти условия, тем богаче и разнообразнее условнорефлекторная деятельность.
3. Условные рефлексы непостоянны. При определенных условиях они могут угасать, но не исчезать. Это наблюдается тогда, когда условный раздражитель перестал иметь жизненно важное значение. Но условные рефлексы быстро воспроизводятся, если этого требует создавшаяся обстановка.
4. Условные рефлексы, в основном, связаны с функцией высших отделов ЦНС, прежде всего корковых нейронов, тем более, если условно-рефлекторная деятельность носит сложный характер (сложные формы поведения).
Как и безусловные рефлексы, условные рефлексы могут быть элементарно простыми (классический пищевой рефлекс), так и сложными приобретенными формами поведения (особенно в случае их социальной обусловленности).
Условные рефлексы, как и безусловные, могут быть соматическими и вегетативными, в зависимости от того, каким отделом нервной системы они реализуются. Они могут быть также положительными, вызывающими … реакцию, и отрицательными (тормозными), сопровождающимися отсутствием ответа на подачу условного сигнала. Они могут быть экстерорецептивными, т. е. связанными с раздражением экстерорецепторов (кожа, слизистые, фоторецепторы и т.д.), и интерорецептивными, возникающими на раздражение рецепторов внутренних органов и т.д.
К сложным рефлексам условного характера относятся, например, ситуационные рефлексы. Реализация ситуационных рефлексов сочетается с рассудительным компонентом, потому что в этот момент создается программа адаптационного поведения в новых условиях с оценкой будущего результата.
Особо выделяется, так называемая, подражательная деятельность, появляющаяся в сложной индивидуальной форме поведения. Примером такой поведенческой деятельности является импритинг (одномоментное обучение), который особенно хорошо проявляется у птиц. Как только птенец вылупится из яйца, для него доминантным раздражителем является первый движущийся предмет, за которым он теперь будет следовать, пока не станет “взрослым”. Таким образом, импритинг имеет место только на определенной стадии развития. Однако, он может сохраняться в течение всей жизни и проявляется, в данном случае, реакцией следования за лидером. Для только что появившегося из яйца цыпленка, таким движущимся раздражителем является курица. Если вместо последней поставить любой другой движущийся предмет, то и он становится для цыпленка доминантным, за которым он перемещается. Импринтинг имеет большое биологическое значение, так как в данном случае, позволяет сохранить жизнь животному в различных опасных ситуациях окружающей среды. Наряду с различием свойств безусловных и условных рефлексов, имеется между ними и много общего:
1. Как безусловные, так и условные рефлексы являются производным ЦНС.
2. Оба вида рефлекторной деятельности играют для организма приспособительное значение.
3. Как правило, условные рефлексы формируются на базе безусловных рефлексов, т. е. на базе безусловно-рефлекторного подкрепления.
В свое время И. П. Павлов говорил, что между безусловными и условными рефлексами имеется и эволюционная связь. И. П. Павлов предполагал в связи с этим, что на заре зарождения жизни на Земле имели место условные рефлексы, которые затем превращались в безусловные. Для выработки условных рефлексов в лабораторных условиях следует соблюдать несколько правил (рис. 7.2.):
1. Необходимо иметь условный сигнал (индифферентный раздражитель, на который вырабатывается условный рефлекс). В качестве последнего может быть использован любой раздражитель окружающей среды.
2. Условный сигнал должен подкрепляться определенным раздражителем (например: звук + пища).
3. Действие условного сигнала должно на 8-10 сек опережать безусловно-рефлекторное подкрепление.
4. Безусловный раздражитель должен вызывать в ЦНС более сильное возбуждение, чем условный сигнал.
5. В окружающей среде не должно быть посторонних раздражителей, которые затрудняют выработку условных рефлексов. Как известно, И. П. Павлов использовал камеры молчания, которые исключали действие различных факторов окружающей среды на организм животного.
6. Наконец, нервная система животного и человека должна быть полноценной.
Как показали эксперименты, величина, прочность и скорость выработки условных рефлексов определяется несколькими факторами:
1. Биологическая значимость безусловного раздражителя. Например, быстрее образуются условные рефлексы на боль, чем на холодовой фактор.
2. Сила условного сигнала. На более сильный звуковой раздражитель условные рефлексы вырабатываются быстрее, чем на слабый.
3. Индивидуальная особенность нейронов усваивать информацию. Это что связано с генетическими факторами (одному человеку достаточно прочитать один раз какой-либо текст, и он его запоминает, а другому для этого для этого требуется больше времени).
Однако, условные рефлексы можно вырабатывать не только на безусловные раздражители, но и на условные сигналы, которые приобрели значение условного рефлекса, что было показано И. П. Павловым (цепные условные рефлексы). Так, если на условный сигнал, который подкрепляется безусловным раздражителем, вырабатывается условный рефлекс, он получил название рефлекса первого порядка. Если теперь этот условный сигнал использовать в качестве подкрепления для индифферентного раздражителя (другой условный сигнал), то на последний можно также выработать условный рефлекс второго порядка. Если теперь данный условный раздражитель применить в виде подкрепления для нового условного сигнала, то и на последний вырабатывается условный рефлекс - третьего порядка. В лаборатории И. П. Павлова на собаках вырабатывались рефлексы до 6-7 порядков. Павлов предполагал, что у человека можно выработать условные рефлексы более высокого порядка. Основываясь на этих данных, П. К. Анохин сформулировал учение об опережающем отражении, сущность которого заключается в том, что при выработке таких цепных условных рефлексов между различными нервными центрами устанавливается определенная связь, видимо, на уровне обмена веществ. Отсюда, достаточно подействовать первым раздражителем, как запустится вся система основных условных сигналов без их применения, что позволяет организму как бы предвидеть предстоящие события, позволяя предугадывать их отрицательное или положительное воздействие.
Кроме безусловных и условных рефлексов имеют место и ориентировочные рефлексы, которые находятся на границе врожденной и приобретенной рефлекторной деятельности. С безусловными рефлексами их “роднит” то, что они носят врожденный характер, с условными – то, что они непостоянны и могут угасать. Ориентировочные рефлексы возникают на неожиданное действие каких-либо новых раздражителей окружающей среды и проявляются в ориентировочной реакции, получившей название “Что такое?”. В этом случае включается непроизвольное сенсорное внимание, что проявляется реакцией тревоги, настороженности и др. (при этом включается как вегетативные, так и соматические механизмы).
Более сложная форма этого рефлекса – ориентировочный рефлекс - имеет место на новую обстановку (ориентировочно-исследовательская деятельность). Любой вид аналитической деятельности происходит при активном участии этого рефлекса. В развитии ориентировочного рефлекса различают два этапа.
Первый этап проявляется в том, что прекращается текущая деятельность; второй этап проявляется увеличением двигательной активности, возникающей как следствие готовности организма к возможной встрече с раздражителем. Это проявляется увеличением тонуса мышц, возрастанием деятельности многих внутренних органов (дыхания, кровообращения и др.).
В развитии ориентировочного рефлекса различают два вида активности - локальную и генерализованную. Причем, в начале проявляется генерализованная, связанная в основном, с деятельностью ретикулярной формации ствола мозга, а затем - локальная, когда многие компоненты ориентировочного рефлекса постепенно угасают. Ориентировочным рефлексам отводится большое значение, так как они мобилизуют организм к неизвестной будущей деятельности.
Возникает вопрос: “Какие механизмы лежат в основе образования условного рефлекса?”. И. П. Павлов говорил, что в основе образования любого условного рефлекса лежит универсальный механизм – механизм формирования временной связи между двумя возбужденными участками в ЦНС, которые возникают при действии условного и безусловного раздражителя, осуществляемый по типу проторения. Позже было показано, что в образовании временной связи большое значение имеет одновременная суммация и доминантное свойство, в результате которого более сильный очаг возбуждения в ЦНС, создаваемый безусловным раздражителем, притягивает к себе менее сильное раздражение, возникающее под влиянием условного сигнала.
Вначале предполагалось, что формирование временной связи происходит по горизонтальным путям (ассоциативным). Однако, позже было показано (рис. 7.4.), что временная связь одновременно формируется и по вертикальным путям (проекционный путь) “кора Þ подкорковые образования”, так как разрушение горизонтальных связей (разобщение) не приводило к исчезновению условных рефлексов. Большое значение в образовании временных связей придается ретикулярной формации, которая постоянно возбуждая корковые нейроны и обеспечивая их тонус, способствует усвоению этой информации. Как только сформируется временная связь, ретикулярная формация теряет свое значение. Многочисленными исследованиями было показано, что разрушение некоторых структур ретикулярной формации у животных, приводит к заметному затруднению образования временных связей, в то же время стимуляция ретикулярной формации облегчает их формирование.
Известное значение в фиксации временных связей имеют и другие подкорковые образования (базальные ганглии, таламус). Условный рефлекс можно образовать в 60% случаев и на уровне одного нейрона, для чего требуется от 30 до 50 сочетаний условного сигнала с безусловным раздражителем. Причем, при выработке условнорефлекторной реакции, одни нейроны отвечают увеличением импульсной активности, другие - уменьшением, третьи -волнообразным ее изменением. Многие исследователи ставят знак равенства между условными рефлексами и временными связями. Думается, что это не совсем правильно. Это несопоставимые категории, так как в образовании любого условного рефлекса лежит формирование нескольких временных связей между многими нервными центрами как по горизонтальным, так и по вертикальным путям.
Какова локализация временных связей и условных рефлексов? Академик Быков говорил, что временные связи могут образовываться в любых участках ЦНС, они свойственны даже растительному миру. Что касается условных рефлексов, то они формируются, как правило, в высших отделах мозга, которые эволюционно являются более поздними. Так, у птиц они образуются главным образом в мозжечке, у рыб - в полосатом теле, у человека и высших животных - в коре головного мозга (сложные условные рефлексы) и ближайших подкорковых структурах (простые условные рефлексы).
В 1911 г. И. П. Павлов высказывал предположение, что условные рефлексы образуются исключительно в коре головного мозга, так как удаление коры головного мозга у собак сопровождалось исчезновением ранее выработанных условных рефлексов. Однако позже благодаря опытам Зеленого с удалением коры головного мозга у собак (1930 г.), он пришел к другому выводу, что элементарные условные рефлексы (пищевые) могут формироваться и на уровне подкорковых образований.
На основании анализа многочисленных исследований можно сказать, что в основе выработки условных рефлексов лежит особая функциональная организация корковых и подкорковых нейронов, вырабатывающая в процессе становления условного рефлекса способность воспроизводить на подачу условного сигнала следы предыдущего сочетания условного сигнала, подкрепленного безусловным раздражителем.
Образование условных рефлексов, в основе которых лежат временные связи, имеет прямое отношение к памяти, т. е. к хранению, фиксации и извлечению информации. Остановим внимание на нервной памяти, которая связана со свойствами нервных клеток. Нервная память может быть кратковременной (краткосрочной) и долговременной (долгосрочной). Кратковременная память заключается в том, что нейроны фиксируют поступающую информацию на определенный срок. В результате действия различных раздражителей в нейронах ЦНС формируется суммарный эскиз или набросок информации (предметы, явления, обстановка и др.) на определенное время (“отпечаток”, энграмма). В физиологической литературе рассматриваются несколько теорий кратковременной теорий кратковременной памяти.
1. Теория реверберации (Хебб, 1949 г.) или теория циркуляции импульсов по замкнутому кругу. Сущность этой теории заключается в том, что после поступления той или иной информации в ЦНС, импульсы, переходят из клетки в клетку, образуют замкнутые цепи, в которых эта информация, образно говоря крутится, т. е. импульсация в течение определенного времени “находится” в пути. Именно поэтому раздражители, при действии которых на нейроны формируется эта реверберация, при повторном их воздействии и воспроизводят специфический ответ организма. Если после поступления информации вызвать глубокий наркоз, то после наркоза эта информация не воспроизводится, что свидетельствует в пользу теории реверберации.
2. Синаптическая теория. Согласно этой теории при действии различных раздражителей: включаются резервные синапсы, которые и хранят эту информацию. Они “срабатывают” только тогда, когда действуют факторы, вызвавшие их включение. Однако, включение резервных синапсов и особенно образования новых, невозможно себе представить без синтеза новых белков, которые, по всей вероятности, встраиваются в постсинаптические мембраны, превращая эти мембраны в функциональные.
Поэтому в физиологии имеется другая теория – генетическая теория.
3. Генетическая теория. Ее основоположники связывают следы памяти с молекулами РНК. Авторы этой теории связывают фиксацию информации с появлением под влиянием определенного электрического поля новых молекул соответствующих форм РНК. Реализация качеств этих молекул РНК приводит к синтезу специфических белков, встраивающихся в мембраны. Отсюда следует, что нервные клетки будут отвечать реакцией только на тот раздражитель, который вызвал их образование в клетке. Поскольку эти белки нестойкие и в течение определенного времени разрушаются под влиянием ферментов, то память носит кратковременный характер.
Долговременная память связана с фиксацией информации на неопределенный срок. В этом случае информационная матрица памяти - энграмма - формируется под влиянием различных раздражителей. Энграмма “усваивается” нейронами на неопределенное время и имеет метаболическую природу.
Долговременная память включает ряд процессов
1. Фиксации информации (запечатлевание). Она зависит от многих факторов, таких как исходный фон нейронов, силы и биологической значимости раздражителей, условий окружающей среды и др. Так, например, чем сильнее раздражитель и чем больше его биологическая значимость для организма, тем быстрее фиксируется информация. И далее может быть произвольное (волевое) и непроизвольное (механическое) запечатлевание информации. В первом случае, естественно, информация откладывается значительно быстрее, чем во втором. По данным академика П. К .Анохина, фиксация информации носит конвергентный характер: импульсы, возникающие на действие условного и безусловного раздражителя, адресуется к одним и тем же нейронам, на уровне которых между ними и возникает взаимосвязь после нескольких сочетаний.
2. Хранение информации. Зависит от ряда факторов (силы и биологической значимости раздражителя и др.) В процессе хранения информации может претерпевать изменения - она может затухать или упрочняться.
3. Извлечение информации. Оно может носить произвольный (избирательный) и непроизвольный характер.
Принято считать, что долговременная память проходит обязательно фазу кратковременной. Относительно долговременной памяти имеются две основные теории: 1) генетическая теория Хидена и 2) теория образования межклеточных связей, в результате чего формируется пространственно-временные организации ансамблей нейронов, фиксирующих и хранящих определенную информацию (Ливанов).
Сущность генетической теории Хидена заключается в том, что под влиянием электрического поля, создаваемого серией импульсов, происходит изменение нуклеотидной последовательности в цитоплазматической и особенно ядерной РНК, воспринимающих и хранящих следы памяти (кодирующих информацию). Участие ДНК в фиксации и хранении информации вряд ли имеет место, т. к. это чрезвычайно стабильные клеточные комплексы, которые не подвергаются количественным и качественным изменениям в связи с разной активностью нейронов.
Вместе с этим следует упомянуть, что в научной литературе имеются сообщения (Дергачев), что лабильные формы ДНК, изменяющие нуклеотидную последовательность под влиянием электрического поля, так же участвуют в запечатлевании и хранении следов памяти и являются ее носителями через синтез новых форм ядерной РНК. У человека способность усваивать информацию составляет 25 бит/сек, а один человек в течение 10 лет способен воспринять 10.000 млрд. бит информации, если бы он ежедневно воспринимал информацию в течение 10 часов. Для кодирования такого количества информации требуется всего два миллиона пар нуклеотидов, которые содержатся в нескольких нейронах (!).
Особый интерес представляют работы, связанные с транспортом памяти особыми ее носителями (классические исследования Мак-Конелла и Гея). Опыт Мак-Конелла заключается в том, что у червей (планарии) вырабатываются элементарные условные рефлексы (свет + электрораздражение). После выработки рефлекса из этих же червей готовят массу, которой вскармливают другую группу червей, не имеющих этого навыка. В результате элементарный условный рефлекс появляется у второй группы червей без всяких воздействий условных и безусловных раздражителей. Опыты Гея проводились на крысах и заключались в следующем: перед крысой помещаются два лабиринта (темный и светлый), в которых находится пища. Естественно, крыса устремляется в темный лабиринт (крыса - ночное животное), где каждый раз она получает электрическое раздражение болевого уровня. После нескольких неудачно окончившихся попыток обосноваться в темном лабиринте крыса устремляется в светлый лабиринт и заполучает находящуюся там пищу. Из мозга крыс, обладающих подобным рефлексом – рефлексом получения пищи в светлом лабиринте, готовится вытяжка. Она вводится другим крысам, не видевших лабиринт вообще, а следовательно, не имеющим рефлекс на светлый лабиринт. У этих крыс появляется рефлекс на светлый лабиринт.
В настоящее время найдены многие вещества, обладающие свойством носителя памяти. К ним, в частности, относятся белок С-100, амелетин, фосфодипсин, скотофобин УР-330, 14-3-2, NS-1, NS-2, а также РНК, ДНК, многие нейропептиды, медиаторы и др.
При формировании долговременной памяти увеличивается также активность некоторых участков генома. Участие генома в фиксации следов памяти, по-видимому, опосредовано нейромедиаторами. Причем, в этом случае срабатывает механизм обратной связи: образование медиатора регулируется ферментами, а синтез ферментов - генетическим аппаратом.
Последнее время в механизме формирования долговременной памяти отводится большое значение образованию межклеточных связей и пространственно - временной организации нейронов (Ливанов). Она рассматривает энграмму как новую многонейронную систему, в которой фиксируется и хранится информация, осуществляемая путем образования новых связей - цепей между нейронами (за счет включения резервных синапсов или роста новых).
Известное значение при этом имеют также посттетаническая потенциация. Однако, для включения резервных синапсов и превращения их в функциональные требуется синтез новых специфических белков, которые должны встраиваться в мембрану. Появление специфического белка-рецептора может быть опосредовано только генетическим аппаратом нейрона, который синтезируется под влиянием новых форм РНК. Отсюда следует, что специфический белок-рецептор может срабатывать только на тот раздражитель, который вызвал его появление. Согласно этой теории, процесс кодирования информации переносится из нейрона на его поверхность. Однако, для этого в клетке должен быть код (преобразователь), устанавливающий связь между содержанием информации и ее носителем.
Итак, под действием на организм какого-либо события, обстановки и др., посредством образования межклеточных связей, включается определенная группа нейронов, которая и отвечает за фиксацию, хранение и извлечение этой информации. Это совершенно не означает, что одни и те же нейроны не могут участвовать в запоминании и хранении различных по характеру следов памяти или участвовать в образовании и реализации нескольких рефлексов.
Динамика условнорефлекторной деятельности
Сложная динамика условнорефлекторной деятельности характеризуется рядом закономерностей, обуславливающих интегративную деятельность между различными нервными центрами, в основе которой лежат процессы возбуждения и торможения. Остановимся на основных закономерностях в деятельности высших отделов мозга. Как было показано И. П. Павловым, между процессами возбуждения и торможения наблюдаются индукционные отношения, заключающиеся в том, что если в каком-либо участке мозга возникает возбуждение, то вокруг него наводится противоположный процесс - торможение, и наоборот, процесс торможения формирует вокруг себя противоположный процесс – процесс возбуждения.
Различают два вида индукции - одновременная и последовательная, каждая из которых, в свою очередь, могут быть положительной и отрицательной.
Одновременная положительная индукция проявляется в том, что вокруг очага торможения развивается возбуждение.
Одновременная отрицательная индукция проявляется в том, что вокруг возбужденного участка развивается торможение.
Последовательная отрицательная индукция заключается в том, что если в каком-либо участке ЦНС имел место возбудительный процесс, который затем оставил его, то в этом месте в последующем значительно легче развивается противоположный процесс – процесс торможения.
Последовательная положительная индукция проявляется в том, что если в каком-либо участке ЦНС было торможение, и оно оставило его, то в этом месте значительно быстрее развивается противоположный процесс - возбуждение.
Вторая закономерность проявляется в генерализации и специализации, сущность которых заключается в следующем. Было показано, что в начале становления любого условного рефлекса все применяемые раздражители, подкрепляются они или нет безусловным агентом, вызывают ответную реакцию, что получило название - генерализации. В основе последней лежит иррадиация процесса возбуждения по многочисленным нервным центрам. Однако, наряду с генерализации лежит и другой процесс – процесс специализации, заключающийся в том, что по мере выработки условного рефлекса реакцию нервной системы вызывает только тот условный сигнал, который сопровождается подкреплением безусловного раздражителя. Применение остальных условных стимулов вызывает постепенное торможение рефлекторного ответа. В основе специализации лежит концентрация процесса возбуждения, он имеет место только в том центре, к которому поступает безусловно-рефлекторное раздражение.
Иррадиация и концентрация свойственны процессу торможения и возбуждения. Однако, скорость иррадиации и концентрации тормозного процесса протекает в 5-6 раз медленнее, так как это более сложный эволюционный процесс. Кроме концентрации и иррадиации возбудительного и тормозного процессов в развитии генерализации и специализации имеют значение и другие факторы, а именно: а) неспецифические структуры мозга, к которым относится ретикулярная формация; б) ориентировочно-исследовательская реакция; в) доминантное состояние (по данным П.К. Анохина, не подкрепление условного сигнала приводит к развитию отрицательной биологической реакции, протекающего по типу доминантного возбуждения); г) реверберация - циркуляция импульса по различным замкнутым системам; д) конвергентное замыкание - интеграция возбуждений, возникающих при действии условных и безусловных раздражителей на одних и тех же нейронах.
Одной из закономерностей функции корковых нейронов является синтетическая и аналитическая деятельность.
Синтетическая деятельность. Образование любого положительного условного рефлекса является результатом синтетической деятельности нейронов. Высшие формы синтетической деятельности хорошо просматривается на примере формирование динамического стереотипа, которому И. П. Павлов придавал большое значение. Под динамическим стереотипом следует понимать сложную систему внутренних нервных процессов, которая уравновешена с системой раздражителей, действующих на организм в строго определенной последовательности (стереотипная однообразная реакция). Динамический стереотип у собак И. П. Павлов вырабатывал, подавая различные раздражители в строго определенной последовательности, на подачу каждого из которых наблюдалась определенная реакция организма. Отсюда И. П. Павлов полагал, что динамический стереотип - это сумма простых условных рефлексов.
В начале выработки динамического стереотипа собака не всегда точно и правильно реагировала на некоторые раздражители. Однако, после неоднократной подачи этой системы раздражителей животные безошибочно и адекватно реагировали на каждый из этих стимулов, в результате того, что вырабатывается динамический стереотип. Особое значение в последующих ответах отводилось первому раздражителю, который носил характер пускового, т. е. подготавливал центры для осуществления стереотипной реакции. В качестве пускового фактора для осуществления стереотипной реакции могут выступать как раздражители внутренней среды организма, так и окружающей среды (голодовое, половое и др. стереотипное поведение).
Фактически жизнь человека и тем более животных - это система многообразных стереотипных проявлений. Особенно в определенном возрастном периоде (стереотип студента, пенсионера, профессиональный стереотип и др.) Особенно большое практическое значение И. П. Павлов придавал профессиональному стереотипу, который позволяет человеку выполнять работу, если, конечно, он выработался, быстро, качественно, профессионально.
Аналитическая деятельность
Наряду с синтетической деятельностью в нейронах имеет место и аналитическая функция. Выработка любого тормозного рефлекса является результатом аналитической деятельности нейронов. Высшие формы аналитической деятельности, свойственные высшим отделам мозга, хорошо просматриваются также на формировании динамического стереотипа. Так, если после выработки динамического стереотипа, при подаче системы раздражителей изменить их последовательность включения или заменить один из них на новый, то ответная реакция животных на действие стимулов сейчас же изменится (собаки не всегда адекватно реагируют на них, что является свойством нейронов к синтезу воздействующих на них факторов). Однако при повторении серии раздражителей в новом варианте через некоторое время вновь сформируется динамический стереотип, обеспечивающий правильную реакцию нервных клеток на действие системы стимулов, потому что произошла переделка динамического стереотипа (отсюда к понятию “стереотип” и добавляется его качество – “динамический”).
Человек в силу своего разума в большинстве случаев гораздо быстрее, чем животное приспосабливается к изменению некоторых жизненных этапов своего стереотипа, если они не носят стрессового характера (семейные трагедии, смерть близкого человека и др.). В последнем случае может наступить не переделка, а поломка динамического стереотипа. Поломка динамического стереотипа часто наблюдается у людей со слабыми свойствами нервной системы, что, в свою очередь, инициирует или приводит к различным заболеваниям нервной системы (неврозы, психозы и др.) и соматическим болезням (симптоматическая гипертония, язвенная болезнь и др.). Особенно чувствительны к подобным ситуациям дети в силу большей уязвимости формирующейся нервной системы. Аналитическая деятельность, по всей видимости, осуществляется на всех уровнях анализаторов, начиная от рецепторов и заканчиваясь в корковых нейронах.
В условнорефлекторной деятельности большое значение имеет место торможение, которое по своей природе гораздо более сложный процесс, чем возбуждение. В свое время И. П. Павлов говорил, подчеркивая большую сложность этой проблемы, о торможении как “проклятом” вопросе физиологии.
Согласно И.П. Павлову различают два вида торможения: безусловное (пассивное, внешнее) и условное (активное, внутреннее). Безусловное торможение характеризуется следующими свойствами:
1. Оно носит врожденный (генетический) характер.
2. Свойственно всем отделам ЦНС.
3. Для своего возникновения не требует затрат энергии, поэтому развивается легко и быстро.
Безусловное торможение может быть внешним и запредельным. Для возникновения внешнего торможения необходимо, чтобы в ЦНС одновременно имело место два очага возбуждения, один из которых по принципу отрицательной одновременной индукции тормозит другой, менее сильной и менее биологически важный для организма. Например, в прекрасном концертном зале вы с упоением слушаете музыку Моцарта, которая создает определенный очаг возбуждения ЦНС и вдруг истошный крик “Пожар!”. Сейчас же возникает второй более сильный очаг возбуждения, т. к. слово “пожар” более биологически важный раздражитель, чем музыка. Поэтому первый очаг возбуждения тормозится вторым.
Второй вид безусловного торможения – запредельное торможение. Оно развивается тогда, когда на нейроны действуют сверхсильные раздражители или когда обычные стимулы действуют на фоне пониженной возбудимости нервных клеток, вызванной, например, кислородной недостаточностью. В этом случае нейроны впадают в состояние запредельного торможения. По данным большинства авторов, это торможение имеет защитное значение, т. к. предохраняет нервные клетки от истощения, иначе говоря, носит охранительный характер. Как известно, нейроны очень чувствительны и ранимы к сильным раздражителям и поэтому природа создает для них “оберегательный механизм”. Запредельное торможение может иметь место и тогда, когда один и тот же раздражитель обычной силой очень длительное время действует на нервные клетки.
Второй вид торможения – это условное торможение. В отличие от безусловного оно характеризуется следующими признаками:
1. Носит приобретенный характер, т. е. формируется в процессе взаимодействия организма с окружающей средой.
2. Оно свойственно только высшим отделам ЦНС (главным образом, корковым нейронам).
3. Требует для своего развития большого количества энергии (затормозить себя гораздо труднее, чем возбудится).
Различают четыре формы условного торможения: угасательное, дифференцировочное, запаздывающее, условный тормоз.
Угасательное торможение. Имеет место тогда, когда раздражитель перестал иметь какое-либо реальное значение для организма. В многочисленных экспериментах было показано, что если условный сигнал, на который выработан условный рефлекс, не подкреплять безусловным раздражителем (подачу звукового сигнала не подкреплять пищей), условный рефлекс постепенно тормозится. Однако, это совсем не означает, что данная информация исчезла из нейронов. Она переводится на специальные блоки хранения и при определенных обстоятельствах может извлекаться. Человек долго не был в родном городе и, кажется, все о нем забыл. Но по приезде видит дом, в котором когда-то жил, и в его памяти воспроизводятся многие ситуации, связанные с жизнью в этом доме.
Дифференцировочное торможение лежит в основе качественной и количественной оценки раздражителя, а также в его биологической значимости для организма. При участии этого вида условного торможения в одном случае говорим, что музыка прекрасная, а в другом - плохая, этот человек - глупый, а этот - умный и т.д. Хотя эти суждения и имеют элемент субъективности. В эксперименте И. П. Павлову у собак удавалось выработать очень сложные формы дифференцировки. Например, в качестве условного сигнала собакам подавался звуковой раздражитель частотой в 700 Гц, который подкреплялся подачей пищи. На этот условный стимул вырабатывался положительный пищевой рефлекс. В следующем случае этой же собаке подавался условный раздражитель в 750 Гц, но не подкреплялся подачей пищи. На подачу последнего условного стимула у животного вырабатывался тормозной условный рефлекс, в основе которого лежит именно дифференцировочное торможение.
Запаздывающее торможение является одной из самых трудных форм торможения, которое требует больших энергетических затрат. В эксперименте эта форма торможения вырабатывалась у животных следующим образом. Подается какой-либо условный раздражитель, а безусловно-рефлекторное его подкрепление задерживается во времени. Допустим, при выработке рефлекса, обычно условный сигнал подкрепляется безусловным раздражителем через 8-10 секунд. В опытах же с выработкой запаздывающего торможения безусловнорефлекторное подкрепление подается через 40-60 секунд. Если животное способно выработать запаздывающее торможение, то в течение первых 45-50 секунд реакции на действие условного раздражителя не наблюдается и только за 10-15 секунд до подкрепления безусловным раздражителем наблюдается эффект на включение условного стимула. Как правило, у собак со слабым типом нервной системы этот вид торможения не вырабатывается. Эта форма торможения имеет место у человека, когда в назначенный срок не выполняется какое-либо запланированное действие, и человек вынужден ожидать. Действительно, каждый из нас знает как трудно ожидать, не любая нервная система может выдержать подобного напряжения и многие люди просто “срываются”.
Условный тормоз. В эксперименте условный тормоз, как разновидность внутреннего торможения имеет место при следующих обстоятельствах. На подачу условного сигнала, допустим, звонка вырабатывается условный рефлекс. Затем экспериментатор перед подачей звонка включает новый раздражитель - сирену, (за которым следует включение звонка), который не сопровождается безусловнорефлекторным подкреплением. В таком сочетании раздражителей звонок не вызывает ответной реакции, хотя действие одного звонка сопровождается обычной условнорефлекторной реакцией. У человека эта форма внутреннего торможения имеет место тогда, когда вместо ожидаемого раздражителя в запланированной ситуации неожиданно появляются другие, чаще всего нежелательные.
Учение о сигнальных системах было создано И. П. Павловым. Общим свойством ВНД для животных и человека является синтез и анализ непосредственных конкретных сигналов (предметов, явлений и др.), поступающих из окружающей среды, что представляет собой первую сигнальную систему (сигналы действительности). Конкретные сигналы через соответствующие специфические рецепторы и структуры адресуются определенным структурам мозга, в том числе, обязательно корковым центрам.
Первая сигнальная система является общей для животных и человека. У человека же, в отличие от животного, имеется вторая сигнальная система, связанная со словесными раздражителями и речью (слова – это сигналы сигналов). Слова как система сигналов состоит из набора многочисленных слов, которые человек видит (при чтении) или слышит. Импульсы второй сигнальной системы адресуются соответствующим специфическим центрам второй сигнальной системы, расположенным в коре головного мозга.
Вторая сигнальная система имеет свою сложную эволюцию, носит социальный характер, так как связана с общественно-трудовой деятельностью человека. Именно в процессе трудовой деятельности появилась необходимость общения между людьми, средством которого и явилась вторая сигнальная система. И. П. Павлов говорил, что вторая сигнальная система представляет собой чрезвычайную прибавку к ВНД человека, это наше лишнее, добавочное, социальное и есть человеческое. Слово, хотя и является реальным раздражителем для человека, принципиально отличается от раздражителя первой сигнальной системы тем, что в нем отражаются не только конкретные, а наиболее существенные основные его свойства, которые носят обобщенный и абстрагированный характер.
Как известно, на любое слово у животного можно выработать условный рефлекс, причем в основе этого сложного нейрофизиологического процесса лежат те же самые закономерности, какие имеют место при образовании любого условного рефлекса: формирование временных связей в результате иррадиации процесса возбуждения из первой сигнальной системы на вторую. Однако, для животного слово является просто звуковым раздражителем, в то время как человек в результате абстрактного мышления вкладывает в слово определенный смысл.
Следует помнить, что слово воспроизводит не только сигнал условного раздражителя, но и в одинаковой степени, безусловного: если человеку говорить, что ему сейчас будет больно, то у него изменится деятельность некоторых внутренних органов. Отсюда, под первой сигнальной системой следует понимать функцию мозга, обуславливающую превращение непосредственного раздражителя в сигналы различных видов деятельности организма. Под второй сигнальной системой следует понимать функцию мозга, обуславливающую различные виды деятельности организма на словесные символы.
Первая и вторая сигнальные системы постоянно взаимодействуют между собой. Принято считать, что вторая сигнальная система формируется на базе первой. Первая сигнальная система по отношению ко второй является проводником действительности (И. П. Павлов). Отсюда, объем и качество второй сигнальной системы определяется такими же параметрами первой сигнальной системы. Однако, как только сформируется вторая сигнальная система, она начинает выступать по отношению к первой в роли высшего регулятора.
Доказательством этого являются:
1) Ориентировка в окружающей среде у человека происходит через образование обобщенных понятий, через мышление и слова, связанные с ним.
2) Эксперименты свидетельствуют, что на подачу слова, обозначающего действие определенного безусловного раздражителя, возникает реакция организма более сильная, чем на непосредственное действие этого раздражителя. В большинстве случаев у человека наблюдается динамическое равновесие между первой и второй сигнальными системами, обусловливающие адекватное реагирование организма на различные раздражители социального и биологического характера. Однако, часто встречаются и отклонения в этом динамическом равновесии, когда у человека наблюдается преобладание одной системы над другой. Так, если первая сигнальная система превалирует над второй, формируется художественный тип человека, живущий преимущественно эмоциями и непосредственными жизненными впечатлениями. Поступки людей, руководствующихся главным образом чувствами, нередко непоследовательны и ненадежны. Они подчас могут быть отзывчивыми как на хорошее, так и на плохое, могут быть легко управляемыми со стороны. Из людей художественного типа чаще всего выходят прекрасные артисты, талантливые художники и поэты, хорошие композиторы и т.д. Если же преобладает вторая сигнальная система над первой, то в этом случае формируются люди мыслительного типа, воспринимающие мир несколько абстрактно. Представители мыслительного типа обычно логичны в своих поступках, но черствы и эгоистичны. Окружающую среду воспринимают сухо и схематично. такие люди трудны в коллективе, так как будучи мало эмоциональны, часто не могут понять психологического состояния своих сослуживцев. Из людей мыслительного типа чаще всего выходят настоящие ученые.
Особенности высшей нервной деятельности человека:
1. Высшая нервная деятельность – это приобретенная условно-рефлекторная деятельность человека, по сравнению с животным, она несомненно более разнообразнее и богаче, что связано с образованием колоссального количества временных связей и их более сложными взаимоотношениями. Отсюда следует и значительно более сложные формы поведенческой деятельности человека в постоянно меняющихся условиях внешней среды.
2. ВНД человека социально обусловлена. Практически каждый раздражитель, действующий на организм человека, социально преломляется, что обуславливает самые сложные формы приспособительной деятельности. Хотя за рубежом и существует наука “зоосоциальная психология”, тем не менее, в животном мире господствуют биологические законы, по которым в природе выживает сильный. Возьмем элементарный пример из жизни: праздничная демонстрация действует на представителей животного мира как обычный раздражитель окружающей среды, у человека происходит социальное преломление. Одни люди к ней относятся положительно, а другие враждебно (зависимости от их отношения к данной общественной формации).
3. Как было отмечено выше, у человека имеется вторая сигнальная система, которая усложняет его ВНД. Именно вторая сигнальная система позволяет человеку абстрактно мыслить с вытекающими отсюда сложными реакциями организма и поведенческой деятельностью в окружающей среде.
Функция речи
Речи приписывают три функции: коммуникативная, понятийная (познавательная) и регуляторная.
1. Коммуникативная функция речи рассматривается как средство общения между людьми с помощью языка. Подобная функция имеет место и у некоторых животных (говорящие обезьяны и др.).
2. Понятийная функция. Речь - это важнейшее средство познавательной деятельности, именно посредством речи производится обучение человека и усваивается им новая информация, поступающая от другого человека.
3. Регуляторная функция заключается в том, что под влиянием тех или иных слов меняется деятельность внутренних органов: она может усиливаться или ослабевать. Отсюда, слово является довольно сильным лечебным фактором.
Типы ВНД
Давно было замечено, что люди различаются различными свойствами нервной системы (характеры). Эти свойства легли в основу деления людей на типы нервной системы (темпераменты). Вопрос о типологических особенностях нервной системы имеет большое значение в практической деятельности врачей. Он сводится к следующему:
1. Известно, что многие функциональные заболевания ЦНС связаны с типологическими особенностями нервной системы. Так, по И. П. Павлову, “поставщиками” неврозов являются, как правило, люди слабого типа нервной системы.
2. Типологические особенности нервной системы во многом определяют характер течения различных болезней: у людей сильного типа нервной системы многие заболевания протекают более благоприятно.
3. Эффективность действия многих лечебных препаратов зависит в какой-то мере от индивидуальных особенностей нервной системы, что следует учитывать при лечении больных.
Решение проблемы типологических особенностей нервной системы связано с трудами И. П. Павлова, который считал, что типы нервной системы связаны с двумя факторами: 1) генетическим (наследственным генотипом) и 2) влиянием условной окружающей среды (фенотипом). По образному выражению И. П. Павлова, тип нервной системы является сплавом фенотипа и генотипа. Однако, в формировании типологических особенностей нервной системы основное значение придается наследственным факторам. На основании проведенных экспериментов на собаках, И. П. Павлов пришел к заключению, что в основе различных свойств нервной системы лежат такие показатели как сила, уравновешенность и подвижность корковых процессов. Так, в зависимости от силы корковых процессов, люди по типам делятся на сильные и слабые (меланхолик). В свою очередь, сильные типы, в зависимости от уравновешенности корковых процессов делятся на сильных неуравновешенных (холерики) и сильных уравновешенных. Затем последние, в зависимости от подвижности корковых процессов, делятся на сильных уравновешенных подвижных (сангвиники) и сильных уравновешенных инертных (флегматики). Однако, следует помнить, что это больше схематическое деление нервной системы на типологические особенности. Как показала жизнь, чистые типы нервной системы встречаются очень редко, больше наблюдаются различные смешанные типы, когда наблюдаются различные отклонения в сторону того или иного типа: холерика, сангвиника или флегматика.
Вот некоторая характеристика типам нервной системы, данная И. П. Павловым:
Слабый тип (меланхолик) - характеризуется быстрой истощаемостью корковых процессов при действии раздражителей. Слабость нервных процессов объясняется низкими энергетическими возможностями нейронов. Низкий предел работоспособности нервных клеток обуславливает быстрое развитие торможения. У людей слабого типа нервной системы страдают обе сигнальные системы. Так, условные рефлексы вырабатываются с большим трудом, крайне не стойки и незначительны по величине. Слаба вторая сигнальная система: память плохая, внимание неустойчивое, внимательность низкая, речь медлительная и инертна. Именно у меланхоликов чаще наблюдаются неврозы, они очень тяжело переносят различные заболевания.
Сильный, неуравновешенный тип (холерик). При достаточной силе процессов возбуждения и торможения, последний, однако, более слабый, вследствие чего поведение холерика характеризуется невыдержанностью, вспыльчивостью, выраженных эмоциях (безудержный тип). Ему не хватает выдержки и терпения. Условные рефлексы вырабатываются быстро, значительной величины, но плохо тормозятся (1-я сигнальная система). Речь быстра, отрывиста, часто груба (2-я сигнальная система).
Сильный, уравновешенный, подвижный тип (сангвиник). По И.П. Павлову, это самый работоспособный и идеальный тип. I сигнальная система: условные положительные и тормозные рефлексы быстро вырабатываются, достаточные по величине, быстро угасают. II сигнальная система: словесный набор богат, речь спокойна, выдержанна, логична.
Сильный, уравновешенный инертный тип (флегматик). Процессы возбуждения и торможения сильные, но медленно сменяют друг друга. Условные рефлексы вырабатываются достаточно быстро, значительные по величине, однако плохо переделываются (с положительного на отрицательный и наоборот) - I сигнальная система. Речь медленна, скована, бедна жестикуляцией - II сигнальная система.
Структура поведенческого акта
Как было отмечено выше, условно-рефлекторная приобретенная деятельность рассматривается, как различные поведенческие акты, носящие целенаправленный характер. Естественно возникает вопрос, какова структура этого поведенческого акта? Любой поведенческий акт включает в себя несколько стадий: афферентный синтез, принятие решения, в которое включается особый аппарат - акцептор результата действия, эфферентный синтез и формирование самого действия, включая оценку достигнутого результата.
Остановимся на этих стадиях:
Стадия афферентного синтеза формируется в определенных структурах мозга и включает в себя биологическую мотивацию (половое, пищевое, оборонительное и др. побуждения), обстановочную афферентацию (благоприятные условия окружающей среды), пусковую афферентацию (непосредственный стимул целенаправленного поведения) и память, которая, правда, не всегда участвует в осуществлении целенаправленного поведения. Она имеет место только в том случае, если поведение носит повторный характер.
На основании афферентного синтеза формируется вторая стадия поведения – стадия принятия решения. В ней обязательное участие принимает особый аппарат, включающий многочисленные нервные образования, акцептор результата действия, определяющий тип и направление поведения. Стадии афферентного синтеза, как и приятия решения осуществляются путем таких механизмов как конвергентное замыкание, корково-подкорковая реверберация и ориентировочно-исследовательский рефлекс.
Одновременно с приятием решения в акцептор результата действия закладывается программа поведения, включающая решение таких вопросов: “Как, где, когда и каким образом реализовать данный поведенческий акт?” а также последовательный набор нервных команд, которые будут поступать на исполнительные приборы - эффекторы (скелетные мышцы, внутренние органы).
Затем формируется следующий этап целенаправленного поведения - эфферентное возбуждения (эфферентный синтез). Эта стадия представляет собой выполнение непосредственно поведенческого акта с включением всех эффекторов (соматических и вегетативных). Выполнение эфферентной программы постоянно контролируется акцептором результата действия (срабатывает подобно автопилоту) по принципу обратной связи.
Если появляется какое-либо рассогласование в программе и эффекторном возбуждении, то этот прибор должен вносить определенные поправки. Наконец, после эффекторного возбуждения наступает заключительная стадия целенаправленного возбуждения – стадия оценки результата поведения, которая также связана с функцией акцептора действия. Если программа полностью выполнена, акцептор результата действия отключает все системы, которые участвовали в осуществлении данного поведенческого акта.
Под мотивацией следует понимать вызванное той или иной потребностью организма эмоционально окрашенное возбуждение, обусловленное функцией определенных нервных центров, расположенных в различных уровнях ЦНС и действием определенных гуморальных факторов. На основании мотиваций формируется поведения, ведущее к удовлетворению исходной потребности. Мотивация относится к поведенческим реакциям, когда животное или человек активно ищет определенные объекты внешней среды, причем этот поиск осуществляется весьма активно, с большими затратами энергии. И.П. Павлов рассматривал мотивацию как “рефлекс цели”.
Различают биологические и социальные мотивации. К биологическим (основные влечения) относятся чувство голода, жажды, агрессия, половые и родительские влечения и др. Биологические мотивации носят врожденный характер и формируются на основании наследственных механизмов. Непосредственной причиной биологических мотиваций являются преимущественно раздражители внутренней среды организма, непосредственно связанные с изменением обмена веществ, осмотического давления, уровня половых гормонов и др. Таким образом, биологические мотивации связаны с внутренними потребностями организма. Наряду с тем, биологические мотивации могут стимулироваться некоторыми факторами окружающей среды: вид, запах пищи и др. Некоторыми исследователями биологические мотивации рассматриваются как сложные формы поведения - инстинкты.
Социальные мотивации формируются на основе взаимодействия организма с окружающей средой, т.е. они носят приобретенный характер. К социальным мотивациям относятся и стремление к получению образования, приобретению профессии, тяга к искусству, литературе, поэзии и т.д. Как социальные, так и биологические мотивации лежат в основе целенаправленной деятельности человека.
В организации мотивации имеют значение как нервные, так и гуморальные механизмы. К гуморальным факторам относятся многочисленные медиаторы (норадреналин, ацетилхолин, серотонин и др.) и нейропептиды (вазопрессин, окситоцин и др.). Специфическими центрами, формирующими мотивации, являются гипоталамус, ретикулярная формация, миндалина и лобная кора.
Каждая субъективная мотивация переживается, т.е. сопровождается специфической эмоциональной реакцией, которая является мощным стимулом для целенаправленной деятельности, при этом имеют значения как положительные, так и отрицательные эмоции. Субъективные переживания позволяют человеку и животному оценить каждую потребность.
Под эмоциями следует понимать определенное состояние организма человека и высших животных, которое формируется под влиянием внешней или внутренней потребности или мысленного представления и сопровождается комплексом соматических и вегетативных сдвигов, имеющих адаптационное значение. Таким образом, эмоции следует рассматривать в качестве своеобразной приспособительной реакции, которая формируется в процессе эволюции.
Эмоции могут классифицироваться:
- по качеству: положительными (счастье, радость, блаженство, восторг и др.) и отрицательными (горе, тоска, гнев, ненависть, зависть и др.);
- по уровню: низшими (биологическими - голод, жажда, самосохранение, половые и др.), высшие (социальные - эстетические, интеллектуальные и др);
- по активности: стеническими и астеническими;
- по силе (настроение, страсть, эффект, экстаз).
Психологи различают три вида эмоций: аффекты, собственные эмоции, чувства. Аффекты – это кратковременные и сильные эмоциональные состояния (испуг, страх и др). Собственные эмоции – это длительные и несильные состояния возбуждения - тревога, радость и др. Чувства – это состояния, связанные с представлениями об объекте (любовь к человеку, природе, родине и др).
Теории эмоциональных состояний
1. Рефлекторная или периферическая теория Джеймса. Сущность этой теории заключается в том, что возбуждение, возникающее в определенных центрах при эмоциональном состоянии, вызывает соответствующие изменения в различных периферических органах, что вызывает определенные ощущения, характерные для данного эмоционального состояния.
2. Теория Барда. Автор этой теории связывает эмоциональные состояния с изменением в соответствующих нервных центрах, основная роль которых придается промежуточному мозгу.
3. Теория Кеннона. Она рассматривает эмоции как своеобразную адаптационную реакцию со всеми характерными для этого состояния изменениями в организме. При этом основное значение придается адренэргической системе. Из этой теории следует, что эмоция необходима для сохранения целостности организма в постоянно меняющихся условиях окружающей среды.
4. Биологическая теория П. К. Анохина. Согласно этой теории эмоции рассматриваются с позиции функциональных систем. По мнению П. К. Анохина, эмоция начинается с афферентного синтеза и заканчивается оценкой результата, который концентрируется в акцепторе действия. Согласно этой теории, стимулы, организующие эмоциональное состояние, адресуются определенным центральным структурам, которые изменяют деятельность внутренних органов. От этих периферических органов поступают импульсы в соответствующие центры, в которых формируется интегрированное возбуждение. Центры, в свою очередь, формируют импульсацию к мышцам, сосудам, сердцу, органам дыхания и др., вызывая изменение их функционального состояния, что и определяет характер эмоции. Эмоции по П. К. .Анохину – это результат встречи исходного возбуждения в ЦНС и потока вторичных афферентных импульсов от внутренних органов в нервные центры.
5. Информационная теория Симонова. Согласно этой теории эмоция возникает как следствие особого взаимоотношения между наличной и требуемой информацией, которая имеет место при выполнении определенной потребности. Причем, если наличная информация больше требуемой, то возникает положительная эмоция, если меньше - отрицательная, так как потребность не выполняется. “Во всех случаях, когда наблюдается отрицательная эмоция, цель потребности не совпадает с полученным результатом" (Симонов). Если же наличная информация отвечает требуемой - эмоция не развивается. Автор информационной теории предлагает использовать формулу эмоционального состояния: Э=П*(Ин - Ит), где П - потребность, Ин - информация наличная, Ит - информация требуемая.
6. Теория Г. И. Косицкого. Автор этой теории эмоций считает, что для выполнения потребности (цели) недостаточно одной информации, для этого необходимы еще время и энергия. Поэтому в формулу Симонова вводятся эти параметры: СН=П*(Ин*Эн*Вн – Ис*Эс*Вс), где Сн - степень напряжения, П - потребность (цель), Ин - информация необходимая, Эн - энергия необходимая, Вн - время необходимое, Ис - информация существующая, Эс - энергия существующая, Вс - время существующее. По Косицкому различают четыре степени напряжения: I) первая стадия – стадия повышенной работоспособности - характеризуется повышенной работоспособностью, увеличением функции многих органов и систем, обеспечивающих удовлетворение потребности (положительная эмоция); II) вторая стадия – стеническая стадия - это стадия мобилизация сил и средств для выполнения потребности, имеющихся сил и средств недостаточно, что приводит к развитию стенической отрицательной эмоции (гнев, негодование и др.); III) третья стадия – астеническая стадия – развивается как следствие дефицита информации, энергии и времени (страх, ужас). В этом случае наступает резкое снижение работоспособности и энергетических трат (подкашиваются ноги, опускаются руки и т.д.); IV) четвертая – невротическая стадия - приводит в случае ее наступления к развитию невроза.
Физиологическую основу эмоций высших животных и человека представляет деятельность специализированного нервного аппарата, который компенсирует, по Симонову, дефицит информации для организации действия по удовлетворению существующей потребности. В этот нервный аппарат входят многочисленные нервные структуры, из которых основное значение имеет лимбическая система и особенно, гипоталамическая область, а также ретикулярная формация среднего мозга, теменно-височно-затылочная и лобная кора головного мозга. Доказать участие различных отделов ЦНС в эмоциональных реакциях не представляет труда, для этого животным вживляются в определенные структуры мозга электроды, через которые производят электрическую стимуляцию.
Показано, что при раздражении гипоталамуса наблюдаются такие состояния как страх, ярость и др. В гипоталамусе крыс давно обнаружен центр удовольствия. Показано, что разные отделы гипоталамуса вызывают у животных разные по характеру эмоциональные состояния: электрическое раздражение дорсальной части гипоталамуса вызывает реакцию бегства, в то время как вентральной - нападение. У человека электрическое воздействие на передний и задний гипоталамус сопровождается яростью и тревогой.
Однако формирование эмоций не ограничивается только областью гипоталамуса. Определенное значение имеют в этом и другие структуры мозга: миндалина, гиппокамп, перегородка и отдельные области коры головного мозга (лобная, височная). Так, у человека раздражение миндалины вызывает чувство страха, гнев, ярость; перегородки и такие как наслаждение, подъем настроения, половое возбуждение и др. По данным многих авторов, гиппокамп выступает в качестве связующего звена между всеми отделами мозга, принимающими участие в формировании эмоциональных состояний.
Особое значение в развитии эмоциональных состояний имеют отдельные области коры головного мозга, которым приписывается участие в формировании высших и сложных форм эмоциональной деятельности. Кроме того, кора головного мозга принимает участие в регуляции эмоций имеет корригирующее значение. Известно, что в какой-то степени своей волей человек может тормозить эмоциональные проявления.
Нервный аппарат, организующий эмоции, как известно, изменяет деятельность многочисленных внутренних органов и систем через возбуждение вегетативных центров. Специально проведенные исследования свидетельствуют о том, что симпатические и парасимпатические отделы ЦНС обуславливают в какой-то степени специфичность эмоционального поведения. Предполагалось, что все отрицательные эмоции связаны с симпатическим отделом, положительные - с парасимпатическим. Однако, более поздние исследования показали, что в формировании как отрицательных, так и положительных эмоций, принимают обязательное участие оба отдела вегетативной нервной системы.
Известную роль в развитии эмоционального состояния играет гуморально-гормональное звено, представленное гуморальными веществами, к которым относятся, прежде всего, катехоламины и серотонин. Результаты большинства исследований свидетельствуют, что адреналин связан с формированием таких эмоциональных состояний как тревога, страх, избегание; норадреналин – с агрессией (нападением), яростью, гневом. Установлено, что если катехоламины усиливают агрессивность животных, то серотонин снимает эту реакцию. Показано, в частности, что у спортсменов при тревожном состоянии и неуверенности в крови обнаруживается много катехоламинов. При успешном же и уверенном выступлении этих веществ в крови обнаруживается гораздо меньше. Давно высказывалось предположение, что отрицательные эмоции связаны с накоплением в крови и нервных структурах катехоламинов, положительные эмоции – с накоплением серотонина. Определенное значение в формировании эмоций играют также холинэргические структуры нервной системы, которые, по данным ряда авторов, запускают развитие эмоций.
Известное значение в механизме эмоциональных состояний имеет гипофизарно-надпочечниковая система.
Как известно, при развитии эмоциональных состояний происходят изменения функций многочисленных органов и систем организма, которые в равной степени касаются соматической и вегетативной сферы. В соматической сфере наблюдаются двигательные реакции типа избегания или нападения, дрожания, жестикуляции, изменения мимики, голоса и др. Особенно большие изменения наблюдаются в вегетативной сфере и, прежде всего, в сердечно-сосудистой системе как наиболее лабильной к действию различных раздражителей, при этом наблюдается возрастание частоты сокращений сердца, увеличивается систолический выброс и минутный объем кровообращения. Имеют место приступы стенокардии, инфаркт миокарда, заметно повышается артериальное давление и др. Усиливается деятельность дыхательной системы, что сопровождается увеличением частоты и глубины дыхательных движений. Заметно меняется функция пищеварительной системы, что проявляется угнетением секреции и усилением моторики. В крови изменяется количество клеток, увеличивается концентрация глюкозы, повышается температура, нарушается обмен веществ и энергии и др. Значительные нарушения наблюдаются и в ЦНС (изменяется условнорефлекторная деятельность, наблюдается изменение электрической активности и др.).
Естественно, что социальная жизнь человека делает более сложными и насыщенными эмоциональные реакции, которые по своей интенсивности не идут ни в какое сравнение с эмоциями животных. В условиях научно-технического прогресса заметно возрастает умственный компонент работы, что увеличивает эмоциональное напряжение. В эмоциональных состояниях человека особенно роль играют социальные факторы: трудовая деятельность, общественные отношения, интеллект и другие. Отсюда вытекает специфическая особенность эмоциональных состояний человека, связанная с социальной и психической средой, уровнем интеллекта и культуры.
Значение эмоций
Эмоциональное состояние играет огромную роль в жизни человека:
1. Они создают оптимальные условия для выполнения различных потребностей, которые на фоне эмоций выполняются более легко. Установлена даже прямая зависимость между степенью эмоционального напряжения и степенью выполняемой потребности. Причем, эмоции позволяют не просто способствовать выполнению потребностей, а оценивать ее мозгом в перспективе (человек покупает машину не для того, чтобы она стояла в гараже, а чтобы использовать ее для своих нужд). Из этого вытекает, что эмоция - это средство оценки биологических и социальных потребностей, побуждающей в последующем человека к целенаправленной деятельности. Однако, было бы неправильно отождествлять потребности и эмоции потому, что одна и та же эмоция может возникать по поводу разных потребностей. И далее, известно, что выполнение потребностей не всегда сопровождается эмоциональным состоянием.
2. Эмоции играют большую роль в умственной деятельности человека. Они обуславливают ее творческий и поисковый характер. Это фактически фермент, без которого нет творчества. По этому поводу академик Симонов пишет: “… Эмоциональное возбуждение играет важную роль в преодолении консерватизма, стереотипных реакций. …”. Это одно из важнейших средств прогнозировать события. Эмоции дают возможность извлечь больше информации из событий, которые в обычных условиях являются малозначительными. Однако следует помнить, что есть немало ученых, которые продуктивно работают без значительных эмоциональных напряжений, а в некоторых случаях они даже создают определенные трудности в умственной деятельности, что зависит, наверное, от индивидуальных свойств НС человека.
3. Эмоции играют большую роль в процессе усвоения информации (запоминания). В ЦНС есть эмоциональная система памяти. На фоне эмоционального состояния информация фиксируется быстрее и надолго. Эмоционально окрашенное событие запоминается человеком на всю жизнь (удачно поставленный спектакль с участием выдающихся артистов, содержательная и удачно поставленная кинолента, художественно и жизненно написанный роман, трагические и счастливые жизненные ситуации и др.).
4. Большое значение имеют эмоции в формировании волевых реакций организма. (рефлекс свободы по И. П. Павлову). С одной стороны, эмоции способствуют воспитанию волевых качеств человека, с другой стороны - препятствуют чрезмерной генерализации эмоционального возбуждения и тем самым способствуют удержанию их на определенном уровне.
5. Эмоции рассматриваются многими учеными как надежное средство общения между людьми. П. К. Анохин считал, что эмоционально окрашенная беседа или прочитанная лекция всегда с большей теплотой и благодарностью оценивается людьми.
6. Эмоция является средством быстрой оценки повреждающих организм факторов и тем самым рассматривается как защитное явление. Например, боль позволяет больному занять более безболезненное положение и тем самым обеспечивает лучшую выживаемость организма.
7. Эмоции придают жизненный тонус человеку, благодаря чему улучшается настроение, увеличивается работоспособность, появляется интерес к жизни и др.
8. Огромное значение имеют эмоции и в поведенческой деятельности организма и приспособлении его к меняющимся условиям окружающей среды. При этом имеют значение как положительные, так и отрицательные эмоции. Одними положительными эмоциональными состояниями не сохранишь организм в постоянно меняющихся условиях окружающей среды. Так, отрицательные эмоции имеют определенное защитное значение, они позволяют человеку избавиться от не желаемого конфликта, уберечь себя от стрессовых ситуаций. Самое главное, чтобы, отрицательные эмоции не переходили в устойчивую форму и не приводили к эмоциональным стрессам. И далее, при определенных ситуациях отрицательные эмоции могут переходить в положительные, в частности, если риск оправдывает себя.
Физиология сна
Сон рассматривается как разновидность психической деятельности и относится к разряду внутренних биологических ритмов, являясь сложным физиологическим процессом, необходимым для нормальной жизнедеятельности. Показано, что нарушение сна приводит к серьезным изменениям функции различных органов и систем, которые могут быть несовместимыми с жизнью организма. Особенно чувствительны к нарушению сна животные, которые могут погибнуть, если их лишить сна в течение 80-90 часов. Чувствительным к нарушению сна является и человек. Всем известно, что различные расстройства сна приводят к разным заболеваниям и, прежде всего, к нарушению функций ЦНС. Рекордное время, в течение которого человек не спал, составляет 12 суток. С другой стороны, известны случаи, когда человека не видели спящим в течение длительного времени (десятки лет) и это не приводило к каким либо нарушениям функций различных систем и органов, в том числе и ВНД, эти люди полностью сохраняют свои умственные и другие способности.
Какова же продолжительность сна? Она определяется возрастом человека: новорожденные спят 21-22 часа в сутки, дети в возрасте около одного года - 14 часов, 10-летние - 10 часов, а взрослые - 7-8 часов в сутки. Однако, можно привести немало примеров, когда взрослые люди спали значительно меньше времени, при этом полностью сохраняя все свои физиологические функции (например, Наполеон, Шиллер, Гете, Петр I спали по 5 часов в сутки, Эдисон - 2-3 часа). Нетрудно заметить, что каждый из них – это выдающаяся историческая личность.
Думается, что совершенно прав большой специалист в области физиологии сна А. М. Вейн, который считает, что каждый взрослый человек должен подобрать для себя свой временной режим сна. Если человек при 5-6-часовом сне полностью сохраняет свои умственные и физические способности, это время является для него нормой. Во всяком случае, более продолжительный сон в этом случае не приносит какой-либо пользы человеку, хотя и не оказывает на организм какого-либо вредного воздействия. Посудите сами. Если человек живет 60 лет и спит 8 часов в сутки, то из 60 лет жизни он 20 лет пребывает в сонном состоянии. Не много ли времени он проводит в бездействии, учитывая продолжительности жизни человека?
Виды сна
Различают следующие виды сна:
- физиологический, который может быть суточным или сезонным;
- наркотический, имеющий место при введение в организм наркотических препаратов (эфир, хлороформ);
- гипнотический сон - искусственно вызванный сон путем воздействия на организм ряда факторов;
- патологический сон, вызываемый инфекцией или неизвестными причинами (летаргический).
Различают две фазы сна: медленная и быстрая (рис. 7.6.). Медленная фаза сна или медленный сон (ортодоксальный сон). С этой фазы человек начинает погружаться в сон. Однако, медленному сну предшествуют, по И. П. Павлову, гипотетические очень кратковременные фазы: уравнительная (в этот момент различные по силе раздражители вызывают одинаковый по величине ответ со стороны нервной системы); парадоксальная (в этой фазе сильные раздражители вызывают меньший ответ, чем слабые); ультрапарадоксальная (тормозные условные рефлексы проявляются, в то время как положительные не проявляются).
По электроэнцефалографическим данным медленный сон наступает постепенно и проходит пять периодов (рис. 7.7.). Период А – период пассивного бодрствования, когда на ЭКГ не отмечается каких - либо существенных изменений. Период В - поверхностный (дремотный) сон, на ЭКГ появляется не регулярный тета-ритм (4-5 Гц). Период С - сон средней глубины, на ЭКГ этот период проявляется появлением “сонных веретен” (12-18 Гц). Период Д - глубокий сон, на ЭКГ регистрируется тета- и дельта-ритм (0,5-4 Гц). Период Е - очень глубокий сон - на ЭКГ имеет место дельта-активность, поэтому медленный сон часто называют в литературе как дельта-сон.
Таким образом, по мере развития медленной фазы сна в корковых нейронах наблюдается постепенное уменьшение их активности. Кроме того, в медленном сне наблюдаются изменения в соматической сфере. Так, в сенсорной ее части регистрируется постепенное снижение всех видов чувствительности (тактильной, температурной, болевой и др.), ослабляются функции и других анализаторов (вкусовой, зрительный и др.), отключается сознание. В моторно-соматической сфере имеет место падение мышечной активности и тонуса за исключением определенной группы мышц (сфинктеры прямой кишки, мочевого пузыря), заметно угнетается функция многих внутренних органов (в вегетативной сфере) - уменьшаются частота и глубина дыхательных движений, частота и сила сокращений сердца, падает кровяное давление и исходный общий тонус сосудов в системе микроциркуляции, ослабевает моторная функция жкт, падает температура тела, обмен веществ, угнетается активность гормональной системы и так далее.
Учитывая указанные изменения в соматической и вегетативной сферах, многие исследователи пришли к выводу, что во время медленного сна организм отдыхает в целом, так как функциональные состояния многочисленных органов и систем заметно ослабевает. Однако, не все ученые соглашаются с подобным высказыванием. Ряд исследователей полагает, что нервная система вообще не нуждается ни в каком отдыхе (А. М. Вейн).
Многие исследователи динамику развития медленного сна сравнивают с процессом восхождения человека по ступенькам лестницы (последняя ступенька – это наступление дельта-сна). Затем наблюдается обратное явление: человек начинает спускаться по этим ступенькам этой лестницы вниз и доходит до В-периода.
Фаза медленного сна продолжается 1-1,5 часа и в последующем сменяется фазой быстрого сна (парадоксальный сон), открытого Азеренским в 1953 году.
Быстрый сон характеризуется прежде всего, тем, что в это время наблюдается заметное увеличение активности корковых нейронов, о чем свидетельствует увеличение фонового ритма (на ЭКГ регистрируется ритм в 14-16 Гц). В этой фазе сна наблюдается движение глазных яблок, которое связывают со сновидениями. Поэтому эту фазу сна называют РЕМ-фазой, что в переводе обозначает движение глазных яблок. Исследования свидетельствуют, что быстрый сон сопровождается заметным увеличением деятельности всех внутренних органов, связанных с возрастанием функции вегетативного отдела ЦНС (вегетативная буря). Так, во время быстрого сна увеличивается функция сердечно-сосудистой системы, что сопровождается увеличением частоты сокращений сердца и систолического выброса, повышается тонус сосудов, следствием чего является возрастание кровяного давления; увеличивается активность дыхательной и пищеварительной системы (возрастает частота и глубина дыхательных движений, несколько увеличивается моторика ЖКТ), повышается температура тела, основной обмен, растет активность гуморальной системы - в кровь выбрасываются многочисленные гормоны, в том числе и половые.
Быстрый сон не случайно называется парадоксальным, так как в этот момент человек продолжает глубоко спать, а активность многих систем организма в этот момент заметно увеличивается. Быстрый сон, у взрослого человека продолжается от 10 до 30 минут и затем сменяется вновь медленным сном. Затем последний вновь сменяется быстрым сном, и, таким образом, в течение 8 - часового сна имеет место 4-5 циклов. Интересно заметить, что продолжительность быстрой фазы сна имеет возрастную зависимость. Так, если у взрослых людей быстрый сон занимает 20% всего времени сна, то у новорожденных - около 50%.
Естественно возникает вопрос, зачем нужен быстрый сон? Какова его биологическая значимость? На этот счет в литературе имеется насколько теорий. Авторы одной из теорий - информационной - связывают парадоксальную фазу с тем, что в это время накопившаяся в течение дня информация раскладывается по своим блокам. По всей видимости, этот процесс требует затраты энергии и должен сопровождаться увеличением активности нейронов. Именно поэтому и увеличивается деятельность многих внутренних органов и возрастает электрическая активность нервных клеток коры головного мозга. По-видимому, большой объем дневной информации не может усвоится одновременно и происходит поэтапно, следствием чего и является чередование медленного и быстрого сна.
Авторы другой теории - эволюционной - считают, что быстрый сон человек унаследовал от своих предшественников, которым он нужен был как защитный механизм, оберегающий их в опасных для жизни ситуациях окружающей среды.
Быстрый сон - это своеобразный сторожевой пункт, который не дает животным возможности пребывать во время сна в состоянии беспечности. В литературе имеется очень образное высказывание: “Если бы у животного не было быстрого сна, то оно в одно прекрасное время могло проснуться в желудке хищника”. Можно предполагать, что и для человека быстрый сон не потерял защитного значения. Конечно, он не может проснуться в желудке хищника, но может оказаться “в чем мама родила”. По-видимому, наличие быстрого сна позволяет человеку встать тогда, когда это ему нужно
Авторы третьей теории предполагают, что быстрый сон является своеобразным стимулятором для роста нейронов. Именно поэтому суммарная продолжительность быстрого сна в течение суток у новорожденных значительно больше, чем у взрослого человека.
Теории сна
В свое время в физиологической науке имело место много теорий, объясняющих происхождение сна. В настоящее время заслуживают внимания две теории - гуморальная и рефлекторная.
Сущность гуморальной теории заключается в том, что авторы этой теории связывают развитие сна с различными гуморальными факторами, к которым относятся многие метаболиты и биологически активные вещества - факторы сна. К последним относятся нейропептиды, образующиеся в специализированных нервных клетках. Исследования последних лет показали, что в нервной системе (точно неизвестно где) синтезируются нейропептиды, которые принимают участие в организации медленного и быстрого сна. Однако наблюдения, проведенные на сросшихся близнецах, показывают, что сон у них часто наступал не одновременно. Этот важный факт дает право предположить, что гуморальные вещества возможно и принимают участие в формировании сна, однако, вряд ли им следует отводить решающее значение.
Большего внимания заслуживает нервная теория сна, в которой решающее значение приписывается нервной системе, в определенных структурах которой происходят определенные изменения, ведущие к развитию сна. Автором нервной теории сна является И. П. Павлов, который считал, что сон - это активный процесс, он является результатом активного внутреннего торможения, которое постепенно иррадиирует по коре головного мозга. Вряд ли сейчас, благодаря современным исследованиям, с этим можно согласиться. То, что “сон – это активный процесс” - это правильно, но то, что он связан с развитием процесса активного внутреннего торможения - вызывает сомнения, так как этот процесс требует для своего формирования значительных трат энергии, что не характерно для сна. В свое время П. К. Анохин высказал предположение, что процесс активного внутреннего торможения может явиться толчком, запускающим фактором для наступления сна. Однако в последующем было показано, что механизм сна носит иной характер. Вместе с тем, И. П. Павлов считал, что кроме активного сна в организме может иметь место и пассивный сон, который наблюдается, когда включаются все анализаторы. Действительно, проведенные специально эксперименты на животных подтвердили эту форму сна.
Наибольшую популярность получила нервная теория (Жуве), согласно которой в ЦНС имеются специальные структуры, организующие сон и бодрствование под влиянием определенных факторов. Остановимся на этой теории. В настоящее время принято считать, что в организме человека и животных имеются две системы, расположенные в различных отделах ЦНС (система, организующая сон, и система, организующая бодрствование). Система, организующая бодрствование (система десинхронизации), или активирующая система находится в ростральном отделе ретикулярной формации ствола мозга, а также в области заднего гипоталамуса. Экспериментальные исследования показали, что раздражение электрическим током через вживленные электроды этих отделов мозга на фоне сна приводило к тому, что животное просыпалось (реакция пробуждения). Если же эти структуры мозга разрушались, то животное погружалось в сон и не просыпаясь, погибало.
Система, организующая сон (система синхронизации или гипногенная система), находится в каудальном отделе ретикулярной формации ствола мозга, переднем гипоталамусе, таламусе, некоторых участках коры головного мозга.
Обе системы практически связаны со всеми анализаторами и синокаротидными зонами. Давно известен прием индусов: надавливание на область синокаротидных зон приводит к быстрому наступлению сна. Чтобы наступил сон, надо запустить гипногенную зону, которая возбуждается под влиянием ряда факторов. К последним относятся:
1) Определенное время, которое срабатывает по принципу условно-рефлекторной реакции (как биологические часы). Если человек ложится спать в одно и то же время, то при наступлении этого времени появляются позывы на сон, даже в дневные часы.
2) Изменение температуры внутренней среды организма: к вечеру, как известно, температура крови несколько повышается, что способствует возбуждению гипногенной зоны.
3) К вечеру наблюдается информационная перегрузка, что является фактором, запускающим сон.
4) К концу дня в крови накапливаются многочисленные гуморальные факторы (специфические нейропептиды, продукты метаболизма, многие медиаторы), возбуждающие гипногенные структуры.
5) Перед сном значительно уменьшается действие на организм различных раздражителей окружающей среды (включается свет, прекращаются звуковые раздражители), что способствует возбуждению системы, организующие сон.
6) Большое значение придается ритуалам сна (вид чистой постели и др.).
Однако, если человек долго не спал, то в этом случае основное значение придается не внешним факторам, обеспечивающим сон, а изменению внутренней среды организма, и он мгновенно засыпает, не обращая внимания на действующие раздражители внешней среды организма.
По окончании сна запускается система, организующая бодрствование, при этом большое значение придается таким факторам как:
1) Условно-рефлекторное пробуждение (срабатывает время).
2) Включаются раздражители окружающей среды: звуковые, световые и др.
3) Исчезают из крови факторы сна (метаболиты, медиаторы, разрушаются нейропептиды).
4) Снижается температура крови.
5) Перестает действовать информационная перегрузка, так как информация в течение сна раскладывается по своим блокам
Как было отмечено выше, в фазе быстрого сна наблюдаются сновидения, что является результатом активной психической творческой деятельности нейронов. Последнее подтверждается многочисленными случаями, когда во время сна имели место различные открытия (Менделеев - некоторые элементы периодической таблицы; Кекуле - бензольное ядро; Тосканини - фрагменты музыкальных произведений и т.д.). Большинство исследователей полагает, что практически все люди видят сны, но не все их помнят (не меньше 80%). Признается наличие даже внутриутробных сновидений.
Сновидения свойственны и животным. Наличие сновидений подтверждаются не только рассказами проснувшихся людей, но и движением глазных яблок, которые регистрируются только во время быстрого сна. Все зависит от того, в какой фазе сна просыпается человек. Если он просыпается в фазе быстрого сна, он их припоминает и может словесно воспроизвести, но если в фазе медленного сна, то, как правило, он их не помнить. Более того, некоторые ученые считают, что если человек не видит снов, то это может привести к различным функциональным расстройствам нервной системы типа неврозов.
Были проведены такие эксперименты. В течение многих суток людей будили в фазе медленного сна, и это не приводило к нарушению функций нервной системы. Если же их постоянно будить в фазе быстрого сна, то это вызывало расстройство нервной системы. В связи с этим, некоторые ученые считают, что сновидения являются одним из механизмов преодоления различных жизненных препятствий: при стрессовых состояниях они способствуют восстановлению душевного равновесия, а также готовят организм к “предстоящей борьбе”. Таким образом, сновидения следует рассматривать как защитный механизм, оберегающий организм от воздействия некоторых вредных факторов окружающей среды, которые могут привести к развитию различных патологических состояний.
Характер сновидений - это загадка природы. В большинстве случаев они соответствуют жизненным ситуациям и отражают действительные события. Однако, в некоторых случаях они носят не жизненный характер. В свое время И.М. Сеченов сказал, что мозг в состоянии сна вероятные события представляет в невероятных комбинациях. Это лишний раз свидетельствует об активной творческой деятельности нейронов во время сна. Характер сновидений определяется несколькими факторами, к которым относятся следующие: 1) Окружающая среда, включающая в себя звуковые, световые, температурные и другие раздражители. Так, если температура окружающей среды изменяется, то это сказывается на характере сновидений: уменьшение температуры в сновидениях проявляется в том, что спящего человека погружают в прорубь и т.д. 2) Состояние внутренней среды организма. Как известно, в состоянии сна, информация внутренних органов может “пробиваться” в кору головного мозга, что сказывается на характере сновидения, о чем много пишется в монографии Касаткина. Так, например, если во время сна возникают головные боли, то спящему снится, что его бьют по голове или пытаются вскрыть черепную коробку. Если имеют место боли в жкт, то сновидения проявляются вскрытием брюшной полости и т.д. Касаткин, в связи с этим, обращает внимание на то, что в некоторых случаях подобные сновидения могут быть предвестником какого-либо заболевания и врачам следует обращать внимание на подобные сновидения. 3) Характер сновидения в какой-то мере зависит от тех мыслей, с которыми человек ложится спать. Именно в этом случае делались некоторые открытия, о которых было отмечено выше. 4) Наконец, содержание сновидений, по мнению некоторых ученых, может определятся теми мыслями, которые в этот момент возникают у близкого к спящему человеку объекта. В этом случае речь идет о науке, которая получила название парапсихологии (передача мыслей на расстоянии), к которой большинство исследователей относятся негативно. Вместе с тем, в монографиях Васильева приводится немало примеров, которые заставляют более серьезно относится к полученным фактам. По этому поводу в свое время академик Лифшиц сказал, что парапсихология - это наука, которой следует заниматься довольно серьезно, используя научные методы исследования.
Одной из разновидностей сна является искусственный сон - гипноз, имеющий прямое отношение к медицине, который часто используется врачами в качестве лечебного средства. Во время искусственного сна врач проводит внушение больному, рассчитывая на лечебный эффект. Для того, чтобы вызвать гипнотическое состояние, врач должен применять те факты, которые запускают систему, организующую сон. Следует помнить, что гипноз отличается от естественного сна тем, что во-первых, в коре головного мозга сохраняется один возбужденный участок мозга во второй сигнальной системе, посредством которого существует контакт гипнотизированного с врачом. Во-вторых в гипнозе не наблюдается парадоксального сна.
Чтобы вызвать искусственный сон и запустить гипногенную систему, надо имитировать условия сна. Для этого, прежде всего, надо исключить раздражители окружающей среды: комната должна быть изолирована от внешнего шума и других раздражителей, затемнена, пациент должен находится в кресле, максимально расслабиться. Следует использовать какой-нибудь монотонный слабый раздражитель, например, шум дождя. Большое значение имеет общение доктора с гипнотизируемым - ласковый, тихий, нежный, в тоже самое время, внушаемый голос. Следует обязательно применять легкие поглаживания тела. Следует сосредоточить внимание пациента на каком-нибудь предмете - блестящий шарик и помнить о том, что в погружении человека в гипноз большая роль принадлежит условнорефлекторной реакции на время: если он не заснет на первом сеансе, то обязательно - в последующих, т.к. он хочет излечиться. Этим лечебный гипноз отличается от циркового, когда участвующие в массовом гипнозе люди спать не хотят, а их надо усыпить на первом же сеансе.