Предмет, задачи и методы психофизиологии

Глава первая

1. Предмет и задачи психофизиологии

1.1. Определение психофизиологии

Психофизиология (психологическая физиология) — научная ди­сциплина, возникшая на стыке психологии и физиологии, предме­том ее изучения являются физиологические основы психической деятельности и поведения человека.

Термин «психофизиология» был предложен в начале XIX века французским философом Н.Массиасом и первоначально исполь­зовался для обозначения широкого круга исследований психики, опиравшихся на точные объективные физиологические методы (оп­ределение сенсорных порогов, времени реакции и т.д.)

Психофизиология — естественнонаучная ветвь психологиче­ского знания, поэтому необходимо определить ее положение по отношению к другим дисциплинам той же ориентации: физиологической психологии, физиологии высшей нервной деятельности и нейропсихологии.

Наиболее близка к психофизиологии — физиологическая пси­хология, наука, возникшая в конце XIX века как раздел экспе­риментальной психологии. Термин физиологическая психология был введен В. Вундтом для обозначения психологических иосследований, заимствующих методы и результаты исследований у физиоло­гии человека. В настоящее время физиологическая психология по­нимается как отрасль психологической науки, изучающая физио­логические механизмы психической деятельности от низших до вы­сших уровней ее организации (см. Психологический словарь, 1996). Таким образом, задачи психофизиологии и физиологической пси­хологии практически совпадают. Тем не менее существуют опре­деленные различия в исследовательских парадигмах того и друго­го направления. Как отмечает Дж. Хэссет (1981), предмгет психо­физиологии — сложное поведение, в контексте которо го изуча­ются физиологические процессы. Физиологическая психология име­ет более конкретную направленность на изучение частных физио­логических механизмов.

В отечественной науке терминологические и содержательные различия физиологической психологии и психофизиологии были использованы А.Р. Лурией (1973) для того, чтобы обозначить про­дуктивность складывающегося в физиологии функционально-системного подхода к изучению психики и поведения человека.

Согласно представлениям А.Р. Лурии, физиологическая психо­логия изучает основы сложных психических процессов — мотивов и потребностей, ощущений и восприятия, внимания и памяти, слож­нейших форм речевых и интеллектуальных актов, т.е. отдельных психических процессов и функций. Она образовалась в резуль­тате накопления большого объема эмпирического материала о функционировании различных физиологических систем организма в разнообразных психических состояниях.

В отличие от физиологической психологии, где предметом яв­ляется изучение отдельных физиологических функций, предметом психофизиологии, как подчеркивал А. Р. Лурия, служит поведение человека или животного. С этой точки зрения психофизиология — это физиология целостных форм психической деятельности, воз-

никшая для объяснения психических явлений с помощью физиоло­гических процессов, и поэтому в ней сопоставляются сложные фор­мы поведенческих характеристик человека с физиологическими процессами разной степени сложности.

Истоки этих представлений можно найти в трудах Л.С. Выгот­ского, который первым сформулировал необходимость исследовать проблему соотношения психологических и физиологических сис­тем, предвосхитив, таким образом, основную перспективу развития психофизиологии (Выготский, 1982).

Теоретико-экспериментальную основу этого направления соста­вляет теория функциональных систем П.К. Анохина (1968), бази­рующаяся на понимании психических и физиологических процес­сов как сложнейших функциональных систем, в которых отдельные механизмы объединены общей задачей в целые, совместно дейст­вующие комплексы, направленные на достижение полезного при­способительного результата. С идеей функциональных систем не­посредственно связан и принцип саморегуляции физиологических процессов, сформулированный в отечественной физиологии Н.А. Бернштейном (1963) задолго до появления кибернетики и открыв­ший совершенно новый подход к изучению физиологических меха­низмов отдельных психических процессов. В итоге развитие этого направления в психофизиологии привело к возникновению но­вой области исследований, именуемой системной психофизиоло­гией (Швырков, 1988; Александров, 1997).

Эволюция представлений о предмете психофизиологии в отече­ственной науке связана также с именем Е.Н. Соколова. Его по­зиция, основанная на большом экспериментальном и теоретическом опыте, состоит в том, что предметом психофизиологии должно яв­ляться «изучение нейронных механизмов психических процессов и состояний» (Данилова, 1998. С. 6). В последнее время Е.Н. Соко­лов и его последователи разрабатывают новое научное направле­ние— векторную психофизиологию (Соколов, 1995).

При всем различии этих подходов психофизиология существует как самостоятельная область исследований, поэтому необходимо обсудить ее положение среди других нейронаук.

В этой связи особый интерес представляет соотношение психо­физиологии и нейропсихологии.

« По определению, нейропсихология — это отрасль психологиче­ской науки, сложившаяся на стыке нескольких дисциплин: психоло­гии, медицины (нейрохирургии, неврологии), физиологии — и на­правленная на изучение мозговых механизмов высших психиче­ских функций в связи с локальными поражениями головного моз­га. Теоретической основой нейропсихологии является разработан­ная А.Р. Лурией теория системной динамической локализации пси­хических процессов.

В последние десятилетия появились новые психофизиологиче­ские методы (например, позитронно-эмиссионная томография, ядер­но-магнитный резонанс и др.), которые позволяют исследовать моз­говую локализацию динамики высших психических функций у здо­ровых людей. Таким образом, современная нейропсихология, взя­тая в полном объеме своей проблематики, ориентирована на изуче­ние мозговой организации психической деятельности не только в патологии, но и в норме. Соответственно этому круг исследова­ний нейропсихологии расширился; появились такие направления, как нейропсихология индивидуальных различий, возрастная нейроп­сихология (см. Хрестоматия по нейропсихологии, 1999). Послед­нее фактически приводит к стиранию границ между нейропсихоло­гией и психофизиологией.

Наконец, следует указать на соотношение физиологии ВНД и психофизиологии. Высшая нервная деятельность (ВНД) — поня­тие, введенное И.П.Павловым, в течение многих лет отождествля­лось с понятием психическая деятельность. Таким образом, физио­логия высшей нервной деятельности представляла собой физио­логию психической деятельности или психофизиологию.

Хорошо обоснованная методология и богатство эксперименталь­ных приемов физиологии ВНД оказали решающее влияние на иссле­дования в области физиологических основ поведения человека, за­тормозив, однако, развитие тех исследований, которые не укладыва­лись в «прокрустово» ложе физиологии ВНД. В 1950 году состоялась так называемая «Павловская сессия», посвященная проблемам пси­хологии и физиологии. На этой сессии речь шла о необходимости воз­рождения павловского учения. За уклонение в сторону от этого уче­ния резкой критике подвергся создатель теории функциональных си­стем П.К. Анохин и некоторые другие видные ученые.

Последствия Павловской сессии оказались весьма драматичны и для психологии. В начале 50-х годов XX века имело место насиль­ственное внедрение павловского учения в психологию. По утвер­ждению А.В. Петровского (1967), фактически наблюдалась тен­денция к ликвидации психологии и замене ее павловской физиоло­гией ВНД.

Официально положение дел изменилось в 1962 году, когда состо­ялось Всесоюзное совещание по философским вопросам физиоло­гии высшей нервной деятельности и психологии.

Оно было вынуждено констатировать существенные изменения, которые произошли в науке в послевоенные годы. Кратко характе­ризуя эти изменения, необходимо подчеркнуть следующее.

В связи с интенсивным развитием новой техники физиологиче­ского эксперимента и, прежде всего с появлением электроэнцефа­лографии стал расширяться фронт экспериментальных исследо­ваний мозговых механизмов психики и поведения человека и живот­ных. Метод ЭЭГ дал возможность заглянуть в тонкие физиологи­ческие механизмы, лежащие в основе психических процессов и по­ведения. Развитие микроэлектродной техники, эксперименты с элек­трической стимуляцией различных образований головного мозга с помощью вживленных электродов открыли новое направление ис­следований в изучении мозга. Возрастающее значение вычисли­тельной техники, теории информации, кибернетики и т.д. требова­ли переосмысления традиционных положений физиологии ВНД и разработки новых теоретических и экспериментальных парадигм.

Благодаря послевоенным новациям, существенно преобразилась и зарубежная психофизиология, которая до этого на протяжении многих лет занималась исследованием физиологических процессов и функций человека при различных психических состояниях. В 1982 году в Канаде состоялся Первый международ­ный психофизиологический конгресс, на котором была создана Ме­ждународная психофизиологическая ассоциация и учрежден жур­нал «Международный журнал психофизиологии».

Интенсивному развитию психофизиологии способствовал и тот факт, что Международная организация по исследованию мозга про­возгласила последнее десятилетие XX века «Десятилетием мозга». В рамках этой международной программы проводились комп­лексные исследования, направленные на интеграцию всех аспектов знания о мозге и принципах его работы. Например, в 1993г. при Ин­ституте ВНД и НФ РАН был создан Международный исследова­тельский центр нейробиологии сознания «Светлое пятно».

Переживая на этой основе период интенсивного роста, науки о мозге, и в том числе психофизиология, вплотную подошли к реше­нию таких проблем, которые ранее были недоступны для исследо­ваний. К их числу относятся, например, физиологические механиз­мы и закономерности кодирования информации в мозге человека и животных, хронометрия процессов познавательной деятельности и изучение кодов мыслительной деятельности человека и др.

Пытаясь представить облик современной психофизиологии, Б.И. Кочубей (1990) выделяет три новых характеристики: активизм, се-лективизм и информативизм. Активизм предполагает отказ от пред­ставлений о человеке как существе, пассивно реагирующем на внеш­ние воздействия, и переход к новой «модели» человека — актив­ной личности, направляемой внутренне заданными целями, спо­собной к произвольной саморегуляции. Селективизм характеризу­ет возрастающую дифференцированность в анализе физиологиче­ских процессов и явлений, которая позволяет ставить их в один ряд с тонкими психологическими процессами. Информативизм отража­ет переориентацию физиологии с изучения энергетического обмена со средой на обмен информацией. Понятие информации, войдя в пси­хофизиологию в 60-е годы, стало одним из главных при описании фи­зиологических механизмов познавательной деятельности человека.

Таким образом, современная психофизиология как наука о фи­зиологических основах психической деятельности и поведения, пре­доставляет собой область знания, которая объединяет физиологиче­скую психологию, физиологию ВНД, «нормальную» нейропсихоло­гию и системную психофизиологию. Взятая в полном объеме своих задач психофизиология включает три относительно самостоятельных части: общую, возрастную и дифференциальную. Каждая из них име­ет собственный предмет изучения, задачи и методические приемы.

Предмет общей психофизиологии — физиологические основы (корреляты, механизмы, закономерности) психической деятельности и поведения человека. Общая психофизиология изучает физиологические основы познавательных процессов (когнитивная психофи­зиология), эмоционально-потребностной сферы человека и функци­ональных состояний. Предмет возрастной психофизиологии — он­тогенетические изменения физиологических основ психической де­ятельности человека. Дифференциальная психофизиология — раз­дел, изучающий естественнонаучные основы и предпосылки инди­видуальных различий в психике и поведении человека.

1.2. Проблема соотношения мозга и психики

Представим себе мозг живого человека: он выглядит как не­большое овальное тело с неровной поверхностью, состоящее из податливого желатиноподобного вещества. Каким образом это тело (средний вес которого составляет 1500 г) продуцирует мысли и чувства, управляет тонкими движениями руки художника? Каким образом возникающие в нем процессы связываются с мировой куль­турой: философией и религией, поэзией и прозой, добротой и нена­вистью? Каким способом эта серовато-белая желеподобная масса постоянно накапливает идеи и знания, заставляя тело совершать разнообразные по сложности действия — от простого поднятия ру­ки до виртуозных движений гимнаста или хирурга?

В этих вопросах в предельно заостренной метафорической фор­ме можно выразить суть основной проблемы психофизиологии — проблемы соотношения мозга и психики, психического и физиоло­гического.

История проблемы и варианты решения. Проблема соотно­шения психики и мозга, души и тела, разведение их по разным уров­ням бытия имеет глубокие исторические традиции и, прежде всего, традиции европейского мышления, существенно отличающегося от многих восточных систем миросозерцания.

В европейской традиции термины «душа» и «тело» впервые стал рассматривать с научных позиций выдающийся философ и врач Рене Декарт, живший в XVII веке. По Декарту тело — это автомат, действующий по законам механики, и только при наличии внеш­них стимулов. Именно Декарт выдвинул идею рефлекса как машинообразного ответного поведенческого акта (хотя сам термин реф­лекс был предложен спустя столетие). Душа, напротив, — особая сущность (субстанция), состоящая из непротяженных явлений со­знания — «мыслей». Именно мысль представляет наиболее дос­тупный объект самонаблюдения. Отсюда знаменитое утверждение: «Я мыслю, следовательно, я существую».

Итак, Декарт рассматривал душу и телу как две самостоятель­ные, независимые субстанции. Однако как душа может влиять на деятельность тела, так и тело в свою очередь способно сообщать душе сведения о внешнем мире. Для объяснения этого взаимодей­ствия Декарт предположил, что в мозгу человека имеется спе­циальный орган — шишковидная железа — посредник между душой и телом. Воздействие внешнего мира вначале передается посредст­вом нервной системы, а затем тем или иным способом «некто» (го­мункулус) расшифровывает содержащуюся в нервной деятельно­сти информацию.

Таким образом, Декарт, четко разделив тело и душу человека, впервые поставил проблему их соотношения и дал первый вариант ее решения, получившей название психофизического параллелиз­ма. Учение Декарта, исходящее в объяснении сущего из наличия двух противоположных начал — материального и духовного, — получило название дуализма Декарта (Ярошевский, 1966).

Сходных взглядов придерживались многие современники и по­следователи Декарта, например, выдающийся философ и матема­тик Лейбниц. Согласно его представлениям душа и тело действуют независимо и автоматически в силу своего внутреннего устройства, но действуют удивительно согласованно и гармонично, подобно па­ре точных часов, всегда показывающих одно и то же время.

Психофизиологическая проблема. Как подчеркивает извест­ный отечественный историк психологии М.Г. Ярошевский (1996), Декарт, Лейбниц и другие философы анализировали в основном психофизическую проблему. При решении психофизической про­блемы речь шла о включении души (сознания, мышления) в общую механику мироздания, о ее связи с Богом. Иными словами, для фи­лософов, решающих эту проблему, важно было собственно мес­то психического (сознания, мышления) в целостной картине мира. Таким образом, психофизическая проблема, связывая индивидуаль­ное сознание с общим контекстом его существования, имеет, преж­де всего, философский характер.

Психофизиологическая проблема заключается в решении воп­роса о соотношении между психическими и нервными процессами в конкретном организме (теле). В такой формулировке она соста­вляет основное содержание предмета психофизиологии. Первое решение этой проблемы можно обозначить как психофизиоло­гический параллелизм. Суть его заключается в противопоставле­нии независимо существующих психики и мозга (души и тела). В соответствии с этим подходом психика и мозг признаются как не­зависимые явления, не связанные между собой причинно-следст­венными отношениями.

В то же время наряду с параллелизмом сформировались еще два подхода к решению этой проблемы: психофизиологическая иден­тичность и психофизиологическое взаимодействие. Первое пред­ставляет собой вариант крайнего физиологического редукциониз­ма, при котором психическое, утрачивая свою сущность, полностью отождествляется с физиологическим. Примером такого подхода служит известная метафора: «Мозг вырабатывает мысль как пе­чень желчь». Психологическое взаимодействие представляет со­бой вариант паллиативного, т.е. частичного решения проблемы. Предполагая, что психическое и физиологическое имеют разные сущности, этот подход допускает определенную степень их взаимо­действия и взаимовлияния.

Эволюция представлений о рефлексе. Высказанная Декартом идея о рефлекторном принципе организации простейших поведен­ческих актов нашла свое плодотворное развитие в дальнейших ис­следованиях, в том числе направленных на преодоление психофи­зиологического параллелизма. Большую роль в этом сыграл выда­ющийся физиолог И.М. Сеченов (1873). Он обосновал возмож­ность распространения понятия рефлекса как детерминистическо­го принципа организации поведения на всю работу головного моз­га. Сеченов утверждал, что психические акты носят такой же стро­го закономерный и детерминированный характер, как и акты, счи­тающиеся чисто нервными.

Он ввел представление об иерархии рефлексов, доказав, что на­ряду с элементарными имеется множество сложных рефлексов. Это рефлексы с усеченным и задержанным концом, при которых происходит актуализация прошлого опыта.

Мысль по Сеченову — это психический рефлекс с задержанным окончанием, развивающийся по внутренней цепи ассоциированных рефлексов, а психический рефлекс с усиленным окончанием — это аффект или эмоция. Он ввел также представление о психическом эле­менте — интегральной части рефлекторного процесса, благодаря ко­торому организм может активно приспосабливаться к среде.

Рассматривая психическое чувствование как неотъемлемый элемент внутренней структуры рефлекса, Сеченов прочно связал по­нятие психического с рефлексом, обосновал невозможность отры­ва психического от рефлекторной деятельности.

Как пишет М.Г. Ярошевский: «Новая сравнительно с созданной Декартом, сеченовская модель рефлекса, воплотившая, взамен сти­ля механики, биологический стиль мышления, открывала перспе­ктивы построения новой системы знаний об отношениях между ор­ганизмом и средой. Именно эта система получила имя поведение» (Ярошевский, 1996. С. 163).

В дальнейшем в работах И.П.Павлова и его школы исследования рефлекторных основ поведения получили глубокое теоретико-экс­периментальное обоснование. Проблемы этого круга детально рас­смотрены в учебниках Л.Г.Воронина, А.С.Батуева, Н.Н.Даниловой и А.Л.Крыловой и др.

1.3. Современные представления о соотношении психического и физиологического

Несмотря на многие достижения психофизиологии, особенно в последние десятилетия, психофизиологический параллелизм как си­стема взглядов не отошел в прошлое. Известно, что выдающиеся физиологи XX века, такие как Шерингтон, Эдриан, Пенфилд, Экклс и ряд других, придерживались дуалистического решения психофи­зиологической проблемы. Согласно их мнению, при изучении нер­вной деятельности не надо принимать во внимание психические яв­ления, а мозг можно рассматривать как механизм, деятельность оп­ределенных частей которого, в крайнем случае, параллельна раз­ным формам психической деятельности. Целью психофизиологи­ческого исследования, согласно их мнению, должно являться выяв­ление закономерностей параллельности протекания психических и физиологических процессов.

Взаимосвязь психики и мозга. Многочисленные клинические и экспериментальные данные, накопленные в науке в последние деся­тилетия, свидетельствуют, однако, что между психикой и мозгом су­ществует тесная и диалектическая взаимосвязь. Воздействуя на мозг, можно изменить и даже уничтожить дух (самосознание) челове­ка, стереть личность, превратив человека в зомби. Сделать это мож­но химически, используя психоделические вещества (в том числе нар­котики), «электрически» (с помощью вживленных электродов); ана­томически, прооперировав мозг. В настоящее время с помощью элек­трических или химических манипуляций с определенными участка­ми головного мозга человека изменяют состояния сознания, вызы­вая различные ощущения, галлюцинации и эмоции.

Все вышесказанное неопровержимо доказывает прямое подчи­нение психики внешним физико-химическим воздействиям. Более того, в последнее время все больше и больше накапливается дан­ных о том, что психологические состояния человека тесно связа­ны с наличием или отсутствием того или иного химического веще­ства в мозге.

С другой стороны, все, что глубоко затрагивает психику, отра­жается также на мозге и на всем организме. Известно, что горе или сильная депрессия могут привести к телесным (психосоматическим) заболеваниям. Гипноз может вызвать различные соматические расстройства и наоборот, способствовать излечению. Широко из­вестны поразительные эксперименты, которые осуществляют йо­ги со своим организмом. Более того, такие психокультурные явле­ния как нарушение «табу» или колдовство у примитивных народов могут вызвать смерть даже у здорового человека. Есть свидетель­ства, что религиозные чудеса (явления Богоматери, Святых икон и т.п.) способствовали исцелению больных с различной симптомати­кой. В этой связи интересно, что эффект плацебо, т.е. эффект ней­трального вещества, которое применяется вместо «ультрасовре­менного» лекарства, действенен для одной трети больных, незави­симо от их социального статуса, культурного уровня, вероиспове­дания или национальности.

В целом приведенные выше факты однозначно свидетельствуют о том, что столь тесную взаимосвязь между мозгом и психикой нель­зя объяснить с позиций физиологического параллелизма. Однако важно подчеркнуть и другое. Отношение психики к мозгу нельзя пони­мать как отношение продукта к производителю, следствия к причине, поскольку продукт (психика) может и часто очень эффективно воз­действует на своего производителя — на мозг. Таким образом, ме­жду психикой и мозгом, психическим и физиологическим, по-види­мому, существует диалектическая, причинно-следственная связь, еще не получившая, однако, полного и окончательного объяснения.

Исследователи не оставляют попыток проникнуть в суть проб­лемы, предлагая иногда в высшей степени необычные варианты ре­шения. Например, такие выдающиеся физиологи как Экллс и Барт считают, что мозг не «продуцирует дух», но «обнаруживает его». Получаемая органами чувств информация «материализуется» в хи­мические субстанции и изменения в состоянии нейронов, которые физически накапливают символические значения чувственных ощу­щений. Так происходит взаимодействие внешней материальной ре­альности с духовным субстратом мозга. При этом, однако, возни­кают новые вопросы: что является «носителем» духа вне мозга, с помощью каких именно рецепторов воспринимается организмом человека внешний «дух» и т.д.

Наряду с такими «экстравагантными» решениями новые подхо­ды к изучению соотношения физиологического и психологиче­ского разрабатываются и в отечественной науке.

Современные варианты решения психофизиологической проб­лемы можно систематизировать следующим образом:

1) Психическое тождественно физиологическому, представляя собой не что иное, как физиологическую деятельность мозга. В на­стоящее время эта точка зрения формулируется как тождествен­ность психического не любой физиологической деятельности, но только процессам высшей нервной деятельности.

В этой логике психическое выступает как особая сторона, свой­ство физиологических процессов мозга или процессов высшей не­равной деятельности.

2) Психическое — это особый (высший класс) или вид нервных процессов, обладающий свойствами, не присущими всем осталь­ным процессам в нервной системе, в том числе процессам ВНД. Психическое — это такие особые (психонервные) процессы, ко­торые связаны с отражением объективной реальности и отличают-14

ся субъективным компонентом (наличием внутренних образов и их переживанием).

3) Психическое, хотя и обусловлено физиологической (высшей нервной) деятельностью мозга, тем не менее не тождественно ей. Психическое не сводимо к физиологическому как идеальное к ма­териальному или как социальное к биологическому.

Ни одно из приведенных решений не получило общего признания, и работа в этом направлении продолжается. Наиболее существенные изменения в логике анализа проблемы «мозг — психика» повлекло за собой внедрение в психофизиологию системного подхода.

1.4. Системные основы психофизиологии

В 50-е годы XX века началось интенсивное развитие общей тео­рии систем (Берталанфи, Акофф и Эмери, Юдин и др.). Системность выступала здесь, прежде всего, как объяснительный принцип науч­ного мышления, требующий от исследователя изучать явления в их зависимости от внутренне связанного целого, которое они образуют, приобретая благодаря этому присущие целому новые свойства.

Системный подход как методологический инструмент не был «изо­бретен» философами. Он направлял исследовательскую практику ре­ально прежде, чем был теоретически осмыслен. Как подчеркивает М.Г. Ярошевский (1996), многие естествоиспытатели выделяли его в ка­честве одного из рабочих принципов. Например, выдающийся аме­риканский физиолог У. Кеннон, открывший принцип гомеостаза, рас­сматривал последний как синоним принципа системности.

Проникновение системного подхода в физиологию ВНД и психо­логию радикально изменило логику научных исследований. В первую очередь, это сказалось на изучении физиологических основ поведения.

1.4.1. Функциональная система как физиологическая основа поведения

В русле системного подхода поведение рассматривается как це­лостный, определенным образом организованный процесс, напра­вленный, во-первых, на адаптацию организма к среде и на активное ее преобразование, во-вторых. Приспособительный поведенческий акт, связанный с изменениями внутренних процессов, всегда носит целенаправленный характер, обеспечивающий организму нормаль­ную жизнедеятельность. В настоящее время в качестве методоло­гической основы психофизиологического описания поведения ис­пользуется теория функциональной системы П.К. Анохина (1968).

Эта теория была разработана при изучении механизмов компен­сации нарушенных функций организма. Как было показано П.К.Ано­хиным, компенсация мобилизует значительное число различных фи­зиологических компонентов — центральных и периферических об­разований, функционально объединенных между собой для полу­чения полезного приспособительного эффекта, необходимого жи­вому организму в данный конкретный момент времени. Такое ши­рокое функциональное объединение различно локализованных стру­ктур и процессов для получения конечного приспособительного результата было названо «функциональной системой».

Функциональная система (ФС) — это организация активности элементов различной анатомической принадлежности, имеющая характер взаимосодействия, которое направлено на достиже­ние полезного приспособительного результата. ФС рассматрива­ется как единица интегративной деятельности организма.

ОАфф

ОА

ПА

ОА

Афферентный синтез

Рис. 1.1 Принципиальная схема центральной архитектуры функциональной системы

(по П.К.Анохину, 1968).

М — доминирующая мотивация; П — память; ОА — обстановочная афферентация; ПА — пусковая афферентация; ПР— принятие решения; ПД — программа действия; АРД — акцептор результатов действия; ЭВ — эфферентные возбуждения; Л — действие; Рез. — результат; Пар. Рез. — параметры результата; ОАфф — обратная афферентация.

Результат деятельности и его оценка занимают центральное ме­сто в ФС. Достичь результата — значит изменить соотношение ме­жду организмом и средой в полезном для организма направлении.

Достижение приспособительного результата в ФС осуществ­ляется с помощью специфических механизмов, из которых наибо­лее важными являются: 1) афферентный синтез всей поступающей . в нервную систему информации; 2) принятие решения с одновре­менным формированием аппарата прогнозирования результата в виде афферентной модели — акцептора результатов действия; 3) собственно действие; 4) сличение на основе обратной связи аф­ферентной модели акцептора результатов действия и парамет­ров выполненного действия; 5) коррекция поведения в случае рас­согласования реальных и идеальных (смоделированных нервной си­стемой) параметров действия (рис. 1.1).

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

Поскольку для любого живого организма количество возможных поведенческих ситуаций в принципе неограниченно, то, следова­тельно, одна и та же нервная клетка, мышца, часть какого-либо орга­на или сам орган могут входить в состав нескольких функциональ­ных систем, в которых они будут выполнять разные функции.

Таким образом, при изучении взаимодействия организма со сре­дой единицей анализа выступает целостная, динамически органи­зованная функциональная система.

Типы и уровни сложности ФС. Функциональные системы име­ют разную специализацию. Одни осуществляют дыхание, другие отвечают за движение, третьи за питание и т.п. ФС могут принадле­жать к различным иерархическим уровням и быть разной степе­ни сложности: одни из них свойственны всем особям данного вида (и даже других видов), например, функциональная система соса­ния. Другие индивидуальны, т.е. формируются прижизненно в про­цессе овладения опытом и составляют основу обучения.

Функциональные системы различаются по степени пластич­ности, т.е. по способности менять составляющие ее компоненты. Например, ФС дыхания состоит преимущественно из стабиль­ных (врожденных) структур и поэтому обладает малой пластич­ностью: в акте дыхания, как правило, участвуют одни и те же цен­тральные и периферические компоненты. В то же время ФС, обес­печивающая движение тела, пластична и может достаточно легко перестраивать компонентные взаимосвязи (до чего-то можно дой­ти, добежать, допрыгать, доползти).

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

Важной чертой ФС являются ее индивидуальные и меняющиеся требования к афферентации. Именно количество и качество аффе­рентных импульсаций характеризует степень сложности, произ­вольности или автоматизированности функциональной системы.

Акцептор результатов действия. Необходимой частью ФС яв­ляется акцептор результатов действия — центральный аппарат оцен­ки результатов и параметров еще несовершившегося действия. Та­ким образом, еще до осуществления какого-либо поведенческого акта у живого организма уже имеется представление о нем, свое­образная модель или образ ожидаемого результата. В процессе ре­ального действия от «акцептора» идут эфферентные сигналы к нер­вным и моторным структурам, обеспечивающим достижение не­обходимой цели. Об успешности или неуспешности поведенческо­го акта сигнализирует поступающая в мозг эфферентная импульсация от всех рецепторов, которые регистрируют последователь­ные этапы выполнения конкретного действия (обратная афферентация). Оценка поведенческого акта, как в целом, так и в деталях невозможна без такой точной информации о результатах каждого из действий. Этот механизм является абсолютно необходимым для успешности реализации каждого поведенческого акта. Более того, любой организм немедленно погиб, если бы подобного механизма не существовало.

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

Основные признаки ФС. В заключение приведем следующие признаки функциональной системы, как они были сформулирова­ны П.К.Анохиным:

1) ФС, как правило, является центрально-периферическим об­разованием, становясь, таким образом, конкретным аппаратом са­морегуляции. Она поддерживает свое единство на основе цирку­ляции информации от периферии к центрам и от центров к пери­ферии.

2) Существование любой ФС непременно связано с существо­ванием какого-либо четко очерченного приспособительного эф­фекта. Именно этот конечный эффект определяет то или иное распределение возбуждения и активности по функциональной системе в целом.

3) Еще одним абсолютным признаком ФС является наличие рецепторных аппаратов, оценивающих результаты ее действия. В ря­де случаев они могут быть врожденными, а в других — выработан­ными в процессе жизни.

4) Каждый приспособительный эффект ФС, т.е. результат ка­кого-либо действия, совершаемого организмом, формирует поток обратных афферентаций, достаточно подробно представляющий все наглядные признаки (параметры) полученных результатов. В том случае, когда при подборе наиболее эффективного результата эта обратная афферентация закрепляет наиболее успешное действие, она становится «санкционирующей» (определяющей) афферентацией.

5) Функциональные системы, на основе которых строится при­способительная деятельность новорожденных животных к харак­терным для них экологическим факторам, обладают всеми указан­ными выше чертами и архитектурно оказываются созревшими к мо­менту рождения. Из этого следует, что объединение частей ФС (принцип консолидации) должно стать функционально полноцен­ным на каком-то сроке развития плода еще до момента рождения.

Значение теории ФС для психиологии. Начиная с первых сво­их шагов, теория функциональных систем получила признание со стороны естественнонаучно ориентированной психологии. В наи­более выпуклой форме значение нового этапа в развитии отече­ственной физиологии было сформулировано А.Р. Лурией (1978).

Он считал, что внедрение теории функциональных систем поз­воляет по новому подойти к решению многих проблем в организа­ции физиологических основ поведения и психики. Благодаря теории ФС:

1) произошла замена упрощенного понимания стимула как един­ственного возбудителя поведения более сложными представлениями о факторах, определяющих поведение, с включением в их число мо­делей потребного будущего или образа ожидаемого результата;

2) было сформулировано представление о роли «обратной аф­ферентаций» и ее значении для дальнейшей судьбы выполняемого действия, последнее радикально меняет картину, показывая, что все дальнейшее поведение зависит от успехов выполненного дейст­вия.

3) было введено представление о новом функциональном аппа­рате, осуществляющем сличение исходного образа ожидаемого ре­зультата с эффектом реального действия — «акцептор» результа­тов действия.

Тем самым П.К. Анохин вплотную подошел к анализу физио­логических механизмов принятия решения, ставшему одним из важ­нейших понятий современной психологии. Теория ФС представля­ет образец отказа от тенденции сводить сложнейшие формы пси­хической деятельности к изолированным элементарным физиоло­гическим процессам и попытку создания нового учения о физио­логических основах активных форм психической деятельности.

Однако в отечественной литературе неоднократно отмечалось, что универсальная теория функциональных систем нуждается в кон­кретизации применительно к психологии и требует более содержа­тельной разработки при изучении психики и поведения человека. Весьма основательные шаги в этом направлении были предприня­ты В.Б. Швырковым (1978, 1989), Ю.И. Александровым (1995, 1997,1999). Тем не менее было бы преждевременно утверждать, что теория ФС стала главной исследовательской парадигмой в психо­физиологии.

Подчеркнем, однако, что в современной психологии основные идеи теории функциональной системы П.К. Анохина постепенно находят все большее применение. На ее основе В.М. Русалов пред­ложил новую концепцию темперамента (1989,1991), а В.Д. Шадриков (1994,1997) и В.Н. Дружинин (1990,1998) разрабатывают теорию способностей.

1.4.2. Системный подход к проблеме индивидуальности

Соотношение понятий «индивид», «организм», «личность», «ин­дивидуальность» традиционно относятся к числу наиболее дискус­сионных вопросов психологии. Введение системного подхода по­зволило по-новому подойти к решению этой проблемы, выдвинув на первый план представление об индивидуальности и ее структу­ре. Основные идеи и положения в этом направлении были сформулированы в трудах В.С. Мерлина, Б.Ф. Ломова, К.К. Платонова, И.В. Равич-Щер'бо, В.М. Русалова.

Структура индивидуальности. Изучение структуры индивиду­альности человека с позиций системного подхода диктует необхо­димость рассматривать последнюю как многоуровневую, иерархи­ческую систему» в которой выделяется различное число уровней, относящихся к особенностям человека как организма, индивида и личности.

Например, К.К. Платонов (1986) предлагает выделять следую­щие органически е уровни индивидуальности: сомато-морфологиче-ский, биохимический, физиологический. В психологической сфере он выделяет процессуальную психическую индивидуальность, в извест­ной степени, общую у человека и животных, и содержательную пси­хическую индивидуальность, являющуюся продуктом его взаимодей­ствия с миром. Третий психический уровень — это социально-пси­хологическая индивидуальность, свойственная только человеку.

В наиболее общем виде проблема соотношения индивида, лич­ности и индивидуальности была разработана В.С. Мерлиным (1986). По его представлениям понятия «индивид» (организм) и «личность» включаются в более обобщенное понятие «индивидуальность», которая рассматривается как иерархически упорядоченная сис­тема свойств всех ступеней развития. Данная система охватывает все уровни существования человека от свойств организма: а) био­химических, б) общесоматических, в) свойств нервной системы (нейродинамических) через уровень индивидуальных психических свойств: а) психодинамических (свойства темперамента), б) пси­хических свойств личности к социально-психологическим, инди­видуальным свойствам. Сама интегральная индивидуальность оп­ределяется им как «целостная характеристика индивидуальных свойств человека».

В.С. Мерлин сформулировал ряд принципов изучения инте­гральной индивидуальности:

1. Принцип системности. Индивидуальные свойства должны рас­сматриваться не сами по себе, а в зависимости от интегральной индивидуальности*.

2. Принцип иерархичности, согласно которому низшие уровни обусловливают высшие, и сами изменяются в зависимости от них.

3. Принцип снятия, согласно которому закономерности низших уровней видоизменяются в зависимости от связи с высшими, при­чем при вступлении в связь с высшими уровнями явления низших приобретают новое системное качество.

В.С. Мерлин детально охарактеризовал специфику системно­го подхода к исследованию интегральной индивидуальности. Осо­бое внимание он уделил принципу детерминизма, подчеркивая, что каузальной, причинно-следственной детерминации недостаточно, чтобы объяснить функционирование большой системы, включа­ющей в себя уровни: биохимический, нервной системы, темпера­мента, личности, метаиндивидуальности (личностных статусов).

Различные подходы к структуре индивидуальности приводят к вы­делению разных, нередко достаточно дробных уровней и подуровней. Предметом особой детализации является зона между физиологиче­ским и психологическим уровнями. Так, например, широко принято (хотя и с некоторыми терминологическими различиями) разделение психодинамического и психосодержательного уровней.

Логично считать, что динамические характеристики, т.е. фор­мальные параметры поведения в большей степени должны зависеть от особенностей функционирования нервного субстрата и соответ­ственно в иерархии индивидуальности занимать подчиненное место по отношению к психосодержательному уровню. Наряду с пси­ходинамическим в литературе фигурирует еще один уровень — нейродинамический. Его отделение от психодинамического базирует­ся на представлении о существовании особой категории нервных процессов, не связанных непосредственно с обеспечением психи­ческого. Однако критерии разделения указанных категорий нерв­ных процессов не всегда могут быть использованы при оценке эм­пирических методик, которые применяются для дифференцирован­ной диагностики этих уровней.

Избежать этого, на наш взгляд, можно, выделяя отдельно пси­хофизиологический и психологический уровни. В этом случае нейродинамический и психодинамический уровни фактически входят в психофизиологический, но сфера проявлений последнего шире, поскольку этот уровень характеризует не только формально-ди­намические процессы работы головного мозга и психики, но и ка­чественное своеобразие их протекания.

Межуровневые связи. Описанные выше уровни в структуре ин­дивидуальности существуют в тесном взаимодействии друг с дру­гом. По утверждению В.С. Мерлина между уровнями имеются не только однооднозначные, но и много-многозначные связи, когда каждая характеристика одного уровня связана с многими характе­ристиками другого и наоборот. В свою очередь Б.Ф. Ломов (1984) выдвигает понятие связи на первый план, предлагая рассматри­вать индивидуальность как «систему многомерных и многоуровне­вых связей, охватывающих все совокупности условий и устойчивых факторов индивидуального развития отдельного человека». И это закономерно, поскольку понятие связи является ключевым для си­стемных исследований. Предполагается, что системность объ­екта полнее всего раскрывается через его связи и их типологию.

Изучение межуровневых связей в структуре индивидуально­сти сопряжено с рядом проблем, и среди них, в первую очередь, оп­ределение их направленности и установление причинно-следствен­ных отношений. Одним из широко распространенных в психофи­зиологии исследовательских приемов является установление свя­зей путем вычисления корреляций между физиологическими ха­рактеристиками (например, параметры энцефалограммы) и психо­логическими (например, показатели умственного развития). В этом случае, как правило, говорят о поиске «коррелятов» психических функций и процессов на уровне биоэлектрической активности моз­га. Исследования такого типа настолько распространены, что В.Б. Швырков выделил их в особое направление, назвав его «корреля­тивной» психофизиологией.

Поиск коррелятов в большинстве случаев можно расценивать как своеобразный психофизиологический «пилотаж»: результаты таких исследований, как правило, очерчивают зону для более уг­лубленного поиска. Суть в том, что наличие корреляционной свя­зи не дает основания для установления причинно-следственных от­ношений. Например, наличие значимого коэффициента корреля­ции между показателем интеллекта и параметром ЭЭГ не дает от­вета на вопрос, за счет чего возникает такая связь: интеллект ли оп­ределяет характер энцефалограммы, или наоборот. Для ответа на подобный вопрос требуются иные приемы и способы анализа.

Методологически это решается путем анализа способов организации уровней. Большинство исследователей считают, что уров­ни в структуре индивидуальности организованы иерархически.

Понятие иерархии предусматривает расположение частей или элементов целого в порядке от низшего к высшему. При этом пред­полагается, что каждый вышележащий уровень наделен особыми полномочиями по отношению к нижележащим. Применительно к человеческой индивидуальности такое понимание иерархии требу­ет установления отношений доминирования — подчинения и выде­ления управляющих и управляемых уровней. По этой логике пси­хологический уровень, будучи вышележащим, выступает как упра­вляющий по отношению к процессам, происходящим на нижеле­жащих — психофизиологическом, физиологическом и других уров­нях. Следовательно, в приведенном выше примере именно интел­лект должен определять параметры энцефалограммы.

Однако, возможен и другой альтернативный принцип взаимо­действия уровней — гетерархия, в соответствии с которым, ни за одним из уровней не зафиксирована постоянная роль ведущего и до­пускается коалиционное объединение высших и низших уровней в единую систему действия. При этом считается возможным совме­стное или поочередное управление процессами, происходящими в живой системе на том или ином этапе ее жизнедеятельности. При­менительно к индивидуальности человека это означает, что физио­логический и психологический (а также все другие) уровни дейст­вуют в тесной взаимосвязи, совместно определяя специфические особенности каждого уровня.

Значение системной модели индивидуальности. Несмотря на видимую абстрактность изложенных представлений, они имеют реальное значение для теоретического обоснования психофизиоло­гических исследований и интерпретации результатов. Выше были изложены современные представления о взаимоотношении психи­ческого и физиологического (см.п.1.3). Множество фактов свиде­тельствует о том, что между психическим и соматическим суще­ствуют причинно-следственные связи, которые имеют двухсторон­нюю направленность: психическое влияет на физиологическое и наоборот.

Подобная взаимосвязь приобретает логическую обоснованность в том случае, если рассматривать индивидуальность как систему (включающую физиологический, психологический и другие уров­ни) с гетерархическим типом межуровневого взаимодействия. Толь­ко при таком подходе получают объяснение феномены измене­ния физиологических показателей под влиянием психических из­менений, и напротив, изменения в психике человека под влияни­ем воздействий на его тело. Некоторые из конкретных механиз­мов такого взаимосодействия изучены достаточно хорошо.

Итак, целостность индивидуальности лежит в основе того фа­кта, что любое воздействие (например, прием химического препа­рата, изменение атмосферного давления, шум на улице, неприятные известия и т.п.) хотя бы на один из уровней (биохимический, физио­логический, психологический и др.) неизбежно приводит к откли­кам на всех других уровнях и изменяет текущее состояние организ­ма человека, его психическое состояние, а, возможно, и поведение. Реализация принципа целостности обязывает исследователей рас­сматривать различные аспекты индивидуальности во всем много­образии их взаимосвязей и взаимодействия.

1.4.3. Информационная парадигма

Практически одновременно с внедрением системного подхода в психофизиологию, началась ее интенсивная компьютеризация. Этот процесс имел далеко идущие последствия. Кроме техниче­ских новшеств, выразившихся в возможности резко расширять объ­емы экспериментальных исследований и разнообразить способы статистической обработки данных, она привела к возникновению феномена «компьютерной метафоры».

Значение компьютерной метафоры. Смысл метафоры состо­ит в том, что человек рассматривается как активный преобразова­тель информации, и его главным аналогом считается компьютер. Значение метафоры в изучении психологических и мозговых меха­низмов переработки информации выходит за рамки удачной анало­гии. Фактически она создала новые исходные посылки для изучения этих механизмов, заменив, по образному утверждению одного пси­холога, «представление об энергетическом обмене со средой на представление об информационном обмене». Этот шаг явился весь­ма прогрессивным, поскольку раннее в физиологических исследованиях основной упор делался на изучение энергетического обмена со средой.

Информационная парадигма. Впервые в отечественной психо­логии понятие информации для изучения строения когнитивной сфе­ры и анализа психофизиологической проблемы привлек Л.М. Веккер (1976). Он исходил из того, что психические процессы можно рассматривать как частные формы информации, и считал необхо­димым использовать кибернетический понятийный аппарат для построения единой теории психических процессов. По Веккеру все виды образов — элементарные сенсорные, сенсорно-перцептив­ные, собственно перцептивные и вторичные (представления) — организованы в соответствии с иерархической матрицей частных форм пространственно-временного изоморфизма сигналов по от­ношению к источнику. Инвариантное воспроизведение в сигналах-образах пространственно-временной структуры их объектов и де­лает образы частной формой кодов. Л.М. Веккер полагал, что ин­формационный подход может стать общей концептуальной осно­вой для построения единой теории психических процессов, охваты­вающей разные уровни и формы их организации.

Фундаментальную разработку идеи информационного подхода получили в философских трудах Д.И. Дубровского (1986,1990). Он не ограничивает теоретические аспекты применения информаци­онной парадигмы изучением природы когнитивного функциониро­вания. С его точки зрения информационная парадигма приобре­тает определяющее значение в анализе психофизиологической про­блемы. Он подчеркивает, что понятие информации, условно гово­ря, является двумерным, поскольку фиксирует и содержание ин­формации, и ее кодовую форму. Это дает возможность в едином концептуальном плане отразить как специфику содержания (се­мантические и прагматические аспекты информации), так и свой­ства того материального носителя, в котором воплощена данная ин­формация. Хотя информация не существует вне своего материаль­ного носителя, она всегда выступает в качестве его свойства и не зависит от субстратно-энергетических и пространственно-времен­ных свойств своего носителя. Последнее обстоятельство позво­ляет некоторым исследователям говорить об «информационном сня­тии» психофизиологической проблемы.

Когнитивная психофизиология. Экспериментальное воплоще­ние информационной парадигмы осуществляется в многочисленных исследованиях, выполненных в русле когнитивной психологии, ко­торая изучает закономерности переработки информации челове­ком.

В этой же логике действует направление, именуемое когнитив­ной психофизиологией, предметом исследования которого являют­ся мозговые механизмы переработки информации. Принципиаль­ным является тот факт, что информационный подход позволяет ана­лизировать мозговые процессы и психические явления, т.е. явле­ния двух разных уровней, в едином концептуальном плане.

Как известно, физиология ВНД оперирует такими понятиями, как временная связь, возбуждение, торможение и т.д. Они мало со­вместимы с психологическими категориями (такими, как воспри­ятие, память, мышление). Именно поэтому психофизиологический анализ на основе подобных физиологических понятий малопро­дуктивен. Использование терминов и понятий информационного подхода (например, сенсорный анализ, принятие решения и др.) применительно к физиологическим процессам открывает путь для более содержательной их интерпретации, ориентированной на выявление физиологических механизмов познавательной деятель­ности человека.

Последнее оказалось возможным благодаря появлению новых электрофизиологических методов, в первую очередь, регистрации вызванных и событийно-связанных потенциалов. Эти методы по­зволили вплотную подойти к изучению физиологических механиз­мов отдельных стадий процесса переработки информации: сенсор­ного анализа, мобилизации внимания, формирования образа, извле­чения эталонов памяти, принятия решения и т.д. Изучение времен­ных параметров электрофизиологических реакций на стимулы раз­ного типа и в различающихся условиях впервые сделало возмож­ным хронометрирование, т.е. оценку длительности протекания от­дельных стадий процесса переработки информации непосредствен­но на уровне мозгового субстрата. И как следствие возникла область исследований, получившая названия хронометрия процессов пе­реработки информации.

Наряду с когнитивной психофизиологией возник новый раздел нейробиологии — нейроинформатика. Как и когнитивная психофи­зиология, нейроинформатика фактически представляет собой при­менение компьютерной метафоры для анализа механизмов пере­работки информации в мозге человека и животных. Она опреде­ляется как наука, изучающая теоретические принципы переработ­ки информации в нейронных сетях мозга человека и животных.

1.4.4. Межнейронное взаимодействие и нейронные сети

В соответствие с системным подходом объединения нейронов могут приобретать свойства, которых нет у отдельных нервных кле­ток. Поэтому объединения нейронов и их свойства представляют особый предмет анализа в нейро- и психофизиологии. Так, напри­мер, американский исследователь В. Маункасл (1981) предлагает в качестве своеобразной «единицы» нейрофизиологического обес­печения информационного процесса «элементарный модуль обра­ботки информации» — колонку нейронов, настроенных на опреде­ленный параметр сигнала. Совокупность миниколонок, в каждой из которых представлен определенный параметр сигнала, образу­ют макроколонку, которая соответствует определенному участку внешнего пространства. Таким образом, для каждого участка внеш­него мира осуществляется параллельный анализ свойств предста­вленного там сигнала.

Предполагаемая роль межнейронного взаимодействия настоль­ко значительна, что легла в основу представления об особой функ­циональной единице — «дендроне», который представляет морфо-функциональную основу генерации «психона» — элементарной еди­ницы психического. То и другое образование носит гипотетический характер, и представляет интерес постольку, поскольку отражает настоятельную потребность исследователей мозга в выделении со­поставимых физиологических и психологических единиц анализа.

Нейронная сеть. Важной единицей функциональной активности ЦНС считается элементарная нейронная сеть. Принципы коопе­ративного поведения нейронов в сети предполагают, что совокуп­ность взаимосвязанных элементов обладает большими возмож­ностями функциональных перестроек, т.е. на уровне нейронной се­ти происходит не только преобразование входной информации, но и оптимизация межнейронных отношений, приводящая к реа­лизации требуемых функций информационно-управляющей сис­темы. Одним из первых идею сетевого принципа в организации ней­ронов выдвинул Д.Хебб, позднее появились работы В.Мак-Каллоха и К.Питса, посвященные сетям формальных нейронов.

В отечественной психофизиологии начальным этапом в изуче­нии нервных сетей явились работы Г.И. Полякова (1965), кото­рый с эволюционных позиций охарактеризовал принципы возник­новения и функционирования нейронной сети, выделив элементар­ное координационное устройство как прототип сетевой «единицы».

Типы сетей. В настоящее время сетевой принцип в обеспече­нии процессов переработки информации получает все большее рас­пространение. В основе этого направления лежат идеи о сетях нейроноподобных элементов, объединение которых порождает но­вые системные (эмерджентные) качества, не присущие отдельным элементам этой сети.

По характеру организации в нервной системе чаще всего вы­деляют три типа сетей: иерархические, локальные и дивергент­ные. Первые характеризуются свойствами конвергенции (несколь­ко нейронов одного уровня контактируют с меньшим числом ней­ронов другого уровня) и дивергенции (нейрон нижележащего уров­ня контактирует с большим числом клеток вышележащего уров­ня). Благодаря этому информация может многократно фильтро­ваться и усиливаться. Наиболее характерен такой тип сетей для строения сенсорных и двигательных путей. Сенсорные системы ор­ганизованы по принципу восходящей иерархии: информация посту­пает от низших центров к высшим. Двигательные, напротив, орга­низованы по принципу нисходящей иерархии: из высших корко­вых центров команды поступают к исполнительным элементам (мышцам). Иерархические сети обеспечивают очень точную пере­дачу информации, однако, выключение хотя бы одного звена (на­пример, в результате травмы) приводит к нарушению работы всей сети.

В локальных сетях поток информации удерживается в преде­лах одного иерархического уровня, оказывая на нейроны-мишени возбуждающее или тормозящее действие, что позволяет модулиро­вать поток информации. Таким образом, нейроны локальных сетей действуют как своеобразные фильтры, отбирая и сохраняя нужную информацию. Предполагается, что подобные сети имеются на всех уровнях организации мозга. Сочетание локальных сетей с дивер­гентным или конвергентным типом передачи может расширять или сужать поток информации.

Дивергентные сети характеризуются наличием нейронов, кото­рые, имея один вход, на выходе образуют контакты с множеством других нейронов. Таким путем эти сети могут влиять одновременно на активность множества элементов, которые при этом могут быть связаны с разными иерархическими уровнями. Являясь интегративными по принципу строения, эти сети, по-видимому, выполняют централизованную регуляцию и управление динамикой информаци­онного процесса.

Векторная психофизиология. По мере развития представлений о строении и функционировании сетей разного типа наблюдается интеграция этих исследований и информационного подхода. Приме­ром служит векторная психофизиология — новое направление, ос­нованное на представлениях о векторном кодировании информа­ции в нейронных сетях (Е.Н.Соколов, 1995). Предполагается, что этот подход открывает возможности для интеграции нейронных ме­ханизмов и закономерностей протекания психических процессов в единую непротиворечивую модель. Суть векторного кодирования заключается в следующем: в нейронных сетях внешнему стимулу ставится в соответствие вектор возбуждения — комбинация воз­буждений элементов нейронного ансамбля. При этом ансамблем считается группа нейронов с общим входом, конвергирующая на одном или нескольких нейронах более высокого уровня. Различие между сигналами в нервной системе кодируется абсолютной вели­чиной разности тех векторов возбуждения, которые эти стимулы генерируют. Управление реакциями осуществляется также ком­бинациями возбуждений, генерируемых командными нейронами. На­пример, выполненные в этой логике исследования цветового зрения человека показывают, что воспринимаемый цвет определяется на­правлением фиксированного четырехкомпонентного вектора воз­буждения (Соколов, Измайлов, 1996).

Интенсивное развитие сетевые модели переработки информа­ции получили в нейрокибернетике и так называемом коннекционизме. Высокий уровень абстракции и использование формального ма­тематического аппарата в этих моделях далеко не всегда опира­ется на реальное физиологическое содержание и в целом меняет плоскость анализа, переводя его из системы физиологических по­нятий в систему условных категорий с условными свойствами. Тем не менее исследования в этой области продвигаются весьма успеш­но и порождают такие модели как, например, нейроинтеллект.

1.4.5. Системный подход к решению психофизиологической проблемы

Применение системного подхода к изучению проблемы «мозг -— психика» стали реальностью во второй половине XX века, одна­ко идеи о функциональном единстве мозга и его связи с поведением и психикой появились более 100 лет назад.

История проблемы. Уже в конце прошлого века в основном в русле клинической неврологии, стали высказываться идеи о един­стве функционирования частей мозга и связи этого единства с ум­ственными возможностями человека. Так, например, Ф.Голтс (1881) утверждал, что местоположение ума следует искать во всех частях коры, точнее во всех отделах мозга. Широкую известность получи­ли проведенные в начале века эксперименты К.Лешли и его концеп­ция о структурной организации поведения. По результатам опы­тов на животных и клиническим наблюдениям Лешли сформулиро­вал положение о том, что в коре мозга нет такого поля, которое бы не принимало участия в осуществлении «интеллектуальных функций».

В отечественной науке одним из первых высказал идею систем­ной организации мозга Л.С. Выготский. Еще в 1934 г. он писал: «... функция мозга как целого... представляет собой продукт ин­тегральной деятельности расчлененных, дифференцированных и снова иерархически объединенных между собой функций отдель­ных участков мозга ...» и далее «специфическая функция каждой особой межцентральной системы заключается, прежде всего, в обеспечении совершенно новой продуктивной, а не только тормо­зящей и возбуждающей деятельности низших центров, формы со­знательной деятельности.» (цит. по Л.С. Выготский, 1982, Т.1). Впоследствии эти идеи Л.С. Выготского получили продуктивное развитие в трудах А.Р. Лурии, который создал теорию системной динамической локализации высших психических функций в коре больших полушарий. Эта теория получила прекрасное воплоще­ние в контексте нейропсихологии. Однако, видимо, благодаря сво­ей клинической ориентации теория А.Р. Лурии не получила долж­ного отклика в физиологии ВНД.

Следует также подчеркнуть, что идеи о системном строении моз­говых и психических функций были высказаны Л.С.Выготским, а позднее и А.Р. Лурией в то время, когда в исследованиях мозга безраздельно царила павловская физиология, сосредоточенная на изучении функциональных единиц поведения — рефлексов и их моз­говой организации. Значительно преуспев в познании относитель­но элементарных процессов и функций, господствовавшая фи­зиология столкнулась, однако, с чрезвычайными трудностями, об­ратившись к сложным формам поведения. Тем не менее аспект це­лостности функционирования мозга «отпугивал» большинство фи­зиологов своим якобы «сверхъестественным» содержанием, навя­занным идеями гештальтизма. В результате, как отмечает Н.Ю.Беленков (1980) целостность мозга как предмет исследования надол­го ушла из поля зрения физиологии.

Мозг как система систем. Широкое внедрение системного под­хода в физиологию изменило методологию и логику научных ис­следований. В настоящее время большинство нейрофизиологов счи­тает, что мозг представляет собой «сверхсистему», состоящую из множества систем и сетей взаимосвязанных нервных клеток. Причем выделяется два уровня существования систем (микроуро­вень и макроуровень) и соответственно два типа систем: микро- и макросистемы (Бехтерева, 1999).

Микроуровень представляет совокупность популяций нервных клеток, осуществляющих относительно элементарные функции. Примером микросистемы может служить нейронный модуль — вер­тикально организованная колонка нейронов и их отростков (см. гла­ву 1.4.4). Одинаковые по своим функциям модули объединяются в макросистемы. Микросистемы сопоставимы с отдельными струк­турными образованиями мозга. Например, отдельные зоны коры больших полушарий, имеющие разное клеточное строение (ци-тоархитектонику), представляют разные макросистемы.