Психика и мозг человека: принципы и общие механизмы связи

Психика и мозг человека: принципы и общие механизмы  связи 

Морозов А.В.

Давно замечено, что психические  явления тесно связаны с работой  мозга человека. Эта мысль была сформулирована еще в первом тысячелетии  до нашей эры древнегреческим  врачом Алкмеоном Кротонским (VI в. до н.э.), который учил, что головной мозг есть "седалище души и сознания", и поддерживалась Гиппократом (ок. 460-377 г. до н.э.), а римский врач Клавдий Гален (ок. 130-200 гг. н.э.) доказывал это опытами на животных, перерезая у них нервы органов чувств. В течение более чем двухтысячелетней истории развития психологических знаний она оставалась неоспоримой, развиваясь и углубляясь по мере получения новых данных о работе мозга и новых результатов психологических исследований.

Особое значение для изучения этой проблемы имела рефлекторная теория психики. Понятие рефлекса (по-латыни - "отражение") в науку ввел французский ученый Рене Декарт. Но его взгляды были еще наивны и противоречивы. В начале прошлого века физиология достаточно хорошо изучила спинномозговые рефлексы. Заслуга создания рефлекторной теории психики принадлежит нашим соотечественникам И. М. Сеченову (1829-1905) и И. П. Павлову (1849-1936). На ней зиждется материалистческая психология.

И. М. Сеченов в своей книге "Рефлексы головного мозга" (1863), первоначально названной им "Попытка свести способ происхождения психических явлений на физиологические основы", показал, что "все акты сознательной и бесознательной жизни по способу своего происхождения суть рефлексы" [294, с. 176]. Он выделил в рефлексах три звена:

начальное звено - внешнее раздражение  и превращение его органами чувств в процесс нервного возбуждения, передаваемого в мозг;

среднее звено – центральные  процессы в мозгу (процессы возбуждения  и торможения и возникновение  на этой основе психических состояний (ощущений, мыслей, чувств и т. д.);

конечное звено – внешнее  движение.

По мнению И. М. Сеченова, рефлексы головного мозга "начинаются чувственным  возбуждением, продолжаются определенным психическим актом и кончаются  мышечным движением" [294, с. 176]. Поскольку среднее звено не может быть обособлено от первого и третьего, постольку все психические явления – это неотделимая часть всего рефлекторного процесса, имеющего причину (детерминированного) в воздействиях внешнего для мозга реального мира.

Это была первая и успешная попытка  создания рефлекторной теории психики. Однако честь глубокой экспериментальной  разработки данной теории принадлежит  И. П. Павлову, создавшему новую область  науки - учение о высшей нервной деятельности, учение об условных рефлексах, временных нервных связях организма с окружающей средой.

Высшая нервная деятельность - это  понятие, обобщающее и физиологию высшей нервной деятельности и психологию, что отнюдь не означает тождество  последних. В основе высшей нервной деятельности лежит условный рефлекс, представляющий собой одновременно и физиологическое и психологическое явление.

И. П. Павлов в результате своих  опытов пришел к заключению, помогающему  лучше представить процессы корковой нейродинамики, лежащие в основе психической деятельности. Он выделил три пары характеристик, используемых для выявления типов высшей нервной деятельности (ВНД): сила - слабость, уравновешенность -неуравновешенность, подвижность – инертность. Основываясь на многочисленных экспериментальных данных, И. П. Павлов пришел к заключению, что различное сочетание этих характеристик позволяет выделить следующие четыре типа ВНД:

I тип - сильный, уравновешенный, подвижный; 

II тип - сильный, неуравновешенный, подвижный; 

III тип - сильный, уравновешенный, инертный;

IV тип - слабый (неуравновешенный, инертный).

Таким образом, подводя итог вышесказанному, мы можем заметить, что в начале XX в. из двух разных областей знаний –  физиологии и психологии - оформились две специальные науки, которые занялись изучением связей между психическими явлениями и органическими процессами, происходящими в мозге человека. Это физиология высшей нервной деятельности и психофизиология. Представители первой науки обратились к изучению тех органических процессов, происходящих в мозге, которые непосредственно касаются управления телесными реакциями и приобретения организмом нового опыта. Представители второй науки сосредоточили свое внимание в основном на исследовании анатомо-физиологических основ психики. Общим для ученых, называющих себя специалистами по высшей нервной деятельности и по психофизиологии, стало понятие научения, включающее в себя явления, связанные с памятью и в результате приобретения организмом нового опыта одновременно обнаруживающиеся на анатомо-физиологическом, психологическом и поведенческом уровнях.

Большой вклад в понимание того, как связана работа мозга и  организма человека с психологическими явлениями и поведением, внес И. М. Сеченов. Позднее его идеи развил в своей теории физиологических коррелятов психических явлений И. П. Павлов, открывший явление условнорефлекторного научения. В наши дни его идеи послужили основанием для создания новых, более современных психофизиологических теорий, объясняющих научение и поведение в целом (Н. А. Бернштейн, К. Халл, П. К. Анохин), а также механизмы условнорефлекторного приобретения опыта (Е. Н. Соколов).

По мысли И. М. Сеченова психические  явления входят как обязательный компонент в любой поведенческий  акт и сами представляют собой  своеобразные сложные рефлексы. Психическое, считал И. М. Сеченов, столь же объяснимо естественнонаучным путем, как и физиологическое, так как оно имеет ту же самую рефлекторную природу.

Своеобразную эволюцию со времени  первого своего появления с начала XX в. до наших дней претерпели идеи И. П. Павлова, связанные с понятием условного рефлекса. Поначалу на это понятие возлагали большие надежды в объяснении психических процессов и научения. Однако эти надежды полностью не оправдались. Условный рефлекс оказался слишком простым физиологическим явлением, чтобы на его основе можно было понять и к нему свести все сложные формы поведения, тем более психические феномены, связанные с сознанием и волей.

Вскоре после открытия условнорефлекторного научения были обнаружены и описаны  иные пути приобретения живыми существами жизненного опыта – импринтинг, оперантное обусловливание, викарное научение, - которые существенно расширили и дополнили знания о механизмах научения, свойственных человеку. Но тем не менее идея условного рефлекса как одного из способов приобретения организмом нового опыта осталась и получила дальнейшую разработку в работах психофизиологов, в частности Е. Н. Соколова и Ч. А. Измайлова.

Наряду с этим наметились новые, более перспективные направления  разработки проблемы связи психики и мозга. Они касались, с одной стороны, роли, которую психические процессы совместно с физиологическими играют в управлении поведением, а с другой - построения общих моделей регуляции поведения с участием в этом процессе физиологических и психологических явлений (Н. А. Бернштейн, К. Халл, П. К. Анохин).

Результаты исследования условнорефлекторных  физиологических механизмов поведения  на уровне целостного организма были дополнены данными, полученными  при изучении поведения на нейронном  уровне. Значительный вклад в решение соответствующих вопросов внесли отечественные нейропсихологи и психофизиологи. Они основали свою школу в психофизиологии поведения, двигательной активности и органов чувств (восприятие, внимание, память).

Е. Н. Соколовым и Ч. А. Измайловым было предложено понятие концептуальной рефлекторной дуги . В блок-схеме концептуальной рефлекторной дуги выделяют три взаимосвязанные, но относительно автономно действующие системы нейронов: афферентную (сенсорный анализатор), эффекторную (исполнительную - органы движения) и модулирующую (управляющую связями между афферентной и эффекторной системами).

Афферентная система, начинающаяся с  рецепторов, состоит из нейронов-предетекторов, производящих общую предварительную  обработку информации, поступающей на органы чувств, и нейронов-детекторов, выделяющих в ней стимулы определенного рода, избирательно настроенных, реагирующих только на такие стимулы.

Эффекторная система включает командные  нейроны, мотонейроны и эффекторы, то есть нервные клетки, в которых происходит выработка команд, идущих от центра к периферии, и части организма, ответственные за их исполнение.

Модулирующая система содержит нервные клетки (модулирующие нейроны), связанные с переработкой информации, циркулирующей между нейронными сетями, составляющими афферентную и эффекторную подсистемы концептуальной рефлекторной дуги.

Схему работы концептуальной рефлекторной дуги можно представить  себе следующим образом. На рецепторы - специфические аппараты органов  чувств, способные воспринимать и реагировать на определенные физические воздействия, поступают сигналы-стимулы. Рецепторы, в свою очередь, связаны с селективными детекторами - нейронами, избирательно реагирующими на те или иные стимулы, причем эта связь может быть прямой или осуществляться через предетекторы. Селективные детекторы работают по следующему принципу: определенной комбинации возбуждения рецепторов соответствует максимум возбуждения на одном из селективных нейронов-детекторов.

От детекторов сигналы далее поступают на командные нейроны. Уровень возбуждения командных нейронов регулируется работой модулирующих нейронов. От командных нейронов возбуждение далее поступает на мотонейроны, связанные с органами движения и другими эффекторами.

В работу концептуальной рефлекторной дуги включен механизм обратной связи. Через механизм обратной связи регулируется возбудимость рецепторов, эффекторов и самих нейронов. Выделение основных элементов концептуальной дуги, отмечает Е. Н. Соколов, явилось результатом обобщения данных о нейронных механизмах рефлексов у животных, стоящих на разных ступенях эволюционной лестницы.

Н. А. Бернштейн  доказал, что даже простое движение, приобретенное при жизни, не говоря уже о сложной человеческой деятельности и поведении в целом, не может  быть выполнено без участия психики. "Формирование двигательного акта, - писал он, - есть на каждом этапе активная психомоторная деятельность... Для каждого двигательного акта, потенциально доступного человеку, в его центральной нервной системе имеется адекватный уровень построения, способный реализовать основные сенсорные коррекции этого акта, соответствующие его смысловой сущности... Чем сложнее движение, тем многочисленнее и разнообразнее требующиеся для его выполнения сенсорные коррекции" [32, с. 82].

Наивысший уровень  регуляции вновь осваиваемых сложных движений обязательно связан с сознанием человека и является ведущим для этого движения. Подчиненные ему нижележащие уровни называются фоновыми. Эти компоненты обычно остаются за порогом сознания.

Как только движение превращается в автоматизированный навык и переключается с ведущего уровня на фоновый, процесс управления им, его контроля уходит из поля сознания. Однако в самом начале освоения нового движения сознание присутствует всегда. Исключение составляют только наиболее простые движения, для которых в организме уже имеются готовые врожденные или приобретенные механизмы. Характерным явлением, сопровождающим переключение движения с более высокого уровня на более низкий, выступает снятие зрительного контроля и замена его проприоцептивным. Это явление заключается в том, что субъект оказывается в состоянии делать какую-то часть работы не глядя.

Американский ученый К. Халл явился основоположником современной психофизиологичес-кой теории научения, объясняющей, каким образом организм приобретает и совершенствует жизненный опыт. К. Халл рассматривал живой организм как саморегулирующую систему со специфическими механизмами поведенческой и генетико-биологической регуляции. Эти механизмы - в основном врожденные - служат для поддержания оптимальных условий физического и биохимического равновесия в организме – гомеостаза, включаются в действие, когда он нарушен.

В основу теории К. Халла был положен  ряд постулатов, вытекающих из имеющихся знаний по физиологии организма и мозга, полученных к началу второй трети XX в. Сформировав 16 таких постулатов с помощью определенных правил, представляющихся достаточно обоснованными, К. Халл дедуктивно построил теорию поведения организма, многие выводы из которой впоследствии нашли экспериментальное подтверждение.

П. К. Анохин предложил модель организации  и регуляции поведенческого акта, в которой есть место для всех основных психических процессов  и состояний. Она получила название модели функциональной системы.

Прежде чем вызвать поведенческую  активность, обстановочная афферентация и пусковой стимул должны быть восприняты, то есть субъективно отражены человеком  в виде ощущений и восприятий, взаимодействие которых с прошлым опытом (памятью) порождает образ. Сформировавшись, образ сам по себе поведения не вызывает. Он обязательно должен быть соотнесен с мотивацией и той информацией, которая хранится в памяти.

Сравнение образа с памятью и  мотивацией через сознание приводит к принятию решения, к возникновению в сознании человека плана и программы поведения: нескольких возможных вариантов действий, которые в данной обстановке и при наличии заданного пускового стимула могут привести к удовлетворению имеющейся потребности.