Физиологические механизмы образования рефлексов. Их структурно– функциональная основа. Развитие представления И.П. Павлова о механизме ф

Голицынский пограничный институт ФСБ РФ

   Центр образовательной деятельности 
 

   отделение психологии 
 

   Реферат

   по  предмету «Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем»

       тема: «Физиологические механизмы образования рефлексов. Их структурно– функциональная основа. Развитие представления И.П. Павлова о механизме формирования временных связей» 
 

Работу  выполнила студентка 2 курса

группы  П-101 «а»

Павлова А.А. 

   Научный руководитель

   Киселев И.И. 
 
 
 
 
 
 

   Голицыно-2010

       Содержание 

Введение……………………………………………………………………………………..3

1. Функциональные основы замыкания временной связи……………………….4
2. Доминанта и условный рефлекс………………………………………………..10

Заключение…………………………………………………………………………………21

Список  используемой литературы……………………………………………………….22 
 
 
 

        Введение 

       Постоянную («жесткую») связь внешних агентов с ответной деятельностью организма обеспечивают безусловные рефлексы, а временную («пластичную», инвариантную) — условные рефлексы. Именно хроничность условных рефлексов, способность их к долговременному сохранению в памяти, а также свойство «изменчивости» (перестройки) условных рефлексов в зависимости от среды, ситуации лежит в основе индивидуального приспособления, накопления индивидуального опыта, научения, «знаний»¹.

       Физиологическую основу условного рефлекса составляет процесс замыкания временной связи. Временная (условная) связь — это совокупность нейрофизиологических, биохимических и ультраструктурных изменений мозга, возникающих в процессе сочетания условного и безусловного раздражителей и формирующих определенные взаимоотношения между различными мозговыми образованиями. Механизм памяти фиксирует эти взаимоотношения, обеспечивая их удержание и воспроизведение.

       Многочисленные  исследования посвящены изучению локализации  условной связи, роли различных структур и состояний мозга в осуществлении условнорефлекторного поведения, изучению основных закономерностей и механизмов интегративной деятельности мозга. Наряду с традиционными направлениями в последние годы благодаря широкому использованию микроэлектродной техники, позволяющей исследовать деятельность мозга на уровне отдельных нервных клеток, возник новый класс задач. Актуальным стало изучение характера межнейронного взаимодействия интегративных свойств отдельной нервной клетки и субклеточно-молекулярных механизмов пластичности, составляющих основу сохранения и специфичности образования временной (условной) связи. 

1. Функциональные  основы замыкания временной связи

       И.П. Павлов считал, что замыкание временных  связей происходит в коре больших  полушарий головного мозга между тем пунктом, который воспринимает условный раздражитель, и корковым представительством безусловного рефлекса. Каждый условный сигнал поступает в корковый конец анализатора, в проекционную зону, соответствующую модальности стимула. Каждый безусловный раздражитель, центр которого расположен в подкорковых структурах, имеет свое представительство в коре больших полушарий мозга.

       Э.А. Асратян², изучая безусловные рефлексы нормальных и декортицированных животных, пришел к выводу, что центральная часть дуги безусловного рефлекса не однолинейна, проходит не через один какой-нибудь уровень мозга, а имеет многоуровневую структуру, т. е. центральная часть дуги безусловного рефлекса состоит из многих ветвей, которые проходят через различные уровни центральной нервной системы, спинной мозг, продолговатый мозг, стволовые отделы и т. д. Наивысшая часть дуги проходит через кору большого мозга, является корковым представительством данного безусловного рефлекса и олицетворяет кортиколизацию соответствующей функции. Далее Э.А. Асратян предположил, что если сигнальный и подкрепляющий раздражители вызывают собственные безусловные рефлексы, то они и составляют нейросубстрат условного рефлекса³. Действительно, условный раздражитель не является абсолютно индифферентным, поскольку он сам вызывает определенную безусловно-рефлекторную реакцию — ориентировочную, а при значительной силе этот «индифферентный» раздражитель вызывает безусловные оборонительные, висцеральные и соматические реакции. Дуга ориентировочного (безусловного) рефлекса также имеет многоэтажную структуру со своим корковым представительством в виде корковой «ветви» дуги рефлекса. Говоря о подкреплении, о безусловных раздражителях, следует иметь в виду, что в механизме замыкания участвуют не они как таковые, а вызываемые этими факторами безусловные рефлексы и соответствующие им нейрофизиологические и нейрохимические процессы на всех уровнях ЦНС. Следовательно, при сочетании индифферентного (светового) раздражителя с безусловно-рефлекторным (пищевым), подкрепляющим рефлексом образуется временная связь между корковыми (и подкорковыми) ветвями двух безусловных рефлексов (ориентировочного и подкрепляющего), т. е. образование условного рефлекса — это синтез двух (или нескольких) различных безусловных рефлексов (Э.А. Асратян). В процессе формирования условного рефлекса в корковых проекциях сигнального и подкрепляющего раздражителей происходит функциональная перестройка. Постепенно сигнальный стимул начинает вызывать несвойственную ему ранее условную реакцию, в то же время изменяется его «собственная» безусловно-рефлекторная реакция. Закономерным оказалось то, что по мере сочетания сигнального раздражителя с подкреплением, с одной стороны, имеет место понижение порога (сенситизация) условного ответа, а с другой — повышается порог «собственной» безусловной реакции, т. е. реакции, вызываемой до обучения условным стимулом. Проявления «собственной» безусловной реакции и вырабатываемой условной реакции часто демонстрируют реципрокные между собой взаимоотношения: когда хорошо выражена «собственная» реакция, не проявляется условная реакция и наоборот.

       Таким образом, «собственное» эффекторное  выражение условного раздражителя в процессе обучения угасает (в результате внутреннего торможения), в то же время в эфферентной части дуги подкрепляющего раздражителя возбудимость возрастает и условный стимул становится эффективным для запуска несвойственной ему ранее эффекторной реакции. Об изменении возбудимости в корковом представительстве сигнального раздражителя говорят, например, факты, полученные в опытах с эпилепсией на крысах. Так, сильный звуковой сигнал, вызывающий у крыс эпилептические припадки, может превратиться в условный сигнал пищевой реакции. Интересно отметить, что с приобретением звуковым раздражителем нового сигнального значения количество эпилептических припадков, вызываемых им (без подкрепления), значительно снижалось. Повышение возбудимости слухового анализатора было получено в опытах на людях путем систематического применения слабых по интенсивности звуковых раздражителей в одной и той же обстановке.

       Следовательно, по мере образования ассоциативной  связи порог восприятия условного  сигнала понижается, т. е. повышается возбудимость афферентной части  безусловно-рефлекторной дуги первого из сочетаемых раздражителей; параллельно этому повышается возбудимость в корковом представительстве подкрепляющего раздражителя и его эфферентной части безусловно-рефлекторной дуги.

       Для проверки гипотезы Э.А. Асратяна о структуре  условного рефлекса как процесса синтеза безусловных рефлексов  было применено сочетание не типичного индифферентного раздражителя с безусловным, как это обычно делается, а попарное сочетание между собой двух типичных безусловных рефлексов: пища, локальное электрораздражение кожи, вдувание струйки воздуха в глаз (мигательный рефлекс), локальное термораздражение (местный сосудисто-двигательный рефлекс) и др. Иначе говоря, применялись раздражители, каждый из которых вызывает специфический безусловный рефлекс, объективно наблюдаемый и регистрируемый графически. При сочетании таких раздражителей вырабатываются условные рефлексы с двусторонней временной связью, причем каждый из пары сочетаемых раздражителей становится условным сигналом для рефлекса партнерного раздражителя, т. е. вызывает его эффекторное выражение. Таким образом, было установлено, что возбуждение одного рефлекса тонически меняет (модулирует) исходный функциональный фон другого рефлекса. Под влиянием внутреннего торможения с центра безусловного рефлекса затормаживается его среднее звено, в результате редуцируется его специфическая эфферентная реакция, а воспринимающие элементы сигнального раздражителя остаются свободными для замыкания с вновь образуемыми рефлексами.

       Образование условных рефлексов с прямыми  и обратными связями является общей закономерностью «переключения» в высшей нервной деятельности. Принцип переключения имеет место не только в деятельности коры головного мозга, но и здесь он достигает высшего уровня развития и делает деятельность коры более лабильной и разнообразной, более подвижной и гибкой. В «переключательной» функции коры участвуют тонические (настроечные, подготовительные) и фазические (завершающие, командные, исполнительные) механизмы. Под влиянием различных факторов кора способна в широких пределах варьировать свое «функциональное» состояние и создавать разные картины распределения внутрицентральных путей и тем самым наилучшим образом предуготовиться к экстренному (фазному) ответу, соответствующему текущей ситуации⁴. Все эти свойства коры больших полушарий обеспечивают ей способность контролировать и регулировать функциональное состояние мозга, а также свое собственное в зависимости от внешней и внутренней стимульной программы.

       Благодаря свойству условнорефлекторного «переключения» один и тот же раздражитель в зависимости  от обстановки опыта может приобретать  два или более различных сигнальных значения, каждое из которых проявляется в адекватной ему ситуации. Например, звонок в одной камере может служить для животного сигналом оборонительного рефлекса, а в другой — сигналом пищевой реакции. Предъявление двух близких раздражителей (сильный и слабый гудки) в разное время дня может привести к условнорефлекторной дифференцировке этих стимулов. Так, в утренних опытах сильный гудок закреплялся как условный положительный стимул, слабый — отрицательный, а в дневных опытах менялось сигнальное значение обоих стимулов на обратное подкрепляющее значение.

       Прямые  и обратные условные связи могут  быть близки по силе стойкости, возбудимости и другим свойствам, но могут также  значительно отличаться друг от друга  по этим показателям. Двусторонняя временная связь между кортикальными «пунктами» условного и безусловного подкрепления может служить субстратом для взаимодействия между этими «пунктами», для их взаимного тонизирующего влияния друг на друга и взаимной однонастроенности, для циркуляции возбуждения между ними и других взаимодействий. Основываясь на своих наблюдениях, И.П. Павлов пришел к заключению, что образование временных связей есть функция деятельного состояния коры больших полушарий и бодрого состояния животного. Систематически исследуя механизмы регуляции тонуса коры мозга, П.К. Купалов в 1963 г. выдвинул концепцию укороченных условных рефлексов. С помощью условнорефлекторной пищевой методики П.К. Купаловым была обнаружена зависимость величины условного (пищевого) ответа (на звук и свет) от уровня интенсивности общей освещенности камеры. При изменении условий эксперимента (изменения освещенности) величина условной реакции в течение некоторого времени соответствовала прежним условиям опыта. Уже в этих экспериментах было показано, что такого рода эффекты связаны с тоническими изменениями возбудимости коры; т. е. в основе воспроизведения условного ответа в новых условиях лежит ранее сформированный центральный тонус (или функциональное состояние нервных центров). По предположению П.К. Купалова, регуляция нервных центров при изменении условий происходит по типу укороченных условных рефлексов, т. е. тонических рефлексов, не имеющих обычного завершающего эффекторного конца, а создающих лишь определенное состояние нервных центров в процессе определенной условнорефлекторной деятельности. Обобщая итоги исследований, П.К. Купалов выделил два механизма, участвующих в условнорефлекторной деятельности: первый, настроечный, регулирующий общий тонус и создающий определенный уровень возбудимости и работоспособности нервных центров; второй, запускающий процессы, которые осуществляют ту или иную условную реакцию. Концепция укороченных условных рефлексов П.К. Купалова получила в работах Ю. Конорского важное дополнение о роли мотивации (подготовительных драйв-рефлексов) в деятельности мозга. Ю. Конорским⁵ была исследована и подробно обоснована зависимость величины условных рефлексов от степени общей и специфической активации мозга. Выделив два вида деятельности — подготовительную и исполнительную, Ю. Конорский рассматривает подготовительную деятельность, регулируемую драйвом, мотивацией, как носитель тонического поддержания эффективности раздражителя, вызывающего безусловный рефлекс. Экспериментальная (фоновая) обстановка, по его мнению, служит условным сигналом (обстановочной афферентацией), которая адресуется к системе драйва. В то же время спорадически предъявляемый условный стимул, предшествуя безусловному подкреплению, связан с исполнительным (фазным) рефлексом. Ю. Конорский делает важный вывод, что в процессе выработки условного рефлекса формируется связь условного стимула и всей внешней ситуации с безусловным драйв-рефлексом (мотивацией), помимо зтого устанавливается связь между условным сигналом и исполнительным рефлексом. Таким образом, на тонус головного мозга оказывают влияние не только внешние индифферентные раздражители, но и внутренние мотивационные механизмы. Значение исследования тонической рефлекторной деятельности состоит в том, что функцию тонического механизма связывают с рядом таких показателей, как характер динамики выработки условного рефлекса, скрытый  период  условной  реакции,  значительно  превышающий  время,  необходимое  для распространения возбуждения по рефлекторной дуге, усиление условной реакции, а также эффекты выпадения (внутреннее торможение) упроченной условной реакции на отдельные условные стимулы при наличии чрезмерно высокой мотивации и др. В исследованиях Б.И. Котляра⁶ по переключению условных рефлексов, где постоянным фактором была обстановка, в которой предъявляли один и тот же условный сигнал, а отличия заключались лишь в свойствах подкрепления, было показано, что даже однократное применение в качестве переключателей (пищи или электрокожного раздражителя), сигнализировавших о переходе к новой условнорефлекторной ситуации, меняло мотивационный статус животного. Этот процесс проявлялся в перестройке нейронной активности проекционных областей коры, гиппокампа, гипоталамуса, ассоциативной коры и ряда других. Активность нейронов проявлялась в виде изменения тонической (фоновой) активности и появления нового ответа на сигнал⁷. Отсюда следует, что мотивационное возбуждение, на котором базируется конкретный условный рефлекс, оказывает значительный вклад в формирование уровня тонической активности и условного ответа нейронов, участвующих в реализации условного рефлекса. Тонический регуляторный механизм определяет «предстартовый» уровень функционирования мозга. После достижения качественно специфического для каждого рефлекса состояния различных отделов мозга и избирательного повышения возбудимости в афферентных путях условного раздражителя и эфферентных путях подкрепляющего рефлекса в ответ на условный сигнал происходит запуск условного ответа. Формирующийся специфический уровень центрального тонуса и предопределяет выбор программы условнорефлекторного поведения. 

2. Доминанта и условный рефлекс

       Термин  и понятие доминанты как основного  принципа координации рефлекторной деятельности мозга были впервые  даны в 1923 г. A.A. Ухтомским⁸. Доминанта в физиологии — это «временно господствующий рефлекс», которым направляется работа нервных центров в данный момент. Наличие доминанты создает повышенную готовность организма реагировать так, а не иначе, ориентирует организм на поиск тех ситуаций (тех раздражителей), по отношению к которым данная доминанта наиболее адекватна. A.A. Ухтомский выдвинул представление об «устойчивом очаге повышенной возбудимости» нервных центров, создающих скрытую готовность организма к определенному виду деятельности при одновременном торможении посторонних рефлекторных актов.

       Доминанта представляет собой функциональное объединение нервных центров, состоящее  из относительно подвижного коркового  компонента и субкортикальных, вегетативных и гуморальных компонентов. Говоря о «доминантном очаге», следует иметь  в виду констелляцию Ухтомского, представляющую собой «физиологическую систему», образующуюся в ходе текущей деятельности организма на всех этажах центральной нервной системы, в разных ее участках, но с первичным фокусом возбуждения в одном из отделов и с переменным значением функций отдельных компонентов констелляции⁹.

       A.A. Ухтомский¹⁰ первый обратил внимание на то, что доминанта есть общий принцип работы центральной нервной системы и что она определяет освобождение организма от побочной деятельности во имя достижения наиболее важных для организма целей. Понимая, что нормальная рефлекторная деятельность организма представляет собой сложное явление, что доминирует не «центр», не «очаг», а сложная система рефлексов, A.A. Ухтомский писал, что доминанта по всем данным «есть комплекс определенных симптомов во всем организме», проявляющийся и в мышечной, и в секреторной, и в сосудистой деятельности. Она представляется как определенная констелляция центров с повышенной возбудимостью в разнообразных этажах центральной нервной системы. Центры, входящие в состав доминирующей функциональной констелляции, характеризуются: 1) повышенной возбудимостью; 2) стойкостью, инертностью возбуждения; 3) способностью к суммированию возбуждения и 4) сопряженно тормозящим действием на другие центры, не входящие в состав данной констелляции. Рассматривая процесс превращения доминанты из симптомокомплекса в общий механизм условнорефлекторной деятельности и поведения организма, A.A. Ухтомский подчеркивал; что морфологически разбросанные нервные центры не просто связаны в определенные констелляции, а функционально объединены единством действий. В процессе развития формирования условного рефлекса отмечаются определенные ступени и фазы, развертывающиеся во времени в определенных структурах центральной нервной системы и имеющие свои пространственно-временные параметры. Но это не означает, что в процессе выработки условного рефлекса должны непременно прослеживаться все классические фазы его развития. Например, при «экстремальных» условиях ассоциативная связь образуется при одном двух сочетаниях, в результате чего условные связи могут сохраняться длительное время, если не всю жизнь. B.C. Русинов¹¹ считает, что механизмы условнорефлекторной деятельности, формирования новой условной связи часто протекают как единый процесс, включающий различные ступени развития. Такими ступенями являются простой суммационный рефлекс, сложный суммационный рефлекс — доминанта и, наконец, условный рефлекс, который сам по себе может быть сложным в различной степени. Все три процесса рассматриваются как генетически взаимосвязанные, но неидентичные. «Доминанта "проходит" сначала суммационный рефлекс, прежде чем стать доминантой. Условный рефлекс является доминантой, прежде чем стать условным рефлексом. Такова схема соотношений нейрофизиологических механизмов доминанты и условного рефлекса», — пишет B.C. Русинов¹².