Нейрофизиологические корреляты сознания и речи

3.2 Электрическая активность  мозга человека. Электрические  корреляты сознания.

Электрическая активность мозга может быть физиологической  основой осознаваемого жизненного опыта, но может и не иметь отношения  к таковому. По данным современной  нейрофизиологии мозга, поведенческие  и электрофизиологические проявления в деятельности мозга человека в  цикле сон—бодрствование коррелируют  с тремя главными состояниями  сознания: бодрствование, быстрое движение глаз и медленные волны сна. Состояние  сознания во время бодрствования  и быстрых движений глаз характеризуется  десинхронизацией ЭЭГ мозга человека, а в стадии медленных волн сна  — электрической синхронизацией мозга. Однако в у-диапазоне ЭЭГ (35—45 Гц) у человека синхронизация электрической  активности мозга имеет место  как при бодрствовании, так и  при быстрых движениях глаз. Электрофизиологическими коррелятами сознания при этих состояниях являются сенсорные вызванные потенциалы в сенсомоторных областях коры и огромное разнообразие «когнитивных» потенциалов (потенциалы готовности), возникающих в различных участках двигательных полей коры головного мозга примерно за 1 с до начала выполнения движения. Поэтому все осознаваемые человеком познавательные процессы имеют определенные электрические корреляты. [27] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава IV Функциональные и структурные предпосылки сознания

4.1 Структуры мозга, участвующие в процессе сознания.

В процессах  сознательного восприятия участвуют  корковые проекции органов чувств. Во время хирургических операций на мозге, проводимых под местной  анестезией, при прямой электрической  стимуляции различных зон коры можно  вызвать сознательные ощущения и  воспоминания о прошлых событиях, не активируя афферентные пути. Например, если раздражению подвергается область  кисти руки в корковой проекции (зона S, по Бродману), человек ощущает “прикосновение”  к кисти руки; раздражение проекционных зон глаза приводит к ощущению вспышки света; раздражение височных областей коры вызывает цепь воспоминаний, в первую очередь, слуховых - музыкальных  фрагментов, ритмов, знакомых и незнакомых мелодий.

Участие сенсорной коры является необходимым, но недостаточным условием для проявления сознательного восприятия, определяемого  человеком как ощущение, образ  предмета, явления или события. В  условиях сна или наркоза, вызванные  сенсорной стимуляцией, корковые потенциалы регистрируются, но сознательное восприятие стимулов отсутствует. Для того, чтобы  стимул был осознан, необходим приток активирующих воздействий из ретикулярной формации в кору мозга. Повреждение  верхней части ствола мозга, включающей ретикулярную формацию, приводит к  стойкой потере сознания. Следовательно, активность ретикулярной формации регулирует состояние сознания.

Для сознательного  восприятия внешних раздражителей  необходимо участие как минимум  двух потоков возбуждения в неокортексе - активации специфической сенсорной  проекции и активации неспецифической  системы ретикулярной формации. Информация о физических параметрах объекта  восприятия передается по специфической  сенсорной системе, неспецифическая  активация определяет уровень бодрствования. Эмоциональная окраска восприятия зависит от активности лимбической системы, в которую поступают сенсорные сигналы по нескольким параллельным путям.

Связи лимбической системы с верховным  центром регуляторных функций и  эндокринной гормональной системы - гипоталамусом, являются основой включения  непроизвольных бессознательных рефлекторных реакций в процесс сознательного  восприятия. Например, в минуты опасности  сложные двигательные действия сопровождаются учащением пульса, потоотделением и  т.д. Эфферентное звено сознательного  восприятия - действие, которое можно  разделить на две категории - приближения  и избегания. В движении проявляются  все факторы, составляющие поведение  человека, - осознанное восприятие сигналов и ситуации, мотивация к действию и рефлекторные реакции. Результатом  той или иной ситуации может быть и бездействие человека. В основе бездействия лежат те же процессы, что и в основе действия.

Представление о нервном субстрате сознания базируется на некоторых фактах, известных  из нейрофизиологии. Кора головного  мозга человека - самая сложная  по структуре и функциям система, наиболее поздно развившаяся в эволюции животного мира. Сознание, как способность  к абстрактному заключению о мире и о себе, к разделению всего  на “Я” и “не Я”, может быть соотнесено с сочетанной функцией коры головного мозга и систем ее активации. Кора головного мозга дифференцируется горизонтально, на слои, и вертикально. Вертикально связанные нейроны  всех слоев коры образуют ансамбли - колонки Маунткасла, в состав одной колонки входит приблизительно 100 нейронов. Несколько вертикальных ансамблей объединяются в единую крупную модульную колонку. Модульные колонки получают и перерабатывают большой объем информации. Они функционируют в составе обширных петель, по которым информация из модулей в виде импульсных потоков и медленных колебаний потенциалов передается к определенным корковым и подкорковым зонам. Многократное поступление информации в корковые модули и ее циркуляция в замкнутых цепях обеспечивает электрические и химические изменения в нейронах и синапсах, необходимые для организации долговременной памяти. Переработка информации происходит в параллельных каналах (нейронных цепях, модулях). Обширные связи различных областей мозга между собой условно делятся на закрепленные, запрограммированные генетически и развивающиеся в результате сенсорного притока и моторного опыта. В результате, в мозге, помимо жестко закрепленных, организуются “распределенные” системы получения и обработки информации, системы, участвующие в обучении. Любой модуль может входить в любую систему обработки информации.

Распределенные  системы мозга располагают полной информацией - как поступающей из внешнего мира, так и сигнализирующей  о внутренних состояниях организма (память, эмоции, потребности и т.д.). Сравнение “внутренних” данных, сохраняемых  в нервной системе, текущего состояния  последней, с информацией об окружающем мире, составляет предполагаемую основу сознания. Точка зрения на описанную  “голографическую” основу сознания нуждается в дальнейшем уточнении.  [1] 

4.2 Нейрофизиологические основы сознания

     Зона  локальной активации имеет вид  светлого пятна на темном фоне. Современным аналогом представлений Павлова можно считать теорию "прожектора" (Crick). Решающая роль в ней отводится таламусу, именно он направляет поток возбуждения в кору больших полушарий. Причем процесс осуществляется таким образом, что в каждый данный момент времени только один из таламических центров находится в состоянии возбуждения, достаточном для создания в коре зоны повышенной возбудимости. Период такой высокой возбудимости длится около 100 мс, а затем усиленный неспецифическим таламическим возбуждением приток импульсов поступает к другому отделу коры. Область наиболее мощной импульсации создает центр внимания, а благодаря постоянным перемещениям потока возбуждения по другим участкам коры, становится возможным их объединение в единую систему.

4.3 Функциональные предпосылки сознания

   Относительно  функциональных предпосылок сознания человека (т. е. активности нейронов, лежащей в основе его сознания) в настоящий момент можно высказать лишь крайне примитивные и в целом совершенно неудовлетворительные положения. Очевидно, для сознания необходим некий промежуточный уровень активности ЦНС. Этот уровень проявляется, например, в виде десинхронизированной ЭЭГ при бодрствовании. Слишком низкая нейронная активность (например, при наркозе или в состоянии комы) несовместима с сознанием.

   С другой стороны, сознание невозможно и  при чрезмерной активности нейронов - например, при эпилептических припадках  или электрическом шоке. Можно  полагать также, что сознание формируется  только в результате взаимодействия между структурами коры и подкорки, и ни одна из этих структур сама по себе не может породить сознание.

   Возможно, ключевую роль в поддержании состояния  сознания играет восходящая активирующая ретикулярная система (ВАРС). Такое  предположение основано на значении ВАРС в регуляции цикла сон  – бодрствование.

     Новые важные данные о структурных основах сознания были получены в опытах Р. Сперри и его сотрудников. У больных, с целью облегчить или хотя бы ограничить не поддающиеся консервативному лечению эпилептические припадки, было произведено рассечение мозолистого тела и передней спайки. После рассечения комиссуральных связей двух полушарий у таких больных каждое полушарие функционирует самостоятельно, получая информацию только справа или слева. У них в каждое полушарие поступает только половина зрительной информации: в левое полушарие — от правой половины зрительного поля, в правое — от левой.

     Если  больному «с расщепленным мозгом» в  правую половину зрительного поля предъявить какой-либо предмет, то он может его  назвать и отобрать правой рукой. То же самое со словом: он может его  прочесть или написать, а также  отобрать соответствующий предмет  правой рукой. Таким образом, если используется левое полушарие, такой больной  не отличается от нормального человека. Дефект проявляется, когда стимулы  возникают на левой стороне тела или в левой половине зрительного  поля. Предмет, изображение которого проецируется в правое полушарие, больной  назвать не может. Однако он правильно  выбирает его среди других, хотя и после этого назвать его  по-прежнему не может, т.е. правое полушарие  не обеспечивает функции называния  предмета, но способно его узнавать.(Приложение 2)

     Хотя  с лингвистическими способностями  преимущественно связано левое  полушарие, тем не менее правое полушарие  также обладает некоторыми языковыми  функциями. Так, если зрительно предъявить название предмета, то больной не испытывает затруднений в нахождении левой  рукой соответствующего предмета среди  нескольких других, т.е. правое полушарие  может понимать письменную речь.

   В опытах Дж. ЛеДу и М. Газзанига (J. LeDu, M. Gassanig) на больном С.П., перенесшем комиссуротомию, у которого правое полушарие обладало значительно большими лингвистическими способностями, чем обычно, было показано, что с помощью правого полушария  больной может не только «читать» вопросы, но и «отвечать» на них левой  рукой, составляя слова из букв, нанесенных на карточки. Таким же способом больной  С.П. мог называть предметы, предъявляемые  ему зрительно в правое полушарие, а точнее, «писать» с помощью правого полушария, составляя слова из букв левой рукой.

4.4 Отличие функций полушарий

     Установка позволяет предъявлять в каждой половине поля зрения визуальные сигналы (световые вспышки, предметы, надписи). Кроме того, испытуемый может ощупывать  предметы или писать правой и левой  рукой без зрительного контроля. В таких условиях зрительные и  тактильные сигналы с правой стороны  поступают только в левое полушарие  и наоборот. Важнейшие результаты, полученные в этих экспериментах, следующие. 
Когда в правой половине поля зрения предъявляется какой-либо предмет (например, ключ или карандаш), больной с расщепленным мозгом способен назвать его или отобрать среди других предметов правой рукой. Когда в этой половине зрительного поля проявляются слова, он может прочесть их вслух, написать или опять же выбрать соответствующий предмет правой рукой. Больной способен также назвать и написать название предмета, помещенного в правую руку. Иными словами, в таких ситуациях он не отличается от нормального человека. Если же предмет предъявлен в левой половине поля зрения, больной с расщепленным мозгом назвать его не может, хотя способен выбрать его левой рукой (однако и после этого все равно не может назвать, даже если предмет вложен ему в левую руку). Больным не удается прочесть вслух предъявленное в левой половине поля зрения слово, однако если оно обозначает распространенный бытовой предмет, они могут отобрать его левой рукой (но и после этого не способны назвать). Таким образом, в подобных экспериментальных условиях они выполняют определенные задания, однако не могут рассказать или написать о том, что делают.(Прил.2) 
Важнейший вывод из всего этого следующий. Изолированное левое полушарие и с субъективной точки зрения больного, и объективно с учетом наблюдаемого поведения, так же эффективно обеспечивает владение письменной и устной речью, как и нерасщепленный мозг. Следовательно, это полушарие (или какие-то его области) можно считать главным нейронным субстратом названных функций и у нормальных людей. Изолированное правое полушарие не обеспечивает устную или письменную речь, однако и его возможности достаточно широки. Оно способно к зрительному или тактильному распознаванию форм, абстрактному мышлению и в определенной степени к пониманию речи: больные выполняют услышанные команды, читают простые слова, а в некоторых случаях даже пишут или копируют их (хотя при этом остается неясным, присутствовало ли такое правополушарное понимание речи до операции или развилось после нее). Некоторые задания, например распознавание лиц, а также связанные с пространственными построениями и музыкой, по-видимому, выполняются правым полушарием успешнее, чем левым. [26] 

4.5 Взаимосвязь полушарий

     Следует отметить, что в норме правое и  левое полушария постоянно обмениваются информацией; последнее, по-видимому, играет при этом роль «интерпретатора причин». Оно анализирует сигналы, возникающие  во всех областях новой коры и подкорковых  структур, с целью определить их причину и уменьшить когнитивный  диссонанс. Иными словами, если какая-то явная двигательная, скрытая эмоциональная  или вегетативная реакция не совпадает  с мысленными ожиданиями, левое полушарие  строит гипотезы относительно причин такого расхождения, пока не будет достигнут  когнитивный консонанс; отношения  или представления, лежавшие в основе несбывшихся ожиданий, меняются или корректируются, чтобы соответствовать действительности. 
 

4.6 Дисфункции полушарий мозга

     У больных с поражениями правого  полушария часто наблюдается  равнодушие или эйфорическая расторможенность, а при патологии левого полушария  возникают «катастрофические идеи»  с глубокой депрессией даже в тех  случаях, когда речевые функции не нарушены.

     В нейрофизиологических исследованиях  было показано, что поражение одного из полушарий приводит к перевозбуждению  второго путем растормаживания. При повреждениях передних корковых зон нарушается выражение эмоций, при патологии задних -эмоциональное  распознавание и различение. Больные  с поражениями правой теменной области  часто отрицают наличие болезни, ее проявлений и/или аффективных  компонентов (сенсорный и эмоциональный  негативизм); их эмоции выражаются либо слишком слабо, либо ненормально  расторможены. При депрессивных состояниях патологически повышена ЭЭГ-активность правой, а при маниакальных - левой лобной области. 
 
 
 
 
 
 
 

Глава V. Нейрофизиологические аспекты речи

5.1 Основные функции речи

     Исследователи выделяют три основные функции речи: коммуникативную, регулирующую и программирующую. Коммуникативная функция обеспечивает общение между людьми с помощью языка. Речь используется для передачи информации и побуждения к действию. Побудительная сила речи существенно зависит от ее эмоциональной выразительности.

     Через слово человек получает знания о  предметах и явлениях окружающего  мира без непосредственного контакта с ними. Система словесных символов расширяет возможности приспособления человека к окружающей среде, возможности  его ориентации в природном и  социальном мире. Через знания, накопленные  человечеством и зафиксированные  в устной и письменной речи, человек  связан с прошлым и будущим.