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.

В центральной нервной системе 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 афферентацию передается в центральную нервную систему, 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. К. Анохина (17) 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. Р. Лурия предложил выделить три анатомически относительно автономных блока головного мозга, обеспечивающих нормальное функционирование соответствующих групп психических явлений (191). Первый - блок мозговых структур, поддерживающих 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, то есть 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 тридцатых годах 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 локализационизм 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 центральной нервной системе 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 локализационизму, 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.

Наука ищет ответ на вопрос: "Почему женщина не может думать так, как мужчина?", и исследователи уже предложили несколько интересных возможных ответов. Мужчина и женщина отличаются друг от друга, рассуждают они, потому что небольшие различия в строении их мозга ведут к тому, что полученная информация обрабатывается ими по-разному.

Возможно поэтому мужчины показывают лучшие результаты в тестах на пространственное мышление: они могут мысленно воссоздать изображение очертаний, пропорций и местонахождения предметов. Мальчики также успевают лучше девочек по математике, включающей абстрактные понятия пространства, взаимосвязей и теории.

С другой стороны, девочки обычно произносят первые слова и облекают их в предложения раньше мальчиков. Некоторые исследования показали, что женщины говорят более длинными и сложными предложениями, чем мужчины. На дополнительных занятиях с отстающими по чтению больше мальчиков, чем девочек. Заикание и другие дефекты речи чаще встречаются у представителей мужского пола.

Каковы же анатомические различия мозга мужчин и женщин? Исследования мозга, проводимые после вскрытия, показали, что у женщин относительный вес мозолистого тела – пучка волокон, связывающего левое и правое полушария, – больше, чем у мужчин. А это, в свою очередь, может привести к тому, что и обмен информацией между полушариями у них лучше.

Если такой вывод верен, то это совпадает с утверждением, что у мужчин левое полушарие более приспособлено для вербальной деятельности, чем у женщин. Вероятно, мужчины используют правое полушарие в работе над абстрактными проблемами, в то время как у женщин задействованы сразу оба полушария.

Каким образом это влияет на мужской и женский тип мышления, науке пока доподлинно не известно. Зато известно, что на развитие мозга у зародыша оказывают влияние не только генетические факторы, но и гормоны. И большинство из нас с возрастом начинает думать, по крайней мере хоть немного, как представители другого пола.

Предлагаемый тест (№ 1), основанный на исследовании достаточно большой выборки (более 2000 человек) поможет вам узнать, насколько у вас мужской или женский склад мышления.

Внимательно прочитайте вопросы и предлагаемые варианты ответов. На каждый вопрос найдите наиболее подходящий для вас ответ либо поставьте прочерк.

1. Вы слышите тихое мяуканье. Можете ли вы сразу же показать, где находится кошка?

а) Если подумаю, то могу;

б) могу показать сразу;

в) не знаю.

2. Легко ли вы запоминаете только что услышанную мелодию?

а) Легко, могу пропеть часть ее;

б) запомню, если она простая и ритмичная;

в) для меня это трудно.

3. Вам звонит человек, которого вы до этого встречали несколько раз. Можете ли вы узнать его голос в первые секунды разговора, пока он еще не представился?

а) Могу. Для меня это несложно;

б) узнаю, по крайней мере, в половине случаев;

в) узнаю реже, чем в половине случаев.

4. Вы находитесь в компании нескольких супружеских пар. У двоих из них роман. Сможете ли вы это определить?

а) Практически всегда;

б) в половине случаев;

в) редко.

5. На небольшой вечеринке вы были представлены пяти незнакомым людям. Если на следующий день кто-нибудь упомянет в разговоре их имена, легко ли вам будет вспомнить их лица?

а) Вспомню большинство из них;

б) вспомню некоторые;

в) скорее всего, не вспомню вовсе.

6. Легко ли вам давались правописание и сочинения в школе?

а) И то, и другое давалось легко;

б) легким было что-то одно;

в) и то, и другое с трудом.

7. Вы заметили место для паркования машины, но для того чтобы припарковаться, вам придется дать задний ход и буквально втиснуться в него. Ваши действия?

а) Поищу другое место;

б) осторожно припаркую машину там, где решил;

в) не раздумывая, дам задний ход и припаркую машину.

8. Вы провели три дня в незнакомой деревне и кто-то просит вас показать, где север.

а) Скорее всего, не смогу;

б) если подумаю, то смогу;

в) сразу скажу.

9. Вы находитесь в приемной зубного врача. Насколько близко можете вы сесть к представителю своего пола, не ощущая неловкости?

а) На расстоянии меньше 15 сантиметров;

б) от 15 до 60 сантиметров;

в) дальше, чем на 60 сантиметров.

10. Вы зашли поболтать к новому соседу. В квартире тихо, но где-то капает вода из крана. Ваши действия?

а) Сразу же замечу этот звук, но постараюсь не обращать на него внимание;

б) если замечу, то, наверное, скажу об этом сразу;

в) это меня совсем не раздражает.

"Ключ" для подсчета баллов и ответы на тест смотрите в Разделе IX "Интерпретация тестов и опросников".