Физиология высшей нервной деятельности

Во время сна возможно обучение человека (гипнопедия), которое основано на образовании временных связей во время сна.

Теории механизмов сна

Взгляды на механизмы развития сна очень разнообразны. Так, И.П. Павлов выдвинул кортикальную теорию сна, согласно которой сон возникает вследствие распространения по коре состояния, идентичного внутреннему торможению; это торможение постепенно охватывает и подкорковые ганглии, промежуточный и средний мозг. Причем И.П. Павловым было выделено два типа сна:

       пассивный (возникает по причине отсутствия поступления афферентной информации в кору больших полушарий от рецептивных полей анализаторов)

       активный (является следствием активного торможения в коре больших полушарий).

Австрийский невропатолог К. Экономо и швейцарский физиолог В.Р. Гесс предложили теорию нервных центров сна, считая таковым гипоталамус. В частности, В.Р. Гессом в опытах на кошках было показано, что электрическое раздражение определенных участков гипоталамуса сопровождается развитием сна, аналогичного нормальному. К. Экономо, в свою очередь, при гистологическом исследовании ствола головного мозга людей, страдающих при жизни летаргическим энцефалитом (для которого характерен патологический дневной сон), обнаружил морфологические нарушения в задней стенке III желудочка и сильвиевого водопровода, считая эти области центром сна. В то же время К. Экономо заметил, что при повреждении области, расположенной кпереди от центра сна, у больных при жизни наблюдается патологическое бодрствование.

Гораздо позднее, на основании изучения физиологической роли ретикулярной формации ствола головного мозга и ее двусторонней связи с корой больших полушарий, физиологам стал понятен механизм нарушения сна у людей, описанный К. Экономо. В частности, в настоящее время известно, что ретикулярная формация ствола головного мозга (и, прежде всего, промежуточного мозга) оказывает постоянное активирующее влияние на кору больших полушарий, поддерживая ее в деятельном состоянии, а нейроны различных участков коры способны как активировать, так и угнетать ретикулярную формацию ствола. Баланс взаимоотношений между корой и ретикулярной формацией в каждый данный момент жизнедеятельности и будет определять состояние коры (бодрствующее или заторможенное), а следовательно, и нахождение организма в состоянии активности или сна. В связи с отмеченным более обоснованной является корково-подкорковая теория механизма сна, разработанная П.К. Анохиным. Согласно этой теории гипоталамические центры сна угнетаются корой больших полушарий, а гипоталамус, в свою очередь, способен оказывать тормозные влияния на восходящие пути от таламуса и ретикулярной формации к коре больших полушарий, по которым проводится активирующая кору информация. Ослабление притока афферентной информации к коре, в свою очередь, способствует возникновению торможения в определенных ее областях, которое может охватить и всю кору в целом. Следовательно, и влияния коры на «подкорку» и «подкорки» на кору являются гипногенными (т.е. способствуют развитию сна).

Наконец, существует теория (ретикулярная теория сна), согласно которой важную роль в развитии сна играет собственно ретикулярная формация, которая оказывает неспецифическое возбуждающее влияние на кору, но при этом тормозное – на ниже расположенные структуры ц.н.с., в том числе и на восходящие проводящие пути от спинного мозга к головному, тем самым ограничивая поток афферентной информации к коре больших полушарий. Более того, кора большого мозга оказывает как тормозное, так и возбуждающее влияние на различные структуры ретикулярной формации, но при развитии торможения в коре уменьшается тонус и ретикулярной формации.

Особой разновидностью сна является гипнотический сон, рассматриваемый физиологами как условнорефлекторный сон (возникает при определенных условиях, при действии т.н. условных раздражителей). В основе развития гипнотического сна лежит торможение, которое охватывает отдельные области больших полушарий, но при этом значительная часть полушарий остается незаторможенной и обеспечивает связь (рапорт) гипнотизера и гипнотизируемого.

В гипнотическом сне различают три фазы:

       сонливость

       легкий сон (гипнотезия)

       глубокий сон (сомнабулизм).

Все люди поддаются гипнозу, но до стадии гипнотезии можно довести не более 50% людей, а до стадии сомнабулизма – 25%. В период сомнабулической фазы сна растормаживаются и приходят в деятельное состояние двигательные корковые и подкорковые области на фоне глубокого торможения остальных областей коры мозга. Отмеченное выражается в появлении сложных двигательных актов во время сна.

Следовательно, нормальный физиологический сон по своему внешнему выражению представляет собой состояние, противоположное бодрствованию. Однако сон является не бездеятельным, а активным состоянием, во время которого происходит переход взаимодействия возбуждения и торможения, характерного для бодрствования, на другой режим.

12.   Особенности высшей нервной деятельности человека

У человека на определенном этапе антропогенеза в процессе трудовой деятельности и связанной с ним необходимости общения друг с другом появляется речь. Благодаря речи человек, с одной стороны, может словесно выражать свои мысли, чувства, эмоции, представления об окружающей действительности, а с другой – получает возможность познавать явления окружающей действительности без непосредственного контакта с ними (на основании рассказов других людей, учебной и художественной литературы).

В связи с появлением речи у человека формируется специфически человеческая II сигнальная система действительности, которая является надстройкой над I сигнальной системой (общей для человека и животных) и доминирует над ней. Если сигналами (условными раздражителями) I сигнальной системы являются непосредственно действующие факторы внешней или внутренней среды организма, которые воспринимаются рецептивными полями определенных анализаторов, то сигналами II сигнальной системы служат слова, представляющие для человека не просто звуки, а определенные понятия, в том числе и понятия о факторах внешней или внутренней среды организма, т.е. сигналы сигналов (слова – это сигналы о сигналах I сигнальной системы). Слова, воспринимаемые определенными участками коры человека (центр Вернике – центр восприятия устной речи, двусторонний, находится в височной доле, латеральной ее поверхности, в задней части верхней височной извилины), могут сигнализировать об определенных факторах внешней или внутренней среды организма и вызывать условные рефлексы, подобно непосредственным раздражителям, действующим на определенные рецептивные поля. Так, если у человека выработать условный зрачковый рефлекс на звук, то в дальнейшем не только само по себе действие звука, но и слово «звук» (или его синонимы), произнесенные как экспериментатором, так и самим испытуемым будут вызывать один и тот же условный рефлекс без предварительной его выработки на слово «звук». Отмеченный факт является следствием установившихся временных связей между теми участками коры, которые воспринимают действие непосредственных раздражителей (сигналов I сигнальной системы), и тех участков коры, которые воспринимают речь (имеют отношение ко второй сигнальной системе). Установление связей между участками коры I и II сигнальной системы осуществляется благодаря элективной иррадиации (распространению возбуждения из корковых представительств, воспринимающих действие непосредственных раздражителей, к корковым центрам восприятия и формирования речи). Центром восприятия устной речи является центр Вернике, а речедвигательный центр – это центр Брока (односторонний, расположен у правшей в левом полушарии, в лобной доле, в области задней части нижней лобной извилины). Следовательно, у человека в процессе формирования условных рефлексов устанавливаются временные связи не только между корковыми представительствами условного сигнала и безусловного рефлекса, но и между этими структурами и центрами, воспринимающими словесное описание условных раздражителей.

Возникновение речи позволило человеку отвлечься (абстрагироваться) от действительности, получать информацию о явлениях окружающего мира без непосредственного контакта с ними. Например, мы получаем представление о флоре и фауне всего Земного шара, о событиях давно прошедших, которые мы лишены возможности воспринимать непосредственно.

Благодаря речи у человека появляется способность к отвлеченному (абстрактному) мышлению, делающему возможным формирование каких-то приспособительных реакций вне контакта с конкретными жизненными условиями, в которых эти приспособительные реакции являются целесообразными. Так, к примеру, мы одеваемся каждый день с учетом той сводки о погоде, которую прослушиваем накануне. Таким образом, во всех сферах человеческой деятельности создается возможность заранее предусматривать ход событий, определять тенденцию их развития и заранее планировать свои действия в соответствии с предстоящими событиями. Причем совершенство приспособительной деятельности человека с помощью словесных сигналов зависит от его умственного развития, определенного запаса знаний и понятий. Основным же способом проверки правильности наших представлений об окружающей действительности служит практика (т.е. непосредственное взаимодействие с окружающим миром).

Роль левого и правого полушарий головного мозга человека для функционирования II сигнальной системы неравнозначна. Так, у правшей левое полушарие является доминирующим в деятельности II сигнальной системы, и его поражение влечет за собой нарушение речевых функций, функций узнавания и целенаправленного поведения (т.е. специфически человеческих функций). Кроме того, левое полушарие у правшей, а также у 70% левшей обеспечивает развитие отвлеченного логического мышления (восприятие, переработку, анализ и синтез сигналов II сигнальной системы). Правое же полушарие у правшей ответственно за восприятие, переработку, анализ и синтез сигналов I сигнальной системы, т.е. непосредственных впечатлений об окружающей действительности.

Главными проявлениями высшей нервной деятельности человека служат мышление, сознание и эмоции.

Мышление представляет собой специфически человеческий сложнейший вид мозговой деятельности в процессе приспособления к новым условиям и решения новых жизненных задач. Процесс мышления сводится к образованию общих представлений и понятий, а также суждений и умозаключений. Мышление – это оптимальный уровень интеграции состояний и временных связей, постоянно возникающих в соответствии с внешней и внутренней ситуацией. Мышление и сознание человека формируются на основе абстрактно-логических условных связей, которые возможны в силу наличия речевой сигнализации, позволяющей отвлекаться от непосредственной действительности и создавать общие и частные понятия. Формирование абстрактно-логических связей возможно только у человека благодаря наличию механизма замены непосредственных сигналов (сигналов I сигнальной системы) речевыми сигналами. Существует два воззрения на природу мышления:

       мышление – это беззвучная речь, выражение работы речевого механизма;

       мышление – это своеобразный чисто психический процесс, лишенный образности и не совпадающий с внутренней деятельностью.

Сознание является функцией головного мозга и представляет собой специфически человеческую форму отражения действительности (с помощью слов, знаков, математических символов, художественных образов). Сущность сознания состоит в определенном отражении действительности и направленном регулировании взаимоотношения личности с окружающим миром. Развитие сознания во многом обусловлено трудовой деятельностью человека и связанной с ней необходимостью общения друг с другом. Материальной формой выражения сознания является язык. Причем сознание представляет собой не врожденную функцию мозга, а врожденной является лишь возможность возникновения сознания, детерминированная определенными особенностями строения нервной системы и реализующаяся только в условиях общественной жизни. Таким образом, сознание – это и продукт мозга и одновременно продукт общественной жизни человека, его жизненного опыта, который запечатлевается посредством условных рефлексов. Образно говоря, условный рефлекс выступает в роли "кирпичика", из совокупности которых строится сложная конструкция сознания. Подсознание в свою очередь оценивает любой приходящий в мозг сигнал не только во сне, но и при бодрствовании, являясь своеобразным первичным фильтром для всей поступающей в кору больших полушарий информации. Постоянная первичная деятельность протекает на уровне подсознания, но когда пришедший сигнал и содержащаяся в нем информация оценены и установлено, что ответ на данный сигнал требует активации всего мозга, то сигнал подключается к глобальной деятельности мозга, т.е. осознается. Если же прекратить непрерывную деятельность подсознания по анализу и переработке поступающей в мозг информации, то и сама функция сознания станет невозможной. Так, полное прекращение раздражения зрительных и слуховых рецепторов, имеющее, например, место в условиях абсолютной темноты и тишины, сопровождается резким ослаблением подсознательной деятельности мозга и не может долго переноситься человеком. Следовательно, подсознание относится к сознанию как часть к целому. Сознание – это высший регулятор человеческого поведения, а подсознание подчинено ему (его деятельность направляется сознанием). Вместе с тем большая часть информации, поступающей от рецепторов, может анализироваться на уровне подсознания, которое и обеспечивает осуществление и ответных реакций на нее (как правило, автоматизированных реакций, не требующих участия сознания). Подсознание – первое, но не самостоятельное, звено всех реакций организма, оно направляется сознанием и подчинено ему, тогда как сознание выступает в роли высшего регулятора человеческого поведения. Подсознание хранит информацию, накопленную в процессе жизненного опыта (т.е. все то, что становится основой поведенческих реакций организма).

Эмоции представляют собой реакции организма на воздействие внешних и внутренних раздражителей, имеющих ярко выраженную субъективную окраску и охватывающих все виды чувствительности. В период переживания положительных эмоций происходит мобилизация всех сил и ресурсов организма, повышается тонус коры больших полушарий; человек переживает состояние подъема духовных и физических сил ("приходит озарение"). В случае отрицательных эмоций интеллектуальные, энергетические, иммунологические реакции организма угнетаются, наступает резкое снижение интеллектуальных и энергетических ресурсов.

Одним из важных свойств нервной системы человека и животных является память, проявляющаяся в длительном хранении информации о событиях внешнего мира и реакциях организма на эти события, а также использовании этой информации для построения текущего поведения. Память является результатом обучения и заключается в таких изменениях в нервной системе, которые сохраняются в течение некоторого времени и существенно влияют на характер протекания будущих рефлекторных реакций. Память, как физиологический процесс, включает три взаимосвязанных этапа:

       запоминание

       хранение

       воспроизведение (воспоминание).

В зависимости от характера запоминаемой информации, И.С. Бериташвили выделял следующие типы памяти:

       образная (воспроизведение образа жизненно важного объекта)

       эмоциональная (какая-то ситуация вызывает эмоции, которые сопровождали когда-то ранее аналогичную ситуацию)

       условно-рефлекторная (проявляется в виде воспроизведения условных двигательных и секреторных реакций или заученных привычных движений спустя длительное время после их образования)

       словесно-логическая или семантическая (свойственна только человеку, представляет собой память на словесные сигналы, обозначающие как внешние объекты и события, внутренние переживания и свои собственные действия).

Память является результатом обучения и заключается в таких изменениях в нервной системе, которые сохраняются в течение некоторого времени и существенно влияют на характер протекания будущих рефлекторных реакций.

Различают следующие уровни памяти:

       сенсорная память (после прекращения действия раздражителя в рецепторах еще сохраняются следы предшествующей активности, длительность хранения которых не превышает 500мс)

       краткосрочная или оперативная память (длится от нескольких миллисекунд до нескольких секунд, связана либо с циркуляцией возбуждения по замкнутым нейронным цепям, либо с определенными молекулярными или метаболическими изменениями в синапсах, которые участвуют в проведении информации; обеспечивает выполнение текущих операций мышления)