«История души человеческой, хотя бы самой

 мелкой души, едва ли не любопытнее и не

 полезнее истории целого народа, особенно

 когда она – следствие наблюдений ума 

зрелого над самим собою и когда она 

писана без тщеславного желания возбудить

 участие или удивление».

М.Ю. Лермонтов

Лекция 18. Высшая нервная деятельность. Психика и сознание.

В мозге человека отражается весь окружающий мир. Контакт с этим миром и оценка его влияния на организм возможны благодаря высокоспециализированным нервным аппаратам, получившим название сенсорных систем.

В сенсорных системах мозга существует ряд уровней переработки информации. Каждый уровень строится так, чтобы обеспечить наиболее полную и точную связь как между однозначными элементами сигналов одного уровня, так и более широкие взаимодействия между всеми элементами каждого уровня. В самом упрощенном виде любая сенсорная система имеет два основных канала: специфический – с прямым переключением сигнала на определенные точки коры мозга и ассоциативный – принимающий сигнализацию от результата взаимодействия различных специализированных каналов  связи, принадлежащих той или  иной сенсорной системе . Каналы связи включают в себя несколько уровней повторной переработки сигналов: рецепторный, стволовой, таламический и кортикальный. Между уровнями в обоих каналах существуют двусторонние связи, которые обеспечивают наиболее полную переработку и «запечатление» информации, сличение в процессах оперативной памяти следов имеющейся информации с новыми сигналами  для того, чтобы с помощью нервной системы  организм получал возможность полноценного распознавания предметов и явлений окружающего мира  и оценки их адаптивной значимости. 

С помощью каналов связи происходит получение, переработка  и отбор  информации необходимой для осуществления сенсорных и моторных функций , обеспечения  гомеостаза, продолжения рода и адаптивности. Однако такими способностями обладают все живые существа  - не только животные, но и растения,  даже одноклеточные организмы. Если все живые создания  - больше и малые, с мозгом или без него -  выполняют одно и то же, возникает вопрос – зачем нужны нервная система и мозг? Очевидно, что существа с нервной системой  способны к таким формам поведения, которые лежат за пределами возможностей организмов, не имеющих ее. Адаптироваться могут все животные, но те, у кого имеется сложный мозг способны не только больше воспринимать из прошлого опыта, но и  решать более сложные задачи, наблюдать и анализировать, изобретать орудия труда, чтобы с их помощью изменять по своему желанию окружающую действительность. Иными словами, мозг - это орган, обеспечивающий все процессы жизнеобеспечения и жизнедеятельности живых информационных систем, резко увеличивая их возможности. В нем помимо двигательных и чувствительных нервных центров существуют ассоциативные структуры, обеспечивающие объединение и интеграцию всех сенсорных систем, поскольку всякая целостная функция мозга является полисенсорной. Так, например, функция зрительного распознавания осуществляется при взаимодействии зрительной, двигательной и вестибулярной сенсорных систем. Следовательно, мы имеем дело со сложной рефлекторной деятельностью, через которую человек наиболее полно проявляет для себя окружающий мир. Основными элементами условных рефлексов являются: память (структурный след), восприятие (отражение настоящего) и адаптивная реакция, имеющая смысл в качестве приспособления организма к предвидимому будущему. По-видимому, в условно-рефлекторном акте проявляется наличие основы, в которой уже заложены элементы прошлого, настоящего и будущего. Применяя и проверяя на практике правильность этих отражений, человек приходит к истине. Все описанные свойства мозга обеспечиваются его анатомическим устройством.

Высшая нервная деятельность Устройство мозга человека

Прежде чем должным образом описать устройство мозга человека, введем термины: центральная нервная система (ЦНС), периферическая нервная система (ПНС). ЦНС включает те части нервной системы, которые лежат внутри черепа и позвоночного столба: головной и спинной мозг. В ЦНС входят и выходят нервы. Если они располагаются вне черепа или позвоночника, то становятся частью периферической нервной системы (ПНС). Некоторые отделы ЦНС и ПНС могут работать совершенно самостоятельно, хотя являются составными частями этих систем или функционируют при весьма ограниченном контроле со стороны ЦНС. Такие отделы и составляющие их элементы образуют автономную, или вегетативную нервную систему (ВНС), которая в основном ответственна за состояние внутренней среды: она управляет работой сердца, легких и других внутренних органов.

Сам мозг состоит из ряда хорошо различимых отделов (рис.3-6). Внутри отделов имеется много произвольных границ между подотделами, установленных специалистами – исследователями мозга, которые не всегда пользовались отчетливыми ориентирами. Тем не менее, среди довольно запутанной неврологической номенклатуры выделены общепринятые структуры, как на географической карте выделяются государства со своими границами. Эти «государства» называются областями, комплексами или формациями, которые в свою очередь делятся на более мелкие участки – поля или ядра в зависимости от того, насколько тесно располагаются в них отдельные структурные единицы – нейроны.

На рис. 3-6  изображен мозг,  разделенный на три крупных отдела:  передний, средний и задний мозг .В отечественной литературе такое деление принято при описании  стадий его развития в филогенезе. К моменту рождения мозг дифференцируется на пять отделов : сразу за спинным мозгом идет продолговатый мозг, затем задний, средний, промежуточный и конечный мозг. В целом мозг  состоит из плаща (кора полушарий) и стволовой части, Он имеет  два парных образования – правое и левое полушария. Поверхностный слой полушарий – кора вместе с подкорковым белым веществом , относятся к конечному мозгу.. Все образования, находящиеся под полушариями, называются стволовыми структурами, так как они составляют ствол мозга, уподобляемого стволу дерева, а полушария – как бы его крона.

В «кроне» главными областями являются: затылочная доля (в основном ответственная за зрение); височная доля (слух); теменная доля (реакция на сенсорные стимулы и управление движениями); лобная доля (координация функций других областей коры). В стволе мозга различают ядра конечного мозга, промежуточный мозг (его важнейшие структуры – таламус и гипоталамус), средний мозг, задний мозг, куда входят мост и мозжечок (малый мозг), а также продолговатый мозг (рис.3-7, рис.3-8, рис.3-9).

В этой связи следует отметить, что, несмотря на приблизительно одинаковое гистологическое строение любого участка одной и той же зоны коры (например, сенсомоторной), физиологические функции распределены в ней с различной плотностью. Например, приблизительно 

3/4 территории двигательной области коры мозга человека (см. рис.3-11) ответственно за управление тонусом мимических мышц, мышц кисти руки и фаланг пальцев (особенно большого пальца), а также за локализацию  эрогенных зон. И лишь 1/4 территории всей двигательной области остается для управления преобладающей массой мышц туловища, рук и ног.

Это связано, во-первых, со значительной важностью для жизнедеятельности человека в качестве общественного индивида всех средств индивидуальной коммуникации (средств связи, передачи и получения информации), таких как голосовой аппарат и мимика.

Во-вторых, уровень общей культуры (быт, производство, искусство, общественная деятельность) человеческого общества таков, что от индивида требуется не столько тонкое управление мышцами туловища, как, например, для лазанья по деревьям, скалам, ползанья по труднодоступным узким расщелинам, сколько отличное владение бытовыми и рабочими инструментами, которое без тонкого управления мышцами кисти и пальцев практически невозможно.

В-третьих, это то, что присуще любому живому объекту – инстинкт воспроизведения и сохранения потомства. Однако не все так просто и однозначно, как описано выше. Природа оставила возможность для варьирования акцента в управлении тонусом различных групп мышц и другими СФРЕ. Эта возможность осуществляется благодаря тому, что афферентных (чувствительных) нервных клеток значительно больше, чем эфферентных (двигательных), и поэтому всегда происходит конкурентная «борьба» между чувствительными нейронами за «овладение» вниманием двигательного нейрона и осуществление того или иного двигательного акта.

Вся гамма описанных выше сложных управленческих функций ЦНС осуществляется при помощи такой структурней единицы, как нейрон.

Отдельные нервные клетки-нейроны выполняют свои функции не как изолированные единицы, подобно клеткам печени или почек. Работа многих миллиардов нейронов состоит в том, что они получают сигналы от каких-либо других клеток и передают их дальше. Передающие и принимающие клетки объединены в нервные цепи и сети. Отдельный нейрон с дивергентной структурой может посылать сигналы тысячам других нейронов. Точно так же какой-либо нейрон может получать входную информацию от других нейронов с помощью одной, нескольких или очень многих входных связей, если на нем сходятся конвергентные пути.

Нейроны обычно находятся в двух состояниях: либо в спокойном (торможение), либо в возбужденном (возбуждение). Они включаются и срабатывают тогда, когда получают сигнал, превосходящий их уровень невосприимчивости – порог. При этом происходит и временное, и пространственное суммирование – накопление сигналов. В нейроне число сигналов, которое он принимает, может быть очень разным. Оно изменяется от нескольких единичных сигналов до нескольких тысяч. Нейрон – гибкая, надежная и очень экономичная структура управления и одновременно мощное хранилище памяти.

Места соединения нейронов – специфические участки на поверхности нервных клеток, где происходит их контакт, называют синапсами, а сам процесс передачи информации в данных местах – синаптической передачей (рис. 3-12). 

При взаимодействии нейронов с помощью синаптической передачи посылающая сигнал пресинаптическая клетка выделяет определенное вещество на поверхность воспринимающего постсинаптического нейрона. Это вещество называется нейромедиатором. Оно служит молекулярным посредником для передачи информации от передающей клетки к воспринимающей и замыкает цепь, осуществляя химическую передачу информации через структурный разрыв (синаптическую щель) между передающей и принимающей клетками в месте контакта. 

Типичная структура синапса (межнейронного контакта). В окончании аксона (терминали) производятся нейромедиаторы (особые сигнальные вещества, при помощи которых нейроны общаются друг с другом). Когда по аксону к терминали приходит электрический нервный импульс, нейромедиаторы из синаптических пузырьков выбрасываются в синаптическую щель. Здесь они взаимодействуют с рецепторами, расположенными на мембране «принимающего» нейрона (внизу). Кроме рецепторов, на мембранах нейронов есть белки, осуществляющие откачку нейромедиаторов из синаптической щели. Остальные пояснения см. в тексте.

Нейроны являются «электрически возбудимыми» клетками и обладают способностью регулировать свой внутренний электрический потенциал. В обычном состоянии этот потенциал отрицателен и обусловлен состоянием «внутренности» клетки. 

Во время краткого периода возбуждения «внутренность» нейрона менее чем за 1/1000 секунды становится заряженной положительно. Этот период от отрицательного состояния «содержимого» клетки к кратковременному положительному называют потенциалом действия или нервным импульсом. Положительное состояние длится недолго, потому что реакция возбуждения носит саморегулируемый характер, и нейрон возвращается к исходному состоянию с отрицательным потенциалом внутри до следующего сигнала. Потенциал действия распространяется вдоль отростка нейрона, который называют аксоном, и как «волна активности», достигает всех синаптических окончаний нейрона. Главное преимущество электрического проведения импульса по аксону состоит в том, что возбуждение достаточно быстро распространяется на большие расстояния без какого-либо ослабления сигнала. Однако быстрая электрическая передача, так хорошо действующая в аксоне, доходя до синапса, перестает «работать»: здесь вступает в действие химическая передача (рис.3-13). Не вдаваясь в биологические причины этого, мы можем просто констатировать, что химическая связь в синапсах обеспечивает наиболее полную передачу информации. Так, при общении друг с другом вы, передавая основное содержание своей речи, делаете акценты или усиливаете смысл, пользуясь ударениями, тембром голоса, мимикой. При коммуникации нервных клеток основные единицы информации передаются специфическими химическими посредниками – синаптическими медиаторами. Если продолжить нашу аналогию со способом общения между людьми, то можно сказать, что одни химические посредники (иногда их называют трансмиттерами) передают «факты», а другие – дополнительные смысловые оттенки или акценты.

Рис.3-13. Схема нейрона. Электрическая и химическая передача

Человеческий мозг отличается от мозга животных не только своей массой, но и невероятной взаимосвязанностью своих частей. Эти взаимосвязи намного расширяют для нас возможность фиксировать и оценивать ту информацию, которую мы воспринимаем и позже извлекаем из памяти. Это в свою очередь наделяет нас способностью разрабатывать аналитические стратегии и «взвешивать» результаты прошлого опыта, что далеко превосходит возможности мозга, наделенного меньшим количеством связей.

Психика и сознание

Создание множественных и разнообразных форм межклеточных связей отражает эволюционный закон морфологического прогресса в нервной системе, который гласит, что с увеличением функциональной адаптации в нейронах происходит образование и удлинение новых отростков, а размер тела нервной клетки и диаметр аксона не связаны со специализацией, а пропорциональны богатству и распространению концевых ветвлений, и, следовательно, обилию и многообразию связей. Все колебания в топографии и морфологии, а также сама теория динамической аксонной поляризации (строгая направленность возбуждения от аксона), по-видимому, детерминируются тремя принципами экономии: экономия материи (развитие кратчайшего пути между двумя связанными областями), экономия времени проведения (динамическое следствие предыдущего пункта) и экономия пространства. Каждое периферическое раздражение, получаемое чувствительными отростками отдельной нервной клетки (дендритами), распространяется к центрам в виде лавин; или, другими словами, число нейронов, вовлекаемых в проведение, постепенно увеличивается от периферии к большому мозгу, в извилинах которого (третичные чувствительные поля) находится основание конуса общего сенсорного притока и начало новых связующих проводящих путей. Этот анатомо-физиологический закон еще в прошлом веке был сформулирован Кахалем как «закон единства восприятия и нервной лавины» и успешно использовался им при объяснении механизмов таких психологических процессов, как внимание, память, ассоциация идей и т.д. Адаптация, интеллектуальное развитие, профессиональное усовершенствование функций упражнением (физкультура, речь, письмо, игра на фортепиано и другие виды активности) объясняются как постепенным утолщением проводящих путей, возбуждаемых при прохождении импульсов, так и образованием новых отростков (рост и развитие новых дендритов и распространение и разветвление сенсорных коллатералей), способных улучшать приспособляемость и протяженность контактов и даже целиком создавать новые связи между нейронами, первоначально независимыми, – утверждал Кахаль. Он писал: «Умственные способности и их самые благородные проявления – талант и гений – зависят не от размеров или числа корковых нейронов, а от богатства их соединительных отростков или, другими словами, от сложности ассоциативных проводящих путей на короткие и длинные расстояния. Положением, уже защищавшемся в более ранние времена Мейнертом и Флексигом, является то, что обилие белого вещества указывает на богатство связей и, следовательно, на высший интеллектуальный ранг». Последующие исследования полностью подтвердили это положение. В настоящее время ученые считают, что структурные изменения в нервной системе могут быть результатом процессов обучения и хранения следов памяти. Другими словами, изменения в поведении, возникающие в результате опыта, развиваются на основе обучения и запоминания и могут быть закреплены на структурном уровне.Существует два разных способа усвоения и запоминания информации в зависимости от того, что именно нужно усвоить. Процедурное знание – это знание того, как нужно действовать. При этом приобретенные навыки сохраняются на высоком уровне довольно длительное время, однако отсутствуют осознание того, что произошло обучение и воспоминание о путях решения поставленной задачи. Именно это второе, «декларативное» знание требует особой переработки информации и связано с сознанием и мышлением.

Все знают, что такое «бессознательное состояние». Это то состояние, когда мы не осознаем свои мысли и поступки, например, когда оглушены ударом по голове или падаем в обморок. Понятие же сознания настолько многозначно, что не имеет простого определения. Традиционная нейрофизиология утверждает, что сознание является функцией мозга, в коре которого объединяется информация, поступающая по органам чувств, с информацией, извлекаемой из кладовых нашей памяти, что позволяет нам осмысленно интерпретировать специфические (зрительные, слуховые, тактильные и др.) ощущения и по-разному реагировать на них в зависимости от того, как текущая информация взаимодействует с эмоциями и воспоминаниями, целевыми установками, самооценкой и шкалой ценностей (иерархией потребностей). Однако из-за того, что нейрофизиологи пока еще не могут окончательно выявить те мозговые механизмы, которые ответственны за сознание, природа его остается предметом извечных и непрекращающихся дебатов, в которых участвуют философы, теологи, специалисты-кибернетики, занимающиеся искусственным интеллектом, а также нейробиологи всех уровней. Один из вопросов, вызывающих разногласия, состоит в том, является ли все-таки сознание специфической материальной функцией мозга или обособленным нематериальным процессом, воплощением духа или души. Не претендуя на решение этого вопроса, все же можно в качестве первого рабочего определения активного сознания, как состояния, в котором мы осознаем свои мысли и действия, принять следующее: сознание есть активное декларативное знание о нашей умственной и физической деятельности. Декларативное знание включает фиксацию индивидуального и общественного опыта, информацию о том, когда и где происходили хранящиеся в памяти события и возможность внутреннего воспроизведения их в форме воспоминаний, структурирование своего и чужого опыта, позволяющего размышлять о явлениях и связях между ними, составлять планы, придавать действиям тот смысл, который вытекает из поставленных целей. Способность к декларативному знанию, разумеется, не означает, что все действия организма постоянно осознаются. Многие виды умственной и физической деятельности осуществляются без подключения сознания, которое является только одним из сложных психических процессов, отражающих действительность. Неслучайно И.П. Павлов объединил корковые отделы анализаторов, где происходит раскодирование информации, в первую сигнальную систему действительности, а такие психические процессы, как память, сознание, планирование и т.д., отнес ко второй сигнальной системе. Совместная деятельность обеих сигнальных систем представляет собой высшую нервную деятельность, и различия между животными, обладающими мозгом, заключаются в том, насколько развиты эти системы, и какую роль в жизнедеятельности играют психические процессы.

Само понятие «психика»  включает в себя все формы отражения действительности: ощущения, восприятия, представления, эмоции, волю, разум, интеллект и т.д. В сущности по своему содержанию оно соответствует тому базису, на котором формируется внутренний мир человека. На уровне ощущений образы, формирующиеся в корковых отделах анализаторов, по-видимому, сходны у всех животных, обладающих «великой серой мантией коры». Их можно идентифицировать по общей реакции на раздражитель, но помимо этого, образы связаны с генетической информацией и накопленным индивидуальным опытом, что делает каждого из нас уникальным и неповторимым. 

Активные поиски организационного принципа, который обеспечил бы подходы к явлению сознания, привели по крайней мере к одному бесспорному утверждению: видоспецифическим типом поведения, уникальным для Homo sapiens, является использование языка, связанное с важным процессом последовательной переработки информации в одном из полушарий головного мозга. 

Если сознание действительно связано с языком, то и у человека оно, очевидно, появляется не с самого рождения. Оно развивается по мере того, как приобретается жизненный опыт и оснащается «словарь», который позволяет размышлять о явлениях и связях между ними, планировать действия и прогнозировать результаты. А самое главное, возникает способность к самоанализу, осознанию своего «я», переходу к самосознанию в самом широком смысле этого слова и к общественному сознанию. Как полагают некоторые психологи, в частности Джулиан Джейнс (1975), такие формы сознания возникли в истории человеческого рода на удивление недавно в результате определенных изменений в языке и культуре, произошедших где-то около VII в до новой эры. Характерно, что первоначально в греческом языке слово «psyche» означало «жизнь», «живое состояние», а «soma» – «труп» или «безжизненное состояние». Только благодаря сочинениям Пифагора и других мыслителей psyche стало обозначать «душу», а soma – тело. «Не следует думать, – говорит Джейнс – что это только изменение слов. Изменение слов – это изменение понятий, а изменение понятий – это изменение поведения. Вся история религии, политики и даже науки убедительно свидетельствует об этом. Без таких слов, как «душа», «свобода», «истина», в драме человеческой истории были бы иные роли, иные кульминации». И далее: «нервный субстрат сознания достаточно пластичен для того, чтобы на основе обучения и культуры мог произойти переход... к самосознанию». Это утверждение невозможно подтвердить с помощью научного исследования, т.к. экспериментировать на живом человеческом мозге попросту невозможно. Вместе с тем, научные факты, которые связаны со специальными проблемами сознания, мышления, а в конечном итоге человеческого поведения, всё-таки были получены и имеют наибольшую ценность. Широкое использование результатов изучения мозга и поведения животных, достоверные сведения о функционировании здорового и больного мозга человека в какой-то мере позволяют выяснить способы, с помощью которых нервная система координирует потребности организма с условиями внешней и внутренней среды и организует поведенческий акт, направленный на достижение поставленной цели. Обобщение принципов работы более или менее изученных систем может действительно привести к пониманию сложных процессов, близких к мышлению. На сегодняшний день мы предлагаем придерживаться той точки зрения, что все осознаваемые и неосознаваемые психические процессы в принципе являются производными психических процессов в нервной системе и могут рассматриваться как ее функция.