Исследования функциональной асимметрии мозга

На первый взгляд две половины человече­ского мозга кажутся зеркальным отражением друг друга. Но при более внимательном рас­смотрении открывается их асимметрия. Не­однократно предпринимались попытки после вскрытия измерить мозг. При этом почти все­гда левое полушарие оказывалось больше пра­вого. Кроме того, в правом полушарии содер­жится много длинных нервных волокон, соеди­няющих далеко расположенные друг от друга участки мозга, а в левом полушарии множество коротких волокон образуют большое количе­ство связей в ограниченном участке.

В 1861 г. французский врач Поль Брока, ис­следуя мозг пациента, страдавшего потерей речи, обнаружил, что в левом полушарии по­врежден участок коры в лобной доле как раз над латеральной бороздой. Эта область извест­на сейчас как зона Брока. Она ответственна за функцию речи. Как мы знаем сегодня, разру­шение аналогичного участка в правом полуша­рии обычно не приводит к нарушениям речи, поскольку зоны, участвующие в понимании речи и обеспечивающие способность писать и пони­мать написанное, обычно также расположены в левом полушарии. Лишь у очень немногих лев­шей речевые центры могут быть расположены в правом полушарии, но у подавляющего их большинства они находятся там же, где и у правшей, — в левом полушарии.

Хотя роль левого полушария в речевой дея­тельности стала известна сравнительно давно, только в последнее время появилась возмож­ность узнать, что же может делать каждое по­лушарие само по себе. Дело в том, что в нор­ме мозг работает как единое целое; информа­ция из одного полушария тут же передается в другое по называющемуся мозолистым телом широкому пучку соединяющих их нервных во­локон. При некоторых формах эпилепсии этот соединительный мост может вызывать пробле­мы из-за того, что судорожная активность од­ного полушария распространяется на другое. Стремясь предотвратить такую генерализацию судорог у некоторых тяжело больных эпилеп­тиков, нейрохирурги стали применять хирурги­ческое рассечение мозолистого тела. Для не­которых пациентов такая операция оказывает­ся удачной и уменьшает судороги. При этом отсутствуют нежелательные последствия: в по­вседневной жизни такие пациенты действуют не хуже людей с соединенными полушариями. Потребовались специальные тесты, чтобы вы­яснить, как разделение двух полушарий влияет на умственную деятельность.

Так, в 1981 г. была вручена нобелевская премия Роджеру Сперри, который одним из первых провел работы по изучению деятельно­сти расщепленного мозга. В одном из его экс­периментов испытуемый (подвергшийся опера­ции по рассечению мозга) находился перед эк­раном, закрывавшим его руки. Испытуемый должен был фиксировать взгляд на пятне в цен­тре экрана, а в левой части экрана на очень ко­роткое время (всего 0,1 с) предъявлялось сло­во «орех».

Зрительный сигнал поступал в правую часть мозга, которая управляет левой стороной тела. Левой рукой испытуемый мог легко выбрать орех из кучи предметов, недоступных наблю­дению. Но он не мог сказать экспериментато­ру, какое слово появлялось на экране, посколь­ку речью управляет левое полушарие, а зри­тельный образ слова «орех» в это полушарие не передавался. Более того, пациент с расщеп­ленным мозгом, видимо, не осознавал, что де­лает его левая рука, когда его спрашивали об этом. Поскольку сенсорный сигнал от левой руки поступает в правое полушарие, левое по­лушарие не получало никакой информации о том, что чувствует или делает левая рука. Вся информация шла в правое полушарие, получив­шее исходный зрительный сигнал слова «орех».

В проведении этого эксперимента важным было то, чтобы слово появлялось на экране не более чем на 0,1 с. Если это продолжается доль­ше, пациент успевает перевести взгляд, и тогда информация попадает и в правое полушарие. Было установлено, что если испытуемый с рас­щепленным мозгом может свободно перево­дить взгляд, информация поступает в оба полуша­рия, и это одна из причин, по которой рассечение мозолистого тела практически не сказывается на повседневной деятельности такого пациента.

 

Ретикулярная формация оказывает заметное влияние на электрическую актив­ность головного мозга, на функциональное состояние коры головного мозга, под­корковых центров, мозжечка и спинного мозга. Она же имеет непосредственное отношение к регуляции основных жизненных процессов: кровообращению и ды­ханию.

Очень часто ретикулярную формацию называют источником активности орга­низма, поскольку формируемые данной структурой нервные импульсы определя­ют работоспособность организма, состояние сна или бодрствования. Необходимо также отметить регулирующую функцию данного образования, поскольку фор­мируемые ретикулярной формацией нервные импульсы отличаются по своей ам­плитуде и частоте, что приводит к периодической смене функционального состо­яния коры головного мозга, которая, в свою очередь, определяет доминирующее функциональное состояние всего организма. Поэтому состояние бодрствования сменяется состоянием сна и наоборот (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Общее строение ретикулярной формации головного мозга человека

Нарушение деятельности ретикулярной формации вызывает нарушение био­ритмов организма. Так, раздражение восходящей части ретикулярной формации оказывает характерную для состояния бодрствования организма реакцию изме­нения электрического сигнала. Постоянное раздражение восходящей части рети­кулярной формации приводит к тому, что у человека нарушается сон, он не может уснуть, организм проявляет повышенную активность. Подобное явление называ­ется десинхронизацией и проявляется в исчезновении медленных колебаний элек­трической активности мозга. В свою очередь, преобладание волн низкой частоты и большой амплитуды вызывает длительный сон.

Существует также мнение, что деятельность ретикулярной формации опреде­ляет характер реагирования на воздействия объектов и явлений внешнего мира. Принято выделять специфическую и неспецифическую реакции организма. В упро­щенном виде специфическая реакция — это обычная ре­акция организма на привыч­ный, или стандартный, раз­дражитель. Суть специфи­ческой реакции заключается в формировании стандарт­ных адаптивных форм реа­гирования на знакомый внешний раздражитель. Не­специфическая реакция — это реакция организма на необычный внешний раздражитель. Необычность может заключаться как в превыше­нии силы обычного раздра­жителя, так и в характере воздействия нового неизвест­ного раздражителя. При этом ответная реакция организма носит ориентировочный характер. Благодаря наличию такого типа реакций орга­низм имеет возможность впоследствии сформировать адекватную адаптивную ре­акцию на новый раздражитель, что сохраняет целостность организма и обеспечи­вает его дальнейшее нормальное функционирование.

 

Имена

Анохин Петр Кузьмич (1898-1974) — известный отече­ственный физиолог. Предложил свое собственное понима­ние подкрепления, отличное от классического (павловского). Он рассматривал подкрепление не как эффект действия бе­зусловного раздражителя, а как афферентный сигнал о са­мой реакции, свидетельствующий о соответствии ожидаемо­му результату (акцептору действия). На этой основе им была разработана теория функциональных систем, которая полу­чила широкую известность во всем мире. Предложенная Анохиным теория способствовала пониманию адаптивных ме­ханизмов живого организма.

 

Таким образом, мы можем констатировать, что нервная система человека вы­полняет функции системы, регулирующей деятельность всего организма. Благо­даря нервной системе человек в состоянии получать информацию о внешней сре­де, анализировать ее и формировать адекватное ситуации поведение, т. е. успешно адаптироваться к изменяющимся условиям внешней среды.

Взаимосвязь психики и мозга человека. В IV в. до н. э. Алкмеон Кротонский сформулировал идею о том, что психические явления тесно связаны с работой мозга. Эту идею поддерживали многие античные ученые, например Гиппократ. Идея взаимосвязи мозга и психики развивалась на протяжении всей истории на­копления психологических знаний, в результате чего появлялись все новые и но­вые ее варианты.

В начале XX в. из двух разных областей знаний — психологии и физиологии — сформировались две новые науки: физиология высшей нервной деятельности и психофизиология. Физиология высшей нервной деятельности изучает органиче­ские процессы, происходящие в головном мозге и вызывающие различные телес­ные реакции. Психофизиология, в свою очередь, исследует анатомо-физиологические основы психики.

Следует сразу напомнить, что более подробно проблемы психофизиологии и основы физиологии высшей нервной деятельности изучаются в рамках курсов психофизиологии и нормальной физиологии. В данном разделе мы рассматрива­ем проблему взаимосвязи мозга и психики с целью общего ознакомления с ней, для того чтобы получить целостное представление о психике человека.

Большой вклад в понимание того, как связана работа мозга и организма чело­века с психическими явлениями и поведением, внес И. М. Сеченов. Позднее его идеи развил И. П. Павлов, открывший явление условно-рефлекторного научения. В наши дни идеи и разработки Павлова послужили основой для создания новых теорий, среди которых выделяются теории и концепции Н. А. Бернштейна, К. Халла, П. К. Анохина, Е. Н. Соколова и др.

И. М. Сеченов полагал, что психические явления входят в любой поведенче­ский акт и сами представляют собой своеобразные сложные рефлексы, т. е. физио­логические явления. По мнению И. П. Павлова, поведение складывается из слож­ных условных рефлексов, образованных в процессе научения. В дальнейшем вы­яснилось, что условный рефлекс — это весьма простое физиологическое явление и не более. Однако, несмотря на то, что после открытия условно-рефлекторного научения были описаны иные пути приобретения живыми существами навыков — импритинг, оперантное обусловливание, викарное научение, идея условного реф­лекса как одного из способов приобретения опыта сохранилась и получила даль­нейшее развитие в работах таких психофизиологов, как Е. Н. Соколов и Ч. И. Из­майлов. Ими было предложено понятие концептуальной рефлекторной дуги, со­стоящей из трех взаимосвязанных, но относительно самостоятельных систем нейронов: афферентной (сенсорного анализатора), эффекторной (исполнитель­ной, отвечающей за органы движения) и модулирующей (управляющей связями между афферентной и эффекторной системами). Первая система нейронов обес­печивает получение и переработку информации, вторая система обеспечивает вы­работку команд и их выполнение, третья система осуществляет обмен информа­цией между первыми двумя.

Наряду с этой теорией существуют и другие, весьма перспективные разработ­ки, касающиеся, с одной стороны, роли психических процессов в управлении по­ведением, а с другой — построения общих моделей регуляции поведения с участи­ем в этом процессе физиологических и психологических явлений. Так, Н. А. Бернштейн считает, что даже самое простое приобретенное движение, не говоря уже о сложной человеческой деятельности и поведении в целом, не может быть вы­полнено без участия психики. Он утверждает, что формирование любого двига­тельного акта есть активная психомоторная реакция. При этом освоение движе­ния осуществляется под воздействием сознания, которое при этом осуществляет определенную сенсорную коррекцию нервной системы, обеспечивающей выпол­нение нового движения. Чем сложнее движение, тем больше требуется корриги­рующих изменений. Когда же движение освоено и доведено до автоматизма, про­цесс управления выходит из поля сознания и превращается в фоновый.

Американский ученый К. Халл рассматривал живой организм как саморегули­руемую систему со специфическими механизмами поведенческой и генетико-биологической регуляции. Эти механизмы большей частью врожденные и служат для поддержания оптимальных условий физического и биохимического равновесия в организме — гомеостаза — и включаются в действие тогда, когда это равновесие нарушено.

П. К. Анохин предложил свою концепцию регуляции поведенческого акта. Эта концепция получила широкое распространение и известна как модель функцио­нальной системы (рис. 4.11). Суть данной концепции заключается в том, что чело­век не может существовать изолированно от окружающего мира. Он постоянно испытывает воздействие определенных факторов внешней среды. Воздействие внешних факторов было названо Анохиным обстановочной афферентацией. Одни воздействия для человека несущественны или даже неосознаваемы, но другие, — как правило, необычные — вызывают у него ответную реакцию. Эта ответная ре­акция носит характер ориентировочной реакции и является стимулом для прояв­ления активности.

Рис. 4.11. Модель функциональной системы (по П. К. Анохину)

 

Все воздействующие на человека объекты и условия деятельности, вне зависи­мости от их значимости, воспринимаются человеком в виде образа. Этот образ соотносится с информацией, хранящейся в памяти, и мотивационными установ­ками человека. Причем процесс сопоставления осуществляется, скорее всего, че­рез сознание, что приводит к возникновению решения и плана поведения.

В центральной нервной системе ожидаемый итог действий представлен в виде своеобразной нервной модели, названной Анохиным акцептором результата дей­ствия. Акцептор результата действия — это цель, на которую направлено действие. При наличии акцептора действия и программы действия, сформулированной со­знанием, начинается непосредственное исполнение действия. При этом включа­ется воля, а также процесс получения информации о выполнении поставленной цели. Информация о результатах действия имеет характер обратной связи (обрат­ной афферентации) и направлена на формирование установки по отношению к вы­полняемому действию. Поскольку информация проходит через эмоциональную сферу, она вызывает определенные эмоции, влияющие на характер установки. Если эмоции носят положительный характер, то действие прекращается. Если эмоции негативны, то в выполнение действия вносятся коррективы.

Теория функциональных систем П. К. Анохина получила широкое распростра­нение вследствие того, что она позволяет приблизиться к решению вопроса о вза­имосвязи физиологических и психологических процессов. Эта теория говорит о том, что психические явления и физиологические процессы играют важную роль в регуляции поведения. Более того, поведение в принципе невозможно без одно­временного участия психических и физиологических процессов.

Существуют и другие подходы к рассмотрению взаимосвязи психики и мозга. Так, А. Р. Лурия предложил выделить анатомически относительно автономные блоки головного мозга, обеспечивающие функционирование психических явле­ний. Первый блок предназначен для поддержания определенного уровня актив­ности. Он включает ретикулярную формацию ствола мозга, глубинные отделы среднего мозга, структуры лимбической системы, медиобазальные отделы коры лобных и височных долей мозга. Второй блок связан с познавательными психи­ческими процессами и предназначен для процессов получения, переработки и хра­нения информации. Данный блок состоит из участков коры головного мозга, ко­торые в основном располагаются в задних и височных отделах больших полуша­рий. Третий блок обеспечивает функции мышления, поведенческой регуляции и самоконтроля. Структуры, входящие в данный блок, находятся в передних отде­лах коры головного мозга.

Данная концепция была выдвинута Лурией в результате анализа результатов проводимых им экспериментальных исследований функциональных и органиче­ских нарушений и заболеваний мозга. Однако следует отметить, что проблема ло­кализации психических функций и явлений в головном мозге интересна сама по себе. В свое время была выдвинута идея о том, что все психические процессы свя­заны с определенными участками мозга, т. е. локализованы. Согласно идее локализационизма, каждая психическая функция может быть «привязана» к определен­ному органическому участку мозга. В результате были созданы детальные карты локализации психических функций в мозге.

Однако спустя определенное время были получены факты, свидетельствую­щие о том, что различные нарушения психических процессов нередко связаны с повреждением одних и тех же мозговых структур, и наоборот, поражение одних и тех же участков в определенных случаях может приводить к различным нарушени­ям. Наличие подобных фактов привело к появлению альтернативной гипотезы — антилокализационизма,— утверждающей, что работа отдельных психических функ­ций связана с деятельностью всего мозга. С точки зрения данной гипотезы между различными участками мозга сложились определенные связи, обеспечивающие функ­ционирование определенных психических процессов. Но и эта концепция не смог­ла объяснить многих нарушений работы мозга, которые говорят в пользу локализационизма. Так, нарушение затылочных отделов коры головного мозга приводит к поражению зрения, а височных долей больших полушарий — к нарушению речи.

Проблема локализационизма-антилокализационизма не решена до сих пор. Можно с полной уверенностью утверждать, что организация структур мозга и вза­имосвязь между отдельными участками мозга значительно сложнее и многогран­нее, чем имеющаяся в настоящее время информация об особенностях функциони­рования центральной нервной системы. Можно также говорить о том, что суще­ствуют участки мозга, которые непосредственно связаны с определенными органами чувств и движения, а также реализацией способностей, присущих чело­веку (например, речи). Однако вполне вероятно, что эти участки в определенной мере взаимосвязаны с другими отделами мозга, которые обеспечивают реализа­цию того ли иного психического процесса в полном объеме.

Психофизиологическая проблема в психологии. Рассматривая вопросы взаи­мосвязи психики и мозга, мы не можем не познакомиться с так называемой психо­физиологической проблемой.

Говоря о естественнонаучных основах психики, мы сегодня не сомневаемся в том, что между психикой и мозгом существует определенная взаимосвязь. Од­нако и в наши дни продолжает обсуждаться проблема, известная с конца XIX в. как психофизиологическая. Она является самостоятельной проблемой психоло­гии и носит не конкретно-научный, а методологический характер. Она имеет от­ношение к решению ряда фундаментальных методологических вопросов, таких как предмет психологии, способы научного объяснения в психологии и др.

В чем суть этой проблемы? Формально она может быть выражена в виде вопро­са: как соотносятся физиологические и психические процессы? На данный вопрос есть два основных ответа. Первый в наивной форме был изложен Р. Декартом, считавшим, что в головном мозге имеется шишковидная железа, через которую душа воздействует на животных духов, а животные духи на душу. Или, другими словами, психическое и физиологическое находятся в постоянном взаимодей­ствии и оказывают влияние друг на друга. Подобный подход получил название принципа психофизиологического взаимодействия.

Второе решение известно как принцип психофизиологического параллелизма. Суть его состоит в утверждении невозможности причинного взаимодействия меж­ду психическими и физиологическими процессами.

На первый взгляд истинность первого подхода, заключающегося в утвержде­нии психофизиологического взаимодействия, не вызывает сомнения. Мы можем привести множество примеров воздействия физиологических процессов мозга на психику и психики на физиологию. Все же, несмотря на очевидность фактов психо­физиологического взаимодействия, существует ряд серьезных возражений про­тив этого подхода. Одно из них заключается в отрицании фундаментального зако­на природы — закона сохранения энергии. Если бы материальные процессы, какими являются физиологические процессы, вызывались психической (идеальной) при­чиной, то это означало бы возникновение энергии из ничего, поскольку психиче­ское не является материальным. С другой стороны, если бы физиологические (ма­териальные) процессы порождали психические явления, то мы столкнулись бы с абсурдом другого рода — энергия исчезает.

Конечно, на это можно возразить, что закон сохранения энергии не совсем кор­ректен, но в природе мы вряд ли найдем другие примеры нарушения этого закона. Можно говорить о существовании специфической «психической» энергии, но в этом случае снова необходимо дать объяснение механизмам превращения материаль­ной энергии в некую «нематериальную». И наконец, можно говорить о том, что все психические явления материальны по своей сути, т. е. являются физиологи­ческими процессами. Тогда процесс взаимодействия души и тела есть процесс вза­имодействия материального с материальным. Но в этом случае можно договорить­ся до полного абсурда. Например, если я поднял руку, то это есть акт сознания и одновременно мозговой физиологический процесс. Если я после этого захочу ею ударить кого-либо (например, своего собеседника), то этот процесс может перей­ти в моторные центры. Однако если нравственные соображения заставят меня воз­держаться от этого, то это означает, что нравственные соображения — это тоже материальный процесс.

Вместе с тем, несмотря на все рассуждения, приведенные в качестве доказатель­ства материальной природы психического, необходимо согласиться с существова­нием двух явлений — субъективных (прежде всего фактов сознания) и объектив­ных (биохимических, электрических и других явлений в мозге человека). Вполне естественно было бы предположить, что эти явления соответствуют друг другу. Но если мы соглашаемся с этими утверждениями, то мы переходим на сторону другого принципа — принципа психофизиологического параллелизма, утвержда­ющего о невозможности взаимодействия идеальных и материальных процессов.

Следует отметить, что существует несколько течений параллелизма. Это дуа­листический параллелизм, исходящий из признания самостоятельной сущности духовного и материального начала, и монистический параллелизм, который ви­дит все психические и физиологические явления как две стороны одного процес­са. Главное, что их объединяет, — это утверждение, что психические и физиологи­ческие процессы протекают параллельно и независимо друг от друга. То, что про­исходит в сознании, соответствует тому, что происходит в мозге, и наоборот, но эти процессы не зависят друг от друга.

Мы могли бы согласиться с данным утверждением, если бы рассуждения в дан­ном направлении постоянно не заканчивались отрицанием существования психиче­ского. Например, независимый от психического мозговой процесс чаще всего за­пускается толчком извне: внешняя энергия (световые лучи, звуковые волны и т. д.) трансформируется в физиологический процесс, который преобразуется в проводящих путях и центрах, принимает форму реакций, действий, поведенчес­ких актов. Наряду с этим, никак не влияя на него, развертываются события в со­знательном плане — образы, желания, намерения. При этом психический процесс никак не влияет на физиологические процессы, в том числе и поведенческие реак­ции. Следовательно, если физиологический процесс не зависит от психического, то всю жизнедеятельность человека можно описать в понятиях физиологии. В этом случае психика становится эпифеноменом — побочным явлением.

Таким образом, оба рассматриваемых нами подхода оказываются не в состоя­нии решить психофизиологическую проблему. Поэтому единого методологиче­ского подхода к исследованию проблем психологии не существует. С каких пози­ций будем исходить мы, рассматривая психические явления?

Из вышеизложенного следует, что существует тесная связь между психиче­скими и физиологическими процессами. Поэтому, рассматривая психические яв­ления, мы будем всегда помнить о том, что они находятся в тесном взаимодей­ствии с физиологическими процессами, что они, вероятнее всего, обусловливают друг друга. При этом мозг человека является тем материальным «субстратом», который обеспечивает возможность функционирования психических явлений и процессов. Поэтому психические и физиологические процессы взаимосвязаны и взаимообусловливают поведение человека.