Мозг и психика

Предисловие

Давно замечено, что психические явления тесно связаны с работой мозга человека. Эта мысль была сформулирована еще в первом тысячелетии до нашей эры Алкмеоном Кротонским (VI в. до н.э.) и поддерживалась Гиппократом (ок. 460-377г. до н.э.) В течение более чем двух тысячелетий 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 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.

Строение  и функционирование нервной системы

  Чтобы подробно разобрать явления психики и роль головного мозга в психических процессах, необходимо начать, конечно, со строения и принципов функционирования нервной системы. Она состоит из центрального и периферического разделов. Центральный включает головной мозг, промежуточный и спинной мозг (приложение, рис.1) Вся остальная часть нервной системы относится к периферической.

Центральная нервная система (ЦНС), если ее рассматривать  более детально, состоит из переднего  мозга, среднего мозга, заднего мозга  и спинного мозга. В этих основных отделах ЦНС в свою очередь  выделяются важнейшие структуры, имеющие  прямое отношение к психическим  процессам, состояниям и свойствам  человека: таламус, гипоталамус, мост, мозжечок и продолговатый мозг. Практически все отделы центральной и периферической нервной системы участвуют в переработке информации, поступающей через внешние и внутренние рецепторы, расположенные на периферии тела, а так же в самих органах.

Со всеми  органами и тканями организма  ЦНС связана через нервы, выходящие  из головного и спинного  мозга. Они несут в себе информацию, поступающую  в мозг из внешней среды, и проводят ее в обратном направлении к отдельным частям и органам тела. Нервные волокна, поступающие в мозг с периферии, называются афферентными, а те, которые проводят импульсы от центра к периферии, - эфферентными.

Центральная нервная система представляет собой скопления нервных клеток – нейронов. Нервная клетка состоит из тела нейрона. В приложении на рис. 2 тела нервных клеток отмечены названиями «сенсорный нейрон», «нейрон локальной сети» и «двигательный нейрон». Древовидные отростки, отходящие от тел нервных клеток, носят название дендритов. Один из таких отростков является удлиненным и соединяет тела одних нейронов с телами или дендритами других нейронов. Он называется аксоном, Часть аксонов покрыта специальной миелиновой оболочкой, которая способствует более быстрому проведению импульса по нерву (приложение, рис.2).

Места контактов  нервных клеток друг с другом называют синапсами. Через них нервные  импульсы предаются с одной клетки на другую. Механизм синоптической  передачи импульса, работающий на основе биохимических обменных процессов, может облегчать или затруднять прохождение нервных импульсов  по ЦНС и тем самым участвовать  в регулировании многих психических  процессов и состояний организма.

В большинстве  своем нейроны являются специализированными, т.е. выполняют в работе ЦС специфические  функции. Например: проведение нервных  импульсов от рецепторов к ЦНС (сенсорные  нейроны), проведение нервных импульсов  от ЦНС к органам движения (двигательные нейроны), проведение нервных импульсов  от одного участка ЦНС к другому (нейроны локальной сети). Клетки глии обычно находятся рядом с  нейронами. Они отвечают за обменные процессы в ЦНС.

На периферии  тела человека, во внутренних органах  и тканях клетки своими аксонами подходят к рецепторам – миниатюрным органическим устройствам, предназначенным для восприятия различных видов энергии – механической, электромагнитной, химической и других – и преобразования ее в энергию нервных импульсов. Все структуры организма, внешние и внутренние, пронизаны массой разнообразных рецепторов. Особенно много специализированных рецепторов в органах чувств: глаз, ухо, поверхность кожи, язык, внутренние полости носа. Рецепторы, способные воспринимать воздействие источников энергии, находящихся на расстоянии от тела, называют дистантными. Головной мозг – это часть нервной системы, которая эволюционно возникла на основе развития дистантных рецепторных органов. Особую роль в головном мозге играют правое и левое большие полушария, а также их основные доли: лобная, теменная, затылочная и височная (приложение, рис.3,4). И. П. Павлов, характеризуя комплекс мозговых и других органических структур, участвующих в восприятии, переработке и хранении специфической информации, связанной с деятельностью отдельных органов чувств, ввел понятие анализатор. Этим словом он обозначил относительно автономную органическую систему, обеспечивающую переработку специфической сенсорной информации на всех уровнях ее прохождения через ц.н.с. Соответственно основным органам чувств выделяют зрительный, слуховой, вкусовой, кожный и некоторые другие анализаторы.

Каждый анализатор состоит из трех анатомически различных  отделов, выполняющих специализированные функции в его работе: рецептора, нервных волокон и центрального отдела, представляющего собой ту часть ц.н.с., где воспринимаются, перерабатываются соответствующие  раздражители, хранятся воспоминания о них.

 С высшими психическими функциями, с мышлением и сознанием человека связана работа коры головного мозга и подкорковых структур, входящих в передний мозг (приложение, рис.5). Поверхность коры головного мозга представляет собой верхний слой переднего мозга, образованный в основном вертикально ориентированными нейронами, их отростками – дендритами и пучками аксонов, идущих от этих клеток вниз, к нижерасположенным отделами мозга, а также аксонами, поступающими от нижележащих мозговых структур. По особенностям распределения нейронов в слоях коры их  величине и форме всю кору головного мозга разделяют на ряд областей: теменная, затылочная, лобная, височная, а сами эти области – на более мелкие поля, отличные друг от друга по своей структуре и назначению.

Наиболее  распространена классификация, предложенная К. Бродманом. В соответствии с ней  кора головного мозга делится  на 11 областей и 52 поля. Всего в наиболее развитых полях имеется 6-7 слоев  нервных клеток, и количество слоев  зависит от древности соответствующего участка коры.

По времени  появления отделов коры головного  мозга в филогенезе, ее подразделяют на древнюю: она занимает 0,6% от площади к.г.м., устроена наиболее примитивно и состоит из одного слоя нервных клеток, который не полностью отделен от подкорковых структур; старую: она занимает 2,6% от площади к.г.м., также состоит из одного слоя клеток, но он уже полностью отделена от подкорковых структур; новую: она занимает 95,6% площади к.г.м.

Многослойность  нейронов характеризует именно новую  кору, которая кроме собственной  сложной структуры имеет еще  достаточно развитые связи внутри себя и со всеми другими отделами мозга. Импульсы, идущие от подкорковых структур и нервных образований ствола мозга, поступают в к.г.м. Афферентные импульсы поступают в к.г.м. в основном через систему специфических ядер таламуса, причем его волокна заканчиваются в так называемых первичных проекционных зонах к.г.м. (приложение, рис.5,6). Эти зоны представляют собой конечные корковые структуры анализаторов. Например, корковая зона зрительного анализатора расположена в затылочных отделах больших полушарий, слуховая занимает поля в верхних отделах височных долей, кожная чувствительность представлена полями сенсорной хоны, обонятельные ощущения локализованы в более древних отделах к.г.м. С движениями в к.г.м. преимущественно связана моторная зона. В этой же области топологически представлены отдельные движущиеся части тела. Примерное соотношение их представительства отражено в схеме, разработанной У. Пенфилдом (приложение рис.7).

Наиболее  широким и сложным является месторасположение  речи, т.к. она локализована в нескольких центрах к.г.м. (лобная, височная, теменная доли).

Это свидетельствует  о том, насколько важна роль речи в регуляции психики и поведения  человека на высших уровнях. Мозговое представительство речевой функции ассиметрично, она локализована главным образом в левом полушарии (это касается людей, у которых ведущей является правая рука). Мышление, сознание, программирование поведения и его волевой контроль соотносятся с работой лобных долей к.г.м. Явление функциональной ассиметрии больших полушарий мозга распространяется не только на речь, но и на ряд других психических функций. Левое полушарие является ведущим в осуществлении речевых и других, связанных с речью функций: чтение, письмо, счет, логическая память, словесно-логическое, или абстрактное мышление, произвольная речевая регуляция других психических процессов и состояний. Осуществление психических функций, неопосредованных речью и протекающих обычно на чувственном уровне, обеспечивает, вероятно, работа правого полушария.

Особую роль в регуляции многих психических  процессов, свойств и состояний  человека играет ретикулярная формация (приложение, рис.6). Она представляет собой совокупность разреженных, напоминающих тонкую сеть нейронных структур, анатомически расположенных в спинном мозге, в продолговатом мозге и заднем мозге. Для нейронов ретикулярной формации характерны немногочисленные, малоразветвленные дендриты; их аксоны отходят на большие расстояния и образуют значительное число боковых ветвей – коллатералей. Они располагаются на пути аксонов, отходящих от более крупных нервных волокон, связанных с анализаторами. К ретикулярной формации идут коллатерали волокон всех сенсорных систем. С ней также связаны нервные волокна, идущие из к.г.м. и из мозжечка. В свою очередь волокна ретикулярной формации проводят импульсы в нисходящем направлении, в мозжечок и в спинной мозг. Восходящая часть ретикулярной формации связана с повышением и понижением чувствительности к.г.м. Она играет важную роль в управлении механизмами сна и бодрствования, научения и внимания. К.г.м. через нисходящие волокна способна также оказывать влияние на ретикулярную формацию, что, по-видимому, связано с сознательной психологической саморегуляцией человека. Пути проведения нервных импульсов, порождающих ощущения, различны. Известный психофизиолог Е.Н. Соколов пишет о том, что существует, по крайней мере, два пути проведения нервного возбуждения: специфический: связанный с анатомо-физиологическим устройством нервных структур, относящихся к данному анализатору;  неспецифический: идет через ретикулярную формацию, волокна которой начинаются от спинного мозга и заканчиваются в неспецифических ядрах таламуса. Анализатор выступает как сложная афферентно-эфферентная система, деятельность которой тесным образом связана с работой ретикулярной формации, причем периферические рецепторы в анализаторе являются не только приборами, но также эффекторами, реагирующими на них повышением или понижением своей чувствительности через механизм обратных нервных связей. Данные связи анатомически представлены тонкими нервными волокнами, проводящими возбуждение из центральной нервной системы к периферии тела. Обратные нервные связи имеются в системе как специфического, так и неспецифического путей проведения возбуждения. 

Теперь, разобравшись в принципах строения и функционирования ЦНС, можно двигаться дальше, к  нашему центральному пункту назначения, который нас собственно и интересует, а именно мозг и психика человека.

Принципы  и общие механизмы  связи

Как уже было сказано ранее, изучением связей между психическими явлениями и органическими процессами, происходящими в мозге человека, занялись две специальные науки, которые сформировались из своих предшественниц физиологии и психологии в начале XX века – это физиология высшей  нервной деятельности и психофизиология.

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 психологических 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. Хал,  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.

Идеи И.П. Павлова, связанные с понятием условного  рефлекса, претерпели некоторые изменения  со времени своего появления. Поначалу на эти понятия возлагали большие  надежды в объяснении психических  процессов и научения. Однако эти  надежды не оправдались. Условный рефлекс  оказался слишком простым физиологическим  явлением, чтобы на его основе можно  было понять и свести к нему 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 жизненного опыта –  импринтинг, оперантное обусловливание, викарное научение, - которые существенно  расширили и дополнили знания о механизмах научения, свойственных человеку. Но, тем не менее, идея условно  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. Кроме  того возникли 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). Были проведены  исследования механизмов поведения