Психика и мозг человека: принципы и общие механизмы связи

Давно замечено, что психические явления тесно связаны с работой мозга человека. Эта мысль была сформулирована еще в первом тысячелетии до новой эры Алкмеоном Кротонским (VI в. до н.э.) и поддерживалась Гиппократом (ок. 460— ок. 377 г. до н.э.). 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.

В начале XX века 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

Рис. 11. Важнейшие области и детали строения мозга, имеющие отношение к психике. Левое и правое полушария, а также ряд срединных структур разделены пополам. Внутренние части представлены в левом полушарии как бы в отпрепарированном виде. Глаз и зрительный нерв соединены с гипоталамусом, от нижней части которого отходит гипофиз, верхняя половина левого полушария разрезана так, что можно видеть некоторые базальные ганглии (скопления нейронов) и части левого бокового желудочка

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 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 нейропсихо-логи 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 (рис. 12). 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, т.е. 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 реа-

Рис. 12. Блок-схема концептуальной рефлекторной дуги, на входе которой стоит сенсорный анализатор (по Е.Н.Соколову,

Ч.А.Измайлову)

тирующими на те или иные стимулы, причем эта связь может быть прямой или, как это показано на рисунке, 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, который для упрощения рисунка на блок-схеме не представлен. Через механизм обратной связи регулируется возбудимость рецепторов, эффекторов и самих нейронов. Выделение основных элементов концептуальной дуги, пишет 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»¹.

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.

^хБернштейн Н.А. Природа навыка и тренировки // Хрестоматия по общей психологии: Психология памяти. — М., 1979. — С. 82.

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»¹.

Американский ученый К.Халл явился основоположником современной психофизиологической теории научения, объясняющей, каким образом организм приобретает и совершенствует жизненный опыт. К.Халл рассматривал живой организм как саморегулирующуюся систему со специфическими механизмами поведенческой и генетикобиологической 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 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.КАнохин предложил модель организации и регуляции поведенческого акта, в которой есть место для всех основных психических процессов и состояний. Она получила название модели функциональной системы. Ее общее строение показано на рис. 13.

Слева на этой схеме под названием «обстановочная аффе-рентация» представлена совокупность разнообразных воздействий, которым подвергается человек, оказавшийся в той или иной ситуации. Многие связанные с ней стимулы могут оказаться несущественными, и только некоторые из них, вероятно, вызовут интерес — ориентировочную реакцию. Эти факторы на схеме изображены под названием «пусковой стимул».

Прежде чем вызвать поведенческую активность, обстановочная афферентация и пусковой стимул должны быть восприня-

'Бернштейн Н.А. Природа навыка и тренировки // Хрестоматия по общей психологии: Психология памяти. — М., 1979. — С. 38.

ты, т.е. 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.

В ц.н.с. ожидаемый итог действий представлен в виде своеобразной нервной модели — акцептора результата действия. Когда он задан и известна программа действия, начинается процесс осуществления действия.

С самого начала выполнения действия в его регуляцию включается воля, и информация о действии через обратную аффе-рентацию передается в ц.н.с, сличается там с акцептором действия, порождая определенные эмоции. Туда же через некоторое время попадают и сведения о параметрах результата уже выполненного действия.

Если параметры выполненного действия не соответствуют акцептору действия (поставленной цели), то возникает отрицательное эмоциональное состояние, создающее дополнительную мотивацию к продолжению действия, его повторению по скорректированной программе до тех пор, пока полученный результат не совпадет с поставленной целью (акцептором действия). Если же это совпадение произошло с первой попытки выполнения действия, то возникает положительная эмоция, прекращающая его.

Теория функциональной системы П.КАнохина расставляет акценты в решении вопроса о взаимодействии физиологических и психологических процессов и явлений. Она показывает, что те и другие играют важную роль в совместной регуляции поведения, которое не может получить полное научное объяснение ни на основе только знания физиологии высшей нервной деятельности, ни на основе исключительно психологических представлений.

А.РЛурия предложил выделить три анатомически относительно автономные блока головного мозга, обеспечивающие нормальное функционирование соответствующих групп психических явлений. Первый — блок мозговых структур, поддержива-

ющих определенный уровень активности. Он включает неспецифические структуры разных уровней: ретикулярную формацию ствола мозга, структуры среднего мозга, глубинных его отделов, лимбической системы, медиобазальные отделы коры лобных и височных долей мозга. От работы этого блока зависит общий уровень активности и избирательная активизация отдельных подструктур, необходимая для нормального осуществления психических функций. Второй блок связан с познавательными психическими процессами, восприятием, переработкой и хранением разнообразной информации, поступающей от органов чувств: зрения, слуха, осязания и т.п. Его корковые проекции в основном располагаются в задних и височных отделах больших полушарий. Третий блок охватывает передние отделы коры головного мозга. Он связан с мышлением, программированием, высшей регуляцией поведения и психических функций, сознательным их контролем.

С блочным представительством структур мозга связана проблема, которая получила название проблемы локализации психических функций, т.е. более или менее точного их представительства в отдельных мозговых структурах. Есть две разные точки зрения на решение этой проблемы. Одна получила название локализационизма, другая антилокализационизма.

Согласно локализационизму каждая, даже самая элементарная, психическая функция, каждое психологическое свойство или состояние человека однозначно связано с работой ограниченного участка мозга, так что все психические явления, как на карте, можно расположить на поверхности и в глубинных структурах головного мозга на вполне определенных местах. Действительно, в свое время создавались более или менее детализированные карты локализации психических функций в мозге, и одна из последних таких карт была опубликована в 30-е годы XX в.

Впоследствии оказалось, что различные нарушения психических процессов нередко связаны с одними и теми же мозговыми структурами, и наоборот, поражения одних и тех же участков мозга часто приводят к выпадению различных функций. Эти факты в конечном счете подорвали веру в локализацио-низм и привели к возникновению альтернативного учения — антилокализационизма. Сторонники последнего утверждали, что с каждым психическим явлением практически связана работа всего мозга в целом, всех его структур, так что говорить о строгой соматотопической представленности (локализации) психических функций в ц.н.с. нет достаточных оснований.

В антилокализационизме обсуждаемая проблема нашла свое решение в понятии функционального органа, под которым стали понимать прижизненно формирующуюся систему временных связей между отдельными участками мозга, обеспечивающую функционирование соответствующего свойства, процесса или состояния. Различные звенья такой системы могут быть взаимозаменяемыми, так что устройство функциональных органов у разных людей может быть различным.

Однако и антилокализационизм не смог до конца объяснить факт существования более или менее определенной связи отдельных психических и мозговых нарушений, например нарушений зрения — с поражением затылочных отделов коры головного мозга, речи и слуха — с поражениями височных долей больших полушарий и т.п. В связи с этим ни локализациониз-му, ни антилокализационизму до настоящего времени не удалось одержать окончательную победу друг над другом, и оба учения продолжают сосуществовать, дополняя друг друга в слабых своих позициях.

Анатомо-физиологическое