Высшая нервная деятельность человека связана с функцией мозга: Что такое высшая нервная деятельность

Высшая нервная деятельность человека (биология, 8 класс)

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 1883.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 1883.

Совокупность условных рефлексов и психических функций, происходящих в отделах коры головного мозга животных и человека, называют высшей нервной деятельностью (ВНД). Термин впервые ввёл Иван Петрович Павлов.

Рефлексы

ВНД позволяет приспосабливаться к изменчивым условиям окружающей среды. Осуществляется такая адаптация посредством рефлексов (ответной реакции на раздражитель), которые И. П. Павлов разделил на два вида:

• безусловные – врождённые, наследственные, не требуют обучения;
• условные – приобретаемые во время жизни.

Большинство центров безусловных рефлексов находится в спинном и продолговатом мозге и не относится к ВНД.
Безусловные рефлексы характеризуются следующими признаками:

• начинают работать после рождения;
• свойственны всему виду;
• сохраняются в течение всей жизни;
• возникают в ответ на раздражение определённых рецепторов.

Примерами являются сосательный, глотательный, дыхательный рефлексы. Быстрая реакция без привлечения центров головного мозга в ответ на раздражение болевых рецепторов также относится к безусловным рефлексам.

Существуют сложные безусловные рефлексы, которые обладают цепной реакцией и влияют на поведение. Такие рефлексы называются инстинктами.

Условные рефлексы вырабатываются постепенно под действием внешней среды и носят индивидуальный характер. Их центры находятся в коре головного мозга. У животных условные рефлексы вызываются с помощью дрессировки при повторении определённых действий. У человека условные рефлексы вырабатываются в процессе обучения, например, реакция на красный свет при вождении автомобиля.

Рис. 1. Пример условного рефлекса.

Психические функции

Система условных и безусловных рефлекторных связей называется сигнальной. Выделяют первую и вторую сигнальные системы. Первая сигнальная система включает восприятие ощущений, их анализ, ответную реакцию. Посредством рецепторов система реагирует на свет, звук, прикосновение. Данные, полученные от органов чувств, формируют определённую картину мира с помощью психических функций. Их краткое описание представлено в таблице.

Функция	Описание
Ощущение	Отражение в центральной нервной системе отдельных свойств физических тел и явлений
Восприятие	Приём и обработка информации, помогающей ориентироваться в окружающем мире
Внимание	Концентрация психической деятельности на определённой (наиболее важной) информации
Память	Сохранение полученной от органов чувств информации
Мышление	Отражение внешнего мира, проявляющееся в сознательных действиях
Мотивация	Стимуляция к деятельности под действием внешних раздражителей и для удовлетворения собственных потребностей
Эмоции	Выражение отношения к внешнему миру

Рис. 2. Центры высшей нервной деятельности в коре головного мозга.

Для животных и человека многие ощущения будут одинаковыми. Так, и человек, и собака понимают, что вода – мокрая, а огонь – горячий. Однако в зависимости от развитых органов чувств и выборки информации мироощущение будет отличаться у разных представителей фауны. Например, собака живёт в мире запахов, т.к. лучше всего воспринимает эту информацию о внешнем мире.

Помимо первой сигнальной системы для высшей нервной деятельности человека характерна вторая сигнальная система, связанная с пониманием и воспроизводством речи. Вторая сигнальная система возникла из первой в результате эволюции. Жизнь в сообществе и выполнение сложных коллективных действий способствовали формированию речи. Как и другие раздражители, слово воздействует на центры коры головного мозга, формируя образы и ответную реакцию. Развивается только в сообществе при постоянном общении.

Рис. 3. Речь – вторая сигнальная система.

Всегда считалось, что человека от животных отличают наличие самосознания (узнавание в зеркале) и труд, как высшая форма мышления. Однако некоторые животные (слон, шимпанзе) узнают себя в зеркале, а многие представители фауны пользуются самодельными орудиями труда (вороны, обезьяны, каланы). Поэтому значительное отличие остаётся только в речи.

Что мы узнали?

Из урока биологии 8 класса узнали о том, что такое высшая нервная деятельность и из чего она складывается. Вся информация о внешнем мире поступает от рецепторов к головному мозгу, где обрабатывается и анализируется. На основе анализа складывается мироощущение и ответные реакции.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Александр Тюрнин

  10/10

• Илья Володин

  10/10

• Денис Романов

  10/10

• Карина Бабышкина

  10/10

• Анжела Магомедова

  9/10

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 1883.

---

А какая ваша оценка?

Особенности ВНД человека — что это, определение и ответ

Деятельность ЦНС у человека и животных чрезвычайно схожа, однако мы без труда по умственным способностям отличим даже самую умную собаку от человека с невысоким уровнем интеллекта. В работах И.П.Павлова и И.М.Сеченова это объясняется особенностью мышления человека: нам доступны сигналы не только от органов чувств, но и информация, скрытая в символах, звуках, абстрактных объектов — все это так или иначе связано с деятельностью второй сигнальной системы.

У животных существует только одна первая сигнальная система, принципы работы которой сводятся к анализу зрительных, слуховых, обонятельных, вкусовых, тактильных сигналов и формировании на их основе условных рефлексов, а также осуществление безусловных.

Вторая сигнальная система есть только у человека. К ней И.П.Павлов отнёс те речевые временные связи, которые формируются при многократном совпадении слов с действием существующих раздражителей.

Можем представить себе следующий пример: рождаясь, ребёнок не имеет представления о языке, на котором ему предстоит говорить. Первые годы жизни он воспринимает раздражители и слышит определенные слова, например, видит яблоко или пробует на вкус и слышит от взрослых соответствующее слово. Спустя какое-то количество повторений в его мозге формируется временная связь между словом «яблоко» и его образом. Временная она, потому что человек может забыть язык, на котором не говорит многие годы.

Одна из важнейших функций головного мозга — развитие и обеспечение работы двух сигнальных систем.

Сигнальная система — совокупность рефлексов, обеспечивающих формирование необходимых реакций на определенные раздражители.

Слово — для человека такой же реальный раздражитель, как и информация от рецепторов. Оно заменяет реальные объекты на их образы, зашифрованные в символах, выполняя функцию «сигнала сигналов» — поэтому процессы, связанные с его осознанием и воспроизведением названы второй сигнальной системой.

Вторая сигнальная система охватывает все функции, связанные с речью: письменную речь, устную, язык жестов у глухонемых.

В коре больших полушарий есть зоны, связанные с речью:

• центр Брока — зона, отвечающая за воспроизведение устной речи, расположена в лобной доле

• центр Вернике — зона, обеспечивающая понимание устной речи, расположена в височной доле

• центр распознавания письменных знаков (центр чтения) находится в затылочной доле

• центр воспроизведения письменных знаков (центр письма) находится в лобной доле

Речь даёт человеку возможность не только обмениваться информацией, но и рассуждать, формулировать выводы. Развитие речи привело к появлению абстрактного мышления.

Абстрактное мышление — способность с помощью слов создавать реальные или воображаемые образы и явления, проводить мысленные опыты, предугадывая результат.

Благодаря мышлению человек способен обучаться и запоминать абстрактные образы.

Память — сохранение в сознании опыта, способность воспроизвести его с помощью речи и повторно использовать.

В зависимости от типа сигнала, который мы воспринимаем наиболее активно для запоминания, можно выделить 3 типа памяти:

• зрительная

• слуховая

• моторная

По времени фиксации в сознании заученного факта выделяют

• краткосрочную память (оперативную)

• долговременную память

Типы высшей нервной деятельности человека

Тип ВНД определяется соотношением трёх свойств: силы, уравновешенности и подвижности.

Сила нервной системы — способность без торможения реагировать на крайне интенсивные раздражители.

Уравновешенность — согласованность и гармония в процессах возбуждения и торможения.

Подвижность — скорость перехода от торможения к возбуждению и наоборот.

По соотношению этих трёх характеристик можно определить тип ВНД человека.

Тип высшей нервной деятельности лежит в основе темперамента — совокупности индивидуальных психо-физиологических особенностей человека.

Существует 4 основных типа темперамента: холерик, сангвиник, флегматик, меланхолик.

Холерик — сильный, но неуравновешенный тип. У таких людей процесс возбуждения сильно преобладает над торможением: они быстро увлекаются чем-то, активны, н* эмоциональны и раздражительны.

Сангвиник — сильный, уравновешенный и подвижный тип. Это активные люди, способные быстро подстраиваться под ситуацию.

Флегматик — сильный, уравновешенный, но инертный тип. От сангвиников их отличает более спокойная деятельность нервной системы.

Меланхолик — слабый тип. Характеризуются быстрой утомляемостью нервной системы. Они пассивны и нерешительны.

Высшая нервная деятельность | это… Что такое Высшая нервная деятельность?

I Вы́сшая не́рвная де́ятельность

интегративная деятельность головного мозга, обеспечивающая индивидуальное приспособление высших животных и человека к изменяющимся условиям окружающей среды. Научные представления о В. н. д. были разработаны школой академика И.П. Павлова на основе учения об условном рефлексе (Условные рефлексы). В основе В. н. д. лежат физиологические механизмы безусловных рефлексов (Безусловные рефлексы) и формирующихся на их основе в процессе онтогенеза условных рефлексов. Безусловные рефлексы генетически детерминированы, присущи определенному виду организмов и формируют поведение, обеспечивающее их выживание в относительно постоянных условиях окружающей среды. Индивидуально приобретаемые формы поведения, обеспечивающие приспособление человека и животных к изменяющимся условиям среды, возможны только за счет обучения, в основе которого лежат нейрофизиологические механизмы памяти (Память)

.

Основные закономерности В. н. д. базируются на физиологических механизмах образования и исчезновения условных рефлексов. Для образования условных рефлексов необходимо появление в структурах ц.н.с. временной связи между нейронами, воспринимающими условное раздражение, и нейронами, входящими в структуру безусловных рефлексов. Условно-рефлекторное возбуждение возникает, когда какой-либо индифферентный (условный) раздражитель подкрепляется безусловным. Благодаря временным связям различной сложности ранее индифферентные раздражители, предшествующие той или иной деятельности, становятся сигналом этой деятельности. Приобретая сигнальное значение, условный раздражитель приводит к возникновению в ц.н.с. возбуждения, опережающего активность структур мозга, обеспечивающих формирование будущего поведения. Такое опережающее возбуждение не только обеспечивает биологически целесообразное приспособление организма к окружающей среде, но и лежит в основе активного воздействия на эту среду.

В механизмах формирования В. н. д. животных и человека наряду с условнорефлекторным возбуждением в ц.н.с. всегда участвуют процессы торможения. Различают два вида торможения: внешнее (безусловное) и внутреннее (условное). Внешнее торможение возникает в случае внезапного появления постороннего раздражителя и проявляется тем, что условный рефлекс не образуется совсем либо, начавшись, прекращается. Разновидностью внешнего торможения является запредельное торможение, отмечающееся при чрезмерном увеличении силы условного раздражителя. Внутреннее торможение возникает, когда условный раздражитель не подкрепляется безусловным. В зависимости от условий образования внутреннего торможения различают следующие его виды: угасательное, дифференцировочное, условный тормоз, запаздывающее (см. Торможение)

. Взаимодействие процессов условнорефлекторного возбуждения и внутреннего торможения дает возможность животному и человеку ориентироваться в самых сложных ситуациях. При этом, если человек постоянно совершает примерно одинаковые и последовательные во времени действия, то различные раздражители, являющиеся условными по отношению к совершающимся действиям, создают стереотипность их выполнения. Последовательность возбуждений, возникающая при этом в коре больших полушарий и приводящая к определенной последовательности совершаемых поведенческих актов, носит название динамического стереотипа. Резкое нарушение сложившегося на протяжении всей жизни человека динамического стереотипа может служить причиной развития различных заболеваний и преждевременного старения.

Высшая нервная деятельность отдельного животного (одного вида) и человека имеет индивидуальные особенности, связанные прежде всего с врожденными свойствами ц.н.с. (его генотипом). Индивидуальное развитие, возможность обучения навыкам определяются различиями в скорости и прочности образующихся условных рефлексов, интенсивности внешнего и внутреннего торможения, быстроты иррадиации и концентрации нервных процессов (т.е. фенотипом). Совокупность генотипических и фенотипических особенностей организма определяет его тип В. н. д. Выделяют четыре основных типа В. н. д. у животных, которые по основным показателям (силе, подвижности и уравновешенности процессов возбуждения и торможения) аналогичны с классическим представлением о темпераментах у людей. Тип сильный, неуравновешенный с преобладанием возбуждения совпадает с холерическим темпераментом; сильный, уравновешенный, малоподвижный тип — с флегматическим; сильный, уравновешенный, подвижный — с сангвиническим; слабый, быстроистощаемый, малоподвижный — с меланхолическим.

Основные закономерности В. н. д. являются общими у животных и человека. Анализ и синтез раздражителей (сигналов) из внешнего мира в ц.н.с. составляют первую сигнальную систему. У человека, в отличие от животных, наряду с первой имеется вторая сигнальная система, связанная с речью. Слово для человека является не только звуковым, но и смысловым сигналом. например, слово «вперед» для собаки служит только сигналом начала движения. Для человека это слово может означать проявление самых разнообразных форм деятельности. Развитие словесной сигнализации сделало возможным отвлечение человека от данной конкретной жизненной обстановки и в то же время обобщение многих окружающих явлений. Первая и вторая сигнальные системы у человека неотделимы друг от друга. Только у ребенка до овладения речью, а у взрослого в случаях патологии может быть обособленное функционирование первой сигнальной системы.

Вместе с тем имеются различия в соотношении развития первой и второй сигнальных систем у разных людей, что позволило И. П. Павлову выделить частные типы В. н. д. (художественный, мыслительный и промежуточный, или средний).

При художественном типе В. н. д. преобладают проявления первой сигнальной системы. Такие люди отличаются выраженным образно-эмоциональным типом мышления, необычайной остротой, яркостью и полнотой непосредственного восприятия действительности. Чаще всего такой тип В. н. д. присущ художникам, писателям, музыкантам, артистам; мыслительный тип В. н. д. характерен для человека с наклонностью к отвлеченно-словесному мышлению, т.е. с преобладанием второй сигнальной системы. Люди мыслительного типа наиболее часто встречаются среди ученых, общественных деятелей, юристов. При среднем типе В. н. д. первая и вторая сигнальные системы в равной степени значимы для восприятия человеком окружающей среды. К этому типу В. н. д. относится большинство людей.

Сложность и многогранность В. н. д. у различных животных и человека тесно связаны с развитием коры больших полушарий головного мозга. Современные методы исследования В. н. д. (электроэнцефалография, стереотаксическая и микроэлектродная техника, раздражение и самораздражение структур мозга) показали различную степень участия структур головного мозга в формировании В. н. д. Внутримозговая организация процессов при формировании В. н. д. рассматривается не как локальный механизм установления временной связи между очагами условного и безусловного возбуждения в коре головного мозга, а как взаимодействие возбуждений, связанных с формированием мотиваций (Мотивации), с механизмами памяти и работой анализаторов (Анализаторы). В рамках теории функциональных систем академика П.К. Анохина взаимодействие возбуждений начинается на стадии афферентного синтеза, который является системным процессом сопоставления, интеграции и отбора в структурах ц.н.с. разнообразных по функциональному значению для организма многочисленных потоков возбуждений (см. Функциональные системы). Подобная интеграция может осуществляться не только в отдельных структурах мозга, но и на уровне отдельных нервных клеток, на основе конвергенции разномодальных возбуждений. Последующее взаимодействие между клетками определяется механизмами функциональных взаимосвязей между отдельными структурами головного мозга. Прежде всего это механизмы восходящих активирующих влияний подкорковых образований на кору головного мозга (см. Подкорковые функции). Объединению коры больших полушарий и подкорковых структур способствуют также кортикофугальные влияния, которые активируют ретикулярную формацию ствола мозга и создают потоки возвратных генерализованных воздействий на кору. На этой основе может возникать корково-подкорковая реверберация (циркуляция) возбуждений и центробежная настройка периферических рецепторов, позволяющая устранять избыточную информацию. Устранение избыточной информации в ц.н.с. есть, по существу, переход к следующей стадии системной организации внутримозговых процессов — стадии принятия решения. В результате афферентного синтеза организм имеет возможность совершать бесконечное количество поведенческих актов, стадия принятия решения способствует формированию программы действия. На этой стадии осуществляется динамическое объединение соматических и вегетативных функций в целостный поведенческий акт, направленный на получение полезного для организма результата. Одновременно с формированием программы действия в ц.н.с. формируется физиологический аппарат предвидения и оценки результатов действия — акцептор результатов действия. Он «предвосхищает» афферентные свойства того результата, который должен быть получен в соответствии с принятым решением и, следовательно, опережает ход событий в отношениях между организмом и внешним миром. Сопоставление параметров результата действия в виде возбуждений, идущих в ц.н.с. от периферических рецепторов, с «афферентной моделью» результата, представленной в аппарате акцептора результатов действия, осуществляется на основе поступления в структуры мозга обратной афферентации (обратной связи). Если обратная афферентация не соответствует параметрам запрограммированного результата поведения, возникает ориентировочно-исследовательская реакция организма, сопровождающаяся поисками новых форм адаптивного поведения. Подобное несоответствие, получившее название рассогласования, является основой возникновения нарушений В. н. д., проявляющихся неврозами, эмоциональными стрессами. Подтверждением этому служат так называемые экспериментальные неврозы, изучавшиеся в лабораториях И.П. Павлова. Несоответствие формируемых целей поведения физиологическим возможностям их достижения, определяемым типом высшей нервной деятельности у каждого человека, нередко является причиной заболеваний. На этой основе может быть выработана врачебная тактика в лечении с использованием не только фармакологических препаратов, но и нелекарственных методов терапии.

Библиогр.: Анохин П.К. Системные механизмы высшей нервной деятельности, М., 1979; Асратян Э.А. Рефлекторная теория высшей нервной деятельности, М., 1983; Симонов П.Ф. Высшая нервная деятельность человека, М., 1975.

II Вы́сшая не́рвная де́ятельность

интегративная деятельность головного мозга, обеспечивающая индивидуальное поведенческое приспособление человека или высших животных к изменяющимся условиям окружающей и внутренней среды.

1. Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг. 2. Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982—1984 гг.

Системные механизмы психической деятельности

П.К. Анохин писал: «Проблема психического для нейрофизиолога стала своеобразным «силомером». Только выразив свое отношение к этой проблеме, нейрофизиолог находит свое место в потоке исследовательской мысли и более четко намечает перспективы своей дальнейшей работы» [5].

Психическая деятельность — неотъемлемый компонент жизнедеятельности человека. Тем не менее в современной научной литературе отсутствует целостное представление о ней, поскольку различные проявления психической деятельности нередко искусственно вычленяются и рассматриваются отдельно.

Большинство современных авторов рассматривают психическую деятельность с позиций широко распространенной рефлекторной теории, в которой ведущая роль отводится внешним стимулам. Однако любой рефлекс, согласно классической рефлекторной теории, формируется на основе рефлекторной дуги и заканчивается отраженным действием, что и заключается в термине «психическая деятельность».

В последние годы все чаще понятие «психическая деятельность» заменяется термином «когнитивная деятельность». Такая подмена вряд ли правомерна, поскольку когнитивная деятельность является только частью деятельности психической. Как правило, в когнитивную деятельность включают процессы познания, обучения, памяти и иногда — мышления; в психическую же наряду с указанными процессами — процессы восприятия, ощущения, эмоций, мотиваций, представления или воображения, запоминания, воспоминания и забывания. Различные проявления когнитивной деятельности подчас искусственно вычленяются из целостной интегративной психической, и в целом такие представления можно расматривать как дань редукционизму.

Психическая деятельность, будучи тесно связанной с внешней, а у человека — с социальной средой, по сути является в значительной степени отражением деятельности головного мозга. При этом она может проявляться в поведении, выражаться в словесной и письменной форме, но может осуществляться без внешнего выражения.

Новые представления об организации психической деятельности человека и животных представляет теория функциональных систем организма, сформулированная П.К. Анохиным [3, 7, 25].

Функциональные системы — динамические, самоорганизующиеся и саморегулирующиеся центрально-периферические построения, все составные элементы которых содружественно объединяются для достижения полезных для самой системы и организма в целом приспособительных результатов. Из этого определения видно, что в теории функциональных систем четко определен системообразующий фактор, обеспечивающий многообразие приспособительных реакций организма на всех уровнях — от метаболических реакций до поведенческой и психической деятельности, удовлетворяющей потребности живых существ и определяющих целенаправленную их активность.

В целом организме имеется множество взаимосвязанных и взаимодействующих функциональных систем метаболического, гомеостатического, поведенческого и психического уровней.

Приспособительные результаты деятельности функциональных систем постоянно оцениваются их специальными центрами с помощью обратной афферентации, поступающей от соответствующих рецепторов. Таким образом, функциональные системы работают на основе принципа саморегуляции. Важно подчеркнуть, что саморегулирующиеся функциональные системы гомеостатического и метаболического уровней включаются в деятельность головного мозга (рис. 1).Рисунок 1. Схема функциональной системы, объединяющей внутреннее (гомеостатическое) и внешнее (поведенческое) звенья саморегуляции. Внутреннее звено обеспечивает поддержание оптимального для жизнедеятельности показателя гомеостазиса. Внешнее звено на основе системно организованной центральной архитектоники определяет достижение субъектом психического и поведенческого результата, удовлетворяющего внутреннюю потребность. ПА — пусковая афферентация. ОА — обстановочная афферентация. Следовательно, психическая деятельность человека определяется функциями не только головного мозга, но и организма в целом.

В связи с упоминавшейся выше рефлекторной теорией психической деятельности следует отметить, что в отличие от рефлекторной деятельности любая функциональная система не ограничивается действиями, а всегда направлена на достижение адаптивных результатов, удовлетворяющих ту или иную потребность организма. Рефлекторные дуги различных рефлексов психического уровня развертываются на основе предшествующей или вновь организующейся доминирующей в организме функциональной системы, формирующейся той или иной потребностью организма. Рефлекторные механизмы, завершающиеся только ответными реакциями субъектов на действие раздражителей, являются лишь составной частью функциональных систем [6].

Системная церебральная архитектоника психической деятельности

Церебральная архитектоника психической деятельности в соответствии с теорией функциональных систем включает последовательно сменяющие друг друга узловые механизмы: афферентный синтез, принятие решения и предвидение результата, удовлетворяющего ведущую исходную психическую или метаболическую потребность — акцептор результата действия, эфферентный синтез и постоянную оценку достигнутых результатов акцептором результатов путем сравнения обратной афферентации от параметров достигнутых результатов с механизмами акцептора результата действия.

Начальной стадией любого психического акта является стадия афферентного синтеза. На этой стадии возникающая на основе психической или метаболической потребности доминирующая мотивация постоянно взаимодействует на нейронах головного мозга с афферентацией, поступающей в ЦНС от действия на организм ситуационных и специальных пусковых факторов, а также с механизмами памяти. На стадии афферентного синтеза, который осуществляется по принципу доминанты [28], формируется такой важнейший механизм психической деятельности, как принятие решения.

Принятие решения определяет ограничение свободы деятельности субъектов и ориентирует их психическую деятельность в направлении удовлетворения сложившейся на стадии афферентного синтеза доминирующей мотивации.

После принятия решения психическая деятельность может ограничиться сугубо мозговыми нейродинамическими информационными исполнительными процессами мышления или включать активную деятельность человека, направленную на удовлетворение доминирующей исходной потребности. Но до этого активируется аппарат предвидения свойств потребного результата и способов, ведущих к его достижению, — акцептор результата действия.

Акцептор результата действия формируется в функциональных системах психической деятельности, с одной стороны, на генетической основе, с другой — его механизмы усложняются в процессе обучения субъектов при множественных взаимодействиях с факторами внешней среды. При действии на организм и в первую очередь на его рецепторы разнообразных факторов внешней среды, удовлетворяющих или не удовлетворяющих его исходные психические потребности, возникают множественные потоки афферентных возбуждений (обратная афферентация), которые распространяются в ЦНС и запечатляются на структурах аппарата акцептора результата действия, участвуя в процессах подкрепления.

Системное квантование психической деятельности

В 1983 г. автором данной статьи [26] был постулирован принцип системного квантования процессов жизнедеятельности, который может быть распространен на построение психической деятельности.

Принцип системного квантования психической деятельности состоит в том, что континуум деятельности различных функциональных систем психического уровня расчленяется на отдельные дискретные отрезки — системокванты: от психической потребности к ее удовлетворению. Каждый системоквант психической деятельности человека включает исходную метаболическую и формирующуюся на ее основе психическую потребность, включающую доминирующую мотивацию, а также поведение, направленное на удовлетворение исходной потребности, промежуточные и конечные результаты этой деятельности, постоянно оцениваемые субъектами с помощью обратной афферентации в плане удовлетворения, или, наоборот, неудовлетворения исходной потребности, т.е. достижения полезного для субъекта приспособительного результата.

В построении системоквантов психической деятельности человека ведущая роль принадлежит двум крайним компонентам системной церебральной архитектоники соответствующих функциональных систем — доминирующей мотивации и подкреплению.

Системное квантование психической деятельности осуществляется по принципу саморегуляции за счет постоянной оценки субъектом (его акцептором результата действия с помощью обратной афферентации) промежуточных (этапных) и конечного результатов. Если достигнутые результаты и их параметры, действующие на рецепторы организма, и возникающая при этом обратная афферентация соответствуют свойствам акцептора результата действия, удовлетворяют исходную потребность, системоквант психической деятельности на основе положительной эмоции завершается. Новая потребность формирует очередной системоквант психической деятельности и т.д. В случаях, когда параметры достигнутых результатов не соответствуют свойствам доминирующего акцептора результата действия, происходит перестройка афферентного синтеза, принимается новое решение, коррекция акцептора результата действия и психическая деятельность осуществляются в направлении достижения скорректированного результата.

Системокванты психической деятельности у человека могут строиться также под влиянием внешних воздействий, предварительного обучения, инструкции или самоинструкции. Квантование психической деятельности человека проявляется в нескольких разновидностях: последовательном, иерархическом и смешанном [21].

Доминирующая мотивация — основа психической деятельности

Ведущая роль в формировании психической деятельности принадлежит доминирующей мотивации.

Мотивации подразделяются на биологические (метаболические), стадные (у животных) и социальные (у человека). С позиций теории функциональных систем в организации психической деятельности мотивациям принадлежит системоорганизующая роль мобилизации исходно хаотически взаимодействующих нейронов головного мозга в организованную констелляцию, определяющую готовность субъектов к формированию ориентировочно-исследовательской деятельности и поведенческому удовлетворению их жизненно важных потребностей.

Биологические мотивации строятся на основе специфических восходящих активирующих влияний гипоталамических центров на другие структуры головного мозга, в частности лимбические образования, таламус, ретикулярную формацию ствола головного мозга, включая кору больших полушарий, особенно ее лобные отделы.

В сложной корково-подкорковой архитектонике биологических мотиваций большая роль принадлежит мотивациогенным центрам гипоталамуса. Разрушение этих центров полностью устраняет их активирующие влияния на структуры головного мозга, определяющие соответствующие биологические мотивации и порождаемую ими целенаправленную деятельность [24]. У человека пейсмекеры социальных мотиваций располагаются в лобной коре больших полушарий головного мозга [12, 27].

В каждый данный момент времени мозгом завладевает доминирующая в социальном или биологическом плане мотивация, которая организуется наиболее значимой в плане выживания или адаптации субъектов к окружающей среде потребностью. Остальные, субдоминирующие мотивации поддерживают доминирующую или тормозятся. После удовлетворения ведущей потребности они в свою очередь в иерархическом порядке могут стать доминирующими.

Специально проведенные нами эксперименты свидетельствуют, что доминирующие мотивации значительно изменяют общие свойства головного мозга. При этом увеличиваются конвергентные и дискриминационные свойства отдельных нейронов головного мозга по отношению к различным сенсорным воздействиям: изменяется их чувствительность к нейромедиаторам, нейропептидам и другим биологически активным веществам. Существенно расширяется чувствительность нейронов головного мозга к действию подкрепляющих — удовлетворяющих соответствующую потребность факторов. При мотивации во многих структурах головного мозга усиливается экспрессия ранних генов c-fos и c-jun. К тому же доминирующая мотивация повышает чувствительность соответствующих периферических рецепторов [34]. Доминирующие мотивации, таким образом, направленно изменяют свойства воспринимающих внешние воздействия структур головного мозга и соответствующих периферических рецепторов, избирательно настраивая их на восприятие и взаимодействие с факторами, удовлетворяющими лежащие в основе этих мотиваций потребности. Доминирующая мотивация находит отчетливое проявление в деятельности отдельных нейронов головного мозга в виде специфического для каждой мотивации паттерна межимпульсных интервалов [24]. Кроме того, при мотивации складываются реверберирующие отношения между корой и подкорковыми структурами головного мозга, вероятно, способствуя пролонгированию напряженной деятельности.

Социальные мотивации человека значительно меняют характер его биологических мотиваций, придавая им социальную окраску.

Мотивация в свою очередь тесно связана с рассмотренными выше узловыми стадиями системной архитектоники психических актов — афферентным синтезом, принятием решения и эфферентным синтезом. Но особенно тесно мотивация связана с аппаратом предвидения результатов — акцептором результатов действия. Доминирующая мотивация извлекает из него информационные параметры исходной потребности, и опережающе — пути, средства достижения и параметры результатов, удовлетворяющих исходную потребность. В свете этого акцептор результатов действия в системной организации психических актов человека и животных выступает в качестве своеобразного вектора поведения.

Акцептор результатов действия в функциональных системах психической деятельности

В соответствии с представлениями П. К. Анохина структурную основу акцепторов результатов действия составляют вставочные нейроны различных отделов головного мозга, на которые по коллатералям пирамидного тракта распространяются сформированные доминирующей мотивацией, условными раздражителями и механизмами памяти копии эффекторных возбуждений пирамидных нейронов коры больших полушарий (рис. 2).Рисунок 2. Схема формирования многоуровневого акцептора результата действия на структурах мозга и его извлечения доминирующей мотивацией. 1 — под влиянием доминирующей мотивации (М) через коллатерали пирамидного тракта возбуждается система вставочных нейронов, расположенных на разных уровнях мозга — акцептор результата действия; 2 — в центре под влиянием различных параметров достигнутых результатов на вставочных нейронах формируется энграмма подкрепления; 3 — доминирующая мотивация опережающе активирует энграмму подкрепления. Благодаря наличию между вставочными нейронами, объединенными в аппарат акцептора результата действия, циклических взаимосвязей возбуждения в этих нейронах на основе механизмов реверберации способны сохраняться длительное время. Это в свою очередь позволяет им длительно находиться в возбужденном состоянии и благодаря этому под влиянием доминирующей мотивации непрерывно оценивать поступающую к ним обратную афферентацию от различных параметров достигаемых субъектами результатов.

Подтверждение распространения возбуждений пирамидного тракта на вставочные нейроны, составляющие акцептор результата действия, получено нами в специальных экспериментах на животных, в которых микроэлектродным методом исследовали реакции вставочных нейронов различных областей головного мозга в ответ на антидромное раздражение центрального конца перерезанного на уровне олив продолговатого мозга пирамидного тракта.

При антидромной стимуляции пирамидного тракта ответы вставочных нейронов зарегистрированы в соматосенсорной, зрительной коре и в дорсальном гиппокампе. Эти же нейроны отчетливо реагировали на предъявляемые животным стимулы различной сенсорной модальности, а также раздражения мотивациогенных центров гипоталамуса [26]. Это указывает на широкое распространение антидромных возбуждений пирамидного тракта по его коллатералям к различным структурам головного мозга и взаимодействие на этих нейронах мотивационных и сенсорных возбуждений различной модальности. Наряду с этим установлено, что нейроны, составляющие акцепторы результатов действия, реагируют также на подкрепляющие воздействия [18].

При удовлетворении исходной потребности меняются свойства нейронов, исходно вовлеченных в доминирующую мотивацию. При этом происходит смена пачкообразной активности этих нейронов на регулярную [1]. Это свидетельствует, что на структурах акцепторов результатов действия осуществляется тесное взаимодействие мотивационных и подкрепляющих возбуждений.

По механизму обратной афферентации каждый параметр подкрепляющего воздействия оставляет свой специфический след в соответствующих проекционных зонах акцепторов результатов действия, которые охватывают различные области коры и подкорковых образований головного мозга. В итоге на соответствующих структурах акцепторов результатов действия в каждом случае создается информационный структурно-функциональный ансамбль подкрепления — его образ («отпечаток действительности» по И.П. Павлову). Их можно представить в форме специфических геометрических образов (рис. 3).Рисунок 3. Геометрические образы акцептора результата действия в разных функциональных системах. Каждая фигура зависит от параметров подкрепления; М — мотивация. ПН — пирамидный нейрон. 1-6 — параметры подкрепляющего результата.

На структурах акцепторов результатов действия отпечатывается многообразная действительность: место и последовательность действующих на живые объекты событий — связь их во времени и пространстве, а также эмоциональные состояния, сопровождающие потребность и ее удовлетворение и параметры действий, удовлетворяющие эти потребности. По мере обучения субъектов на структурах акцептора результатов действия формируются динамические программы психической и поведенческой деятельности. При этом, если генетические компоненты акцепторов результатов действия относительно консервативны, то в процессе индивидуальной жизни архитектоника акцепторов результатов действия все время изменяется в соответствии с изменчивостью параметров подкрепляющих воздействий. Доминирующие мотивации извлекают приобретенный опыт именно в той временно`й последовательности, в какой реальные события разыгрывались ранее при обучении [26].

Как известно, K. Lоrеnz [33] первым обнаружил феномен запечатления (импринтинг) у новорожденных птенцов. Он показал, что предметы окружающей среды, которые первыми предъявляются новорожденным, запечатляются в их памяти и определяют реакцию следования за этими предметами. Однако K. Lоrеnz и его последователи, в частности Н. Тинберген, не ответили на вопрос: каковы механизмы импринтинга и как долго в онтогенезе живых существ проявляется этот механизм? В 1978 г. нами была сформулирована импринтинговая гипотеза формирования акцепторов результатов действия. Согласно ей, свойство запечатления действительности отчетливо сохраняется всю последующую жизнь индивидов и особенно проявляется при обучении в процессе формирования динамических стереотипов головного мозга. Проведенные нами опыты показали, что образы подкрепляющих возбуждений строятся с помощью информационных белковых молекул [26], формирующих молекулярные энграммы. В фиксации «отпечатков действительности» существенную роль играют олигопептиды подкрепления, такие как вещество П, пептид, вызывающий Δ-сон, пролактин, β-эндорфин и др. [20].

Кроме олигопептидов, в рассматриваемых процессах участвуют иммунные механизмы.

К. Прибрам в свое время предполагал, что мозг реагирует по голографическому принципу. Он полагал, что память не локализуется в определенных участках, а распространена по всему головному мозгу [37]. Генерализованное по головному мозгу взаимодействие мотивационных и подкрепляющих возбуждений на структурах, составляющих акцептор результатов действия, подтверждает голографический механизм его деятельности. По аналогии с физической голографией мотивационные возбуждения рассматриваются нами как опорная волна, а возбуждение от действующих на различные рецепторы организма подкрепляющих факторов — как предметная. Мы полагаем, что интерференция этих двух волн, обусловленных мотивацией и подкреплением, формирует на структурах акцепторов результатов действия голографические образы [22].

Информационные аспекты психической деятельности

На протяжении более 300 лет физиология строит свое научное знание на основе физико-химических процессов. Эта значимая тенденция, вне всяких сомнений, будет сохраняться и в будущем. Тем не менее становится все более ясно, что наряду с физико-химическими процессами жизнедеятельность характеризуется информационной сущностью.

Большинство ученых сходятся во мнении, что информация, пронизывающая все мироздание, представляет собой волновой процесс [10, 16, 31].

Исследователи рассматривают связь информации с электромагнитными [16] и с продольными волнами [32]. И.И. Юзвишин [31], например, считает информацию, как «фундаментальный генерализованный — единый, безначально, бесконечный процесс резонансно-сотового и волнового отношения, взаимодействия и взаимосохранения».

В общей форме информация связана с отношением предметов к предметам, субъектов — к предметам, субъектов — к субъектам, субъектов — к популяциям и т.д. И, кроме того, она, безусловно, связана с ее носителями — материальными физико-химическими процессами, их соотношениями и зависит от заключающейся в них энергии.

Информационные процессы в природе, технических устройствах и общественных отношениях в ХХ веке составили предмет научных изысканий ряда выдающихся ученых [8, 13, 29, 31, 38], которые привлекли внимание естествоиспытателей к информационной стороне жизнедеятельности. Так, В.И. Корогодин [11], В.И. Лощилов [13] справедливо заметили, что информация тесно связана с системными процессами жизнедеятельности.

Информационные процессы отчетливо проявляются в работе функциональных систем психического уровня организации.

В процессе формирования потребностей информация изначально возникает как отношение отклоненной величины адаптивного результата к значению его оптимального для жизнедеятельности уровня. Поэтому в каждой функциональной системе, наряду с физико-химическими процессами, постоянно циркулирует информация об исходной потребности и ее удовлетворении. При этом, несмотря на смену физико-химических и физиологических носителей, информация о потребности, а также ее удовлетворении сохраняется в неизменном виде. В каждой саморегулирующейся функциональной системе отчетливо прослеживаются последовательные превращения информационных процессов в физико-химические и наоборот.

Информация в функциональных системах, определяющих поведение и психическую деятельность человека, возникает первично как отношение регулируемого ими гомеостатического показателя к результатам психической и поведенческой деятельности. Она порождается соотношением физиологических процессов, происходящих как внутри функциональных систем, так и между ними.

Рассматривая информационную сторону системной организации поведенческих актов Д.Н. Меницкий [14] разделил параметры подкрепления на семантические (информационные) и прагматические (мотивационные) компоненты, а А.М. Иваницкий [9], сформулировал представления об информационном синтезе. Однако ранее П.К. Анохин (1969) ввел понятие «информационный эквивалент результата». По этому поводу он писал: «В теории информации существует представление о точности передачи информации о каком-либо объекте независимо от перекодирования… Это значит, что процесс информации, в каком бы звене передачи мы его ни уловили, принципиально содержит в себе все то, что составляет наиболее характерные черты исходного объекта, однако эти признаки могут быть представлены в разных кодах. Я назвал бы эти этапы передачи информации информационным эквивалентом объекта» [4]. Под информационным эквивалентом объекта П.К. Анохин понимал передачу информации о свойствах объекта в различных звеньях в живых организмах, технических устройствах без ее потери несмотря на смену физико-химических носителей до конечного звена приема информации включительно. Сформулированное П.К. Анохиным понятие информационного эквивалента объекта является основополагающим для информационной деятельности функциональных систем психического уровня организации.

Развивая эти представления мы сформулировали представление об информационном эквиваленте потребности и информационном эквиваленте результата.

Церебральная архитектоника функциональных систем, осуществляющая психическую и поведенческую деятельность человека, строящаяся на морфофункциональной материальной основе, в то же время представляет динамику информационных процессов, разыгрывающихся на структурах головного мозга.

Эти процессы включают трансформацию ведущей потребности в мотивационное возбуждение, трансформацию мотивации в деятельность акцептора результатов действия и в поведение, и, наконец, трансформацию подкрепляющих воздействий в деятельность акцептора результата действия, оказывающего в свою очередь обратные информационные влияния на процессы афферентного синтеза. Все эти процессы на каждом этапе системной организации психической деятельности разыгрываются без потери информационного смысла исходной потребности и ее удовлетворения. В этих процессах наряду с импульсной активностью нейронов существенная роль принадлежит информационным молекулам — ДНК, РНК, жидким средам и биологически активным веществам, в частности олигопептидам. Одни олигопептиды осуществляют передачу информации о метаболической потребности к нейронам головного мозга, формирующим соответствующую мотивацию, другие — определяют доминирование мотиваций на стадии афферентного синтеза, третьи — трансформацию доминирующей мотивации в поведение, четвертые — определяют оценку достигнутых результатов при поступлении обратной афферентации к структурам головного мозга [20]. Структурные элементы мозга — нейроны, синапсы, глиальные клетки и мозговая жидкость выступают в качестве носителей информационных процессов.

Важно отметить, что доминирующие мотивации приобретают способность опережающего информационного программирования свойств потребных результатов и способов их достижения. С опережающими реальные события программами акцептора результата действия в процессе мыслительной или поведенческой деятельности человека также на информационной основе осуществляется постоянное сравнение достигнутых результатов поведения психической деятельности, их оценка и запечатление. На акцепторах результатов действия таким образом строятся информационные модели внутренней среды организма и окружающей действительности. Интеграция же акцепторов результатов действия отдельных функциональных систем формирует единый общий информационный голографический экран головного мозга.

Информационная роль эмоций как компонентов системной организации психической деятельности

Информационная оценка психической деятельности в первую очередь связана с субъективными эмоциональными ощущениями, связанными с функцией лимбических образований головного мозга [35]. По мнению П.К. Анохина, эмоции играют роль своеобразных пеленгов, оценивающих потребности живых существ и их удовлетворение и действие разнообразных внешних факторов на организм, разделяя их на полезные и вредные [2]. Эмоции определяют, таким образом, чувственное восприятие действительности.

При этом на основе неоднократных удовлетворений однотипных психических потребностей человек опережающе предвидит как положительные, так и отрицательные эмоции.

Информационную сторону эмоций подметил П.В. Симонов [19] в сформулированной им потребностно-информационной теории эмоций. Он писал: эмоция «есть отражение мозгом человека и высших животных какой-либо актуальной потребности (ее качества и величины) и вероятности (возможности) ее удовлетворения, которую субъект непроизвольно оценивает на основе врожденного и ранее приобретенного индивидуального опыта» [19]. Он подчеркивал зависимость выраженности эмоции от силы исходной потребности живых существ и вероятности ее удовлетворения.

Эмоциональный компонент оценки результативной деятельности формируется уже у 5-месячных плодов человека [15].

Новорожденные же дети проявляют свое отношение к действительности только эмоциональными реакциями плача или успокоения, включая сон: при просыпании в отсутствие родителей ребенок кричит, проявляя негативную эмоцию; при возникновении пищевой потребности его отрицательные эмоции проявляются в плаче, крике и глобальных движениях. При удовлетворении пищевой потребности (при кормлении грудью матери) новорожденные успокаиваются. Стоит, однако, как показала К.В. Шулейкина [30], вместо соски с молоком предоставить ребенку соску с лимонной водой, как он немедленно выплевывает ее и все его поведение отражает отрицательную эмоциональную реакцию. Известно также, что отрицательные эмоции отчетливо проявляются у новорожденных и при повреждающих воздействиях (при болях, например при метеоризме или при врачебных процедурах и т.п.). По мере общения с внешним миром и в первую очередь с родителями и окружающими его людьми ребенок осваивает, познает их эмоциональное отношение к разнообразным внешним воздействиям, оценивая их как «хорошо или плохо». В дальнейшем эмоциональную окраску принимают и принятия решений. Особо значимо эмоции включаются в деятельность акцепторов результатов действия различных функциональных систем, в опережающую оценку успешной и неуспешной деятельности по достижению потребных результатов. Таким образом формируется эмоциональное сознание человека, когда внешний и внутренний мир человека трансформируется в специфические внутренние образы — субъективное переживание человеком своего внутреннего состояния и окружающей среды с возможностью соответствующей оценки последней (в том числе и поведения других людей).

Становление эмоционального сознания ребенка тесно связано с восприятием информации в виде словесных стимулов, т.е. с речевой функцией.

В этом смысле можно говорить о формировании эмоционально-словесного сознания. Именно с помощью эмоционально-словесного сознания ребенок формирует отношение к себе, своему «Я», выделяя себя как субъекта из окружающего мира. Запечатление на морфофункциональных структурах акцепторов результатов действия эмоциональных состояний и словесных эквивалентов действительности, начиная с раннего постнатального периода, формирует интеллект, обогащающийся на протяжении всей жизни индивидов. Эмоционально-словесные акцепторы результатов действия позволяют каждой личности адекватно оценивать себя, свои потребности, накопленные знания и окружающую действительность. Словесная оценка человеком потребностей и их удовлетворение, а также разнообразных внешних воздействий на организм наряду с эмоциональными ощущениями осуществляется с помощью языковых символов, фраз, словесных построений устного и письменного характера. Этот уровень мышления требует специального обучения, в первую очередь языку. С помощью языковых символов у человека на структурах акцепторов результатов деятельности строятся эмоционально-словесные функциональные системы идеального, информационного уровня.

В патологии на сильных эмоциональных ощущениях и словесных внушениях может строиться влечение к алкоголю или наркотическим веществам.

Эмоциональные состояния при определенных обстоятельствах могут самостоятельно строить функциональные системы. Примером этого служат эксперименты с самораздражением структур головного мозга [36].

Системная организация мыслительной деятельности

С позиций теории функциональных систем мышление — внутренний информационный, исполнительный механизм динамических построений церебральной архитектоники системной организации психической деятельности.

Мыслительную деятельность человека можно рассматривать как оперирование информационными процессами в головном мозге, своеобразное «поведение» на информационном уровне. Мыслительная деятельность завершается информационным результатом — построением мысли.

С позиций общей теории функциональных систем процесс мышления строится результативными системоквантами и включает универсальные системные узловые компоненты: системоорганизующую роль исходных биологических и социальных потребностей человека и формирующихся на их основе доминирующих мотиваций, а также внешних стимулов в построении мыслительной деятельности; мысленный результат как ведущий системообразующий фактор мыслительной деятельности; опережающее программирование мыслительной деятельности акцептором результатов действий; наконец, эффекторное выражение мыслительных процессов через поведение, соматовегетативные компоненты и через специально организованный аппарат речи. Все эти процессы непрерывно оцениваются акцептором результатов действия с помощью обратной афферентации.

Операционная архитектоника мыслительной деятельности строится на основе эмоциональных и словесных эквивалентов действительности: информационном эквиваленте потребности, мотивации, поведения и оценки достигнутых результатов.

Указанные механизмы в определенном смысле созвучны учению И.П. Павлова о первой и второй сигнальных системах действительности. Однако, если представления И.П. Павлова строились на информационной оценке сигналов (условных раздражителей физического и словесного характера), то с позиций системной организации мыслительной деятельности информационное наполнение функциональных систем психического уровня определяют соответствующие адаптивные для деятельности человека результаты. Если же результаты деятельности имеют только физические параметры, то и организуемые ими функциональные системы мыслительной деятельности строятся на информационных эквивалентах физических свойств этих результатов. Если же результаты деятельности имеют речевые, словесные параметры, соответствующие функциональные системы мыслительной деятельности строятся на информационной словесной основе.

У человека информационный эквивалент функциональных систем психической деятельности связан, как указывалось

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ | Наука и жизнь

Моделирование работы мозга — одна из самых интересных научных проблем нашего столетия. В сороковых годах, когда вышли в свет книга Норберта Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и в машине» и другие научные работы на эту тему, когда появились и начали распространяться ЭВМ, проблема перешла из области научной фантастики в область реальных теоретических исследований и практического моделирования. Обращался к этой теме и журнал «Наука и жизнь» (см. статьи академика В. Глушкова в №8, 1962 г.; № 6, 1965 г.; № 11, 1966 г.; № 2, 1971 г.; № 1, 1972 г.; № 9, 1978 г. и академика Н. Амосова в № 7, 1967 г.; № 5, 1989 г.). А читатель Н. Колбасин вспомнил, что в 1963 году, в период увлечения кибернетикой, Владимир Тендряков написал научно-фантастическую повесть «Путешествие длиной в век». В ней писатель решал проблемы жизни и смерти, записи и переноса в другое тело человеческой психики, интеллекта и другие аналогичные вопросы, сегодня всерьез обсуждаемые учеными (см. «Наука и жизнь» №№ 9—12, 1963 г.).

Однако увлекательность проблемы оказала ей дурную услугу. Неоднократно эта тема страдала от некомпетентных или недобросовестных интерпретаторов, претерпевая необоснованные, но весьма захватывающие дух взлеты, обескураживающие и тяжелые своими последствиями спады, периоды забвения. Кажется, лишь в последние десять лет волнение улеглось и исследования в этой области протекают в сравнительно деловой и спокойной обстановке.

Пережив все коллизии, тематика раздробилась на множество отдельных направлений. Сегодня само слово «кибернетика» произносят редко. Речь обычно идет о теории управления, нейрофизиологии, искусственном интеллекте, распознавании образов, представлении информации и принятии решений, нейронных сетях, робототехнике, искусственной жизни и многом другом. Специалисты разных направлений иногда с трудом понимают друг друга, неохотно объединяются и часто по-разному понимают даже цели своих исследований.

Выделяют два основных подхода к исследованию и моделированию высшей нервной деятельности — имитационный и прагматический. Имитационный подход имеет целью сымитировать как результат работы мозга, так и сам принцип его действия. Специалисты этого направления говорят: «Нам интересно понять, как именно работает мозг». Прагматический подход, напротив, ставит целью получить практически полезные результаты любым подходящим способом, совершенно не соотносясь с принципами работы мозга. Специалисты этого направления говорят: «Нам важно любыми методами научить машину решать сложные интеллектуальные задачи, какие умеет решать только человек, — и желательно быстрее, точнее и лучше. А как работает мозг, мы не знаем и, наверное, не узнаем никогда».

К примеру, ставится задача — создать устройство для управления велосипедом. Специалист-прагматик составит систему дифференциальных уравнений, описывающих движение велосипеда, решит ее и, записав решение в память управляющей системы, тем самым научит ее управлять велосипедом. Специалист имитационного подхода скажет: «Позвольте, но в голове трехлетнего ребенка нет никаких дифференциальных уравнений, однако он, набив несколько синяков, успешно и достаточно быстро обучается езде на велосипеде! Нет, природа решает задачу по-другому. Давайте искать, как она это делает».

В действительности оба подхода дополняют друг друга. Как правило, основные идеи и направления появляются в стане имитаторов, после чего скрупулезные прагматики доводят их до стадии практически полезных разработок.

Не ставя целью дать обзор всех достижений в области моделирования высшей нервной деятельности, остановимся на том понимании вопроса и тех результатах, которые получены научной группой, составляющей Отдел имитационных систем (http:// www.ispras.ru/~zhdanov) Института системного программирования РАН (http:// www.ispras.ru/).

Разрабатываемую нами имитационную модель нервной системы мы называем системой автономного адаптивного управления (ААУ).

НЕРВНАЯ СИСТЕМА КАК АВТОНОМНАЯ АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Договоримся о терминах. Обычно при моделировании нервных систем в точных науках пользуются следующими синонимами биологических объектов.

Устройство управляющей системы как модели нервной системы. Такое устройство вынужденно вытекает из принятых нами в качестве исходных условий четырех свойств нервной системы.

В биологических нейронах входные сигналы — нервные импульсы — поступают к нейрону (1) через контакты-синапсы, расположенные на отростках-дендритах (2), число которых может достигать тысячи.

Схема нейрона, используемого в традиционных нейросетях.

Модель нейрона, разработанная для метода автономного адаптивного управления.

‹

›

Открыть в полном размере

Кибернетические объекты	Биологические объекты
Среда	Объект управления (ОУ)
Управляющая система (УС)	Датчики
Исполнители	Окружающая среда
Организм	Нервная система и мозг
Рецепторы	Эффекторы

Прежде чем приступать к конструированию модели нервной системы, необходимо наложить ряд ограничений на нашу будущую модель.

Конструктор, разрабатывающий какую-либо систему, всегда ограничен «исходными условиями». Его задача — построить систему так, чтобы она была для них оптимальна. Поэтому при одинаковых исходных условиях два конструктора часто независимо друг от друга приходят к одному и тому же результату. Посмотрите, например, как сегодня похожи друг на друга хорошие автомобили разных марок — даже их форма вынужденно диктуется аэродинамикой.

Природа, создавшая нервные системы, во многом подобна конструктору. Если мы правильно угадаем «исходные условия» и цели, стоявшие перед нею, а потом учтем их в своих разработках, то вынуждены будем получить аналогичный результат.

Примем в качестве «исходных условий» для нашей модели ряд свойств нервной системы, оговорившись сразу, что они носят приближенный характер.

1. Автономность.

Задача нервной системы — управлять организмом. Условие автономности означает то, что нервная система должна самостоятельно, без подсказок извне, находить способ управления. При этом нервная система заключена внутри организма и может взаимодействовать с окружающей средой лишь посредством рецепторов и эффекторов (исполняющих органов).

Заметим, что, даже если у нервной системы есть какие-то внешние «учителя», она все равно воспринимает их своими рецепторами. Что же касается неких «таинственных воздействий», способных проникать в нервную систему, минуя «штатные» входные каналы (рецепторы), здесь мы их учитывать не будем.

2. Дискретность.

Нервная система — устройство во многом дискретное. На ее «входе» находятся рецепторы, которых может быть очень много, иногда несколько миллионов, но важно то, что число их конечно. Состоит нервная система из отдельных (дискретных) объектов — нейронов и нервных волокон, которые обмениваются нервными импульсами — дискретными сигналами. На «выходе» нервной системы можно видеть большое, но тоже конечное число нервных окончаний, через которые исходят импульсы, управляющие работой исполнителей — мышц и желез.

Надо учитывать, конечно, что ряд параметров нейронов описывается непрерывными величинами. Это, например, размеры синапсов, «стыковочных узлов» нейрона и одновременно основных запоминающих устройств нервной системы. Кроме того, не вся информация передается в виде импульсов по нервным волокнам. На нейрон могут оказывать влияние также многочисленные метаболические процессы в организме.

3. Начальная приспособленность.

Нервная система как часть организма изначально приспособлена к условиям существования, в которых жили многие предшествующие поколения. В ходе длительного естественного отбора природа нашла оптимальные для данного организма рецепторы, исполнители, отделы нервной системы, связи между нейронами, выработала для нервной системы оптимальный «алгоритм» ее функционирования. Змея, например, видит в инфракрасном диапазоне, а человек нет. Глаз лягушки хорошо видит лишь движущиеся точки, а человеческий глаз лучше распознает прямые линии. Собака, по-видимому, неспособна воспринять модель атома по Бору, а у человека нельзя сформировать образы из тысяч запахов, которыми оперирует собака.

Здесь важно заметить следующее. Ни в природе, ни в лаборатории нельзя создать распознающую систему, которая могла бы воспринять абсолютно все закономерности-образы входной информации. Она будет выделять образы только того вида, на который заранее настроена. Поэтому в нервной системе должны храниться «заготовки» всевозможных их видов. За них-то и отвечает огромное число нейронов, большая часть которых остаются незадействованными в течение жизни человека. Однако никто не сможет сказать заранее, какие именно нейроны могут понадобиться. Избыток нейронов обеспечивает организму возможность адаптации.

4. Минимум исходных знаний.

После рождения организма, обладающего некоторой начальной приспособленностью и избытком нейронов, его нервная система начинает накапливать знания и информацию. Этот процесс продолжается в течение всей жизни организма (хотя одновременно идет и потеря знаний, например вследствие отмирания части нейронов). Накопление информации происходит в нейронах, при этом изменяется смысл сигнала, представленного нервным импульсом. Например, до и после обучения нервная система может совершенно по-разному реагировать на одинаковые с виду нервные импульсы. Здесь мы имеем дело с информационным процессом приспособления (адаптации), который и будем называть адаптивным управлением. Именно ему живые существа обязаны своей способностью распознавать образы, вырабатывать рефлексы, обучаться, принимать решения.

КАК РАБОТАЕТ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Итак, начнем конструировать нашу управляющую систему (УС) как модель нервной системы, исходя из принятых выше четырех условий. Пусть она будет неким «черным ящиком», на который поступает дискретная «входная информация» от датчиков, а от него исходит «выходная информация» в виде команд исполнительным устройствам.

Попробуем представить себе процессы, происходящие внутри «черного ящика». Для этого посадим туда гипотетического наблюдателя — что-то вроде Демона Максвелла, сортировавшего молекулы в термодинамике. В соответствии с духом времени снабдим нашего Демона «сотовым телефоном», чтобы он мог передавать нам свои наблюдения.

Итак, выходим на связь с Демоном.

Сообщение 1. «Я хочу выжить и, более того, хочу постоянно улучшать ощущение своего состояния».

Разумно: выживание и улучшение ощущения состояния есть цель управления нервной системы. При этом мы полагаем, что наш Демон «умный» и понимает, что в роли нервной системы он может выжить только вместе с телом и окружающей его средой, взаимодействуя с ней. Демон должен улучшать свое состояние таким образом, чтобы это не противоречило его выживанию. Например, для получения приятного «ощущения сытости», нервной системе нужно дать сигнал накормить подведомственное ей тело, а не раздражать какие-то свои нервные центры электродом или наркотиком. Кроме того, в результате естественного отбора «приятные» ощущения в некоторых состояниях должны соответствовать объективной пользе этих состояний для объекта управления.

Сообщение 2. «Я должен активно действовать, чтобы находить новые возможности улучшать свое состояние. Для активных действий у меня есть кнопки, на которые я могу нажимать, и показания датчиков, на которые я могу смотреть».

Заметим, что активность — необходимая стратегия искомого принципа управления. Альтернативную стратегию — пассивное управление, когда система только реагирует на входные воздействия, — мы отвергаем, ибо она не ведет к поиску новых возможностей для улучшения состояния.

Зададим вопрос Демону: «Как вы определяете свое состояние, его улучшение и ухудшение?»

Сообщение 3. «Не знаю, как я это делаю, но во мне есть некий «хорошеметр», аппарат эмоций, который позволяет мне чувствовать свое состояние в терминах «великолепно», «очень хорошо», «так себе», «плохо», «очень плохо», «невыносимо», а также его изменение в лучшую или худшую сторону. Видимо, оценка текущего состояния как-то зависит от входной информации и оценки уже сформировавшихся образов».

По-видимому, именно аппарат эмоций обеспечивает активность нервной системы. Если мы его отключим, Демон не захочет ничего делать, управление прекратится и объект управления погибнет.

Сообщение 4. «Чтобы улучшить свое состояние, я должен найти способ управления. Для этого надо отыскать связи между моими действиями (нажатием кнопок) и показаниями датчиков, а также моими эмоциями».

Итак, Демон сформулировал еще одну целевую функцию: поиск и накопление знаний. Очевидно, что, чем больше знаний будет накоплено управляющей системой, тем более надежные способы выживания она сможет найти, тем успешнее сможет улучшать свое состояние. С другой стороны, чем дольше будет существовать объект, тем больше знаний он накопит. Поэтому обе целевые функции — выживание и накопление знаний — тесно связаны между собой (по нашему мнению, главная цель существования и есть накопление знаний).

Сообщение 5. «Для начала попробую найти закономерности во входной информации».

Разумно. Но может ли Демон обнаружить закономерности в беспорядочном мелькании входных сигналов? Может, если он в состоянии заметить в них неслучайные совпадения. Если в какой-то момент ему покажется, что некоторую комбинацию сигналов он видит уже не в первый раз — значит, он сформировал образ.

Сообщение 6. «Это красное пятно в нижнем углу правого монитора я уже видел! Постойте, но и этот одновременный скачок трех стрелок иногда повторяется».

Ну вот, уже два образа сформированы — номер 1 и номер 2. Это первые составляющие эмпирического знания нашей управляющей системы. Демон может занести их в свою Базу Знаний.

Сообщение 7. «Теперь, когда образ номер 1 или номер 2 появляются в показаниях датчиков, я сразу узнаю их».

Сформированные образы (иначе их еще называют таксонами, паттернами, классами объектов) управляющая система может распознать в те моменты, когда в поле зрения датчиков появляются их прообразы.

Сообщение 8. «Пытаюсь найти способы воздействия на образы номер 1 и номер 2. Для этого беспорядочно нажимаю на все имеющиеся кнопки».

А что еще остается делать, если нет никаких оснований для более разумной тактики. Интересно, что произойдет раньше: Демон найдет какую-либо закономерную связь между нажатием кнопки и реакцией образа либо выявится зависимость образов от эмоционального состояния Демона?

Сообщение 9. «Всякий раз, когда я распознаю образ номер 1, мне становится «плохо». А когда распознаю образ номер 2, мое состояние никак не изменяется. Запомним это».

Ну вот, в данном случае первыми сформировались эмоциональные оценки образов. База Знаний пополнилась новой информацией.

Сообщение 10. «Нашел! В 70% случаев, когда я нажимаю на кнопку номер 47, появляется образ номер 2, но только при условии, что в предыдущий момент был распознан образ номер 1».

Вот управляющая система и получила первое знание: в каких условиях, каким действием и с какой вероятностью вызывается (или вытесняется) определенный образ. Назовем нажатие на кнопку номер 47 действием номер 1.

Сообщение 11. «Постойте, но точно такие же последствия имеет нажатие на кнопку номер 23! Запомним это».

Демон постепенно расширяет свою Базу Знаний, обнаруживая новые действия и уточняя найденные ранее.

Сообщение 12. «Ура, наконец-то в своей Базе Знаний я нашел действия, которыми могу в некоторых условиях вызвать улучшение ощущения своего состояния!»

До этого момента все решения Демона были обусловлены задачей «накопить знания». Теперь он уже может принимать решения с целью «улучшить ощущение состояния».

Посмотрим, как он это делает. В некоторый момент времени управляющая система распознает несколько образов из числа ранее сформированных и определяет их среднюю эмоциональную оценку. Затем она выбирает в Базе Знаний действие, которое в данных условиях обещает максимальное улучшение состояния. Если все варианты равнозначны, выбор может пасть на любой из них. Назовем такой способ первым механизмом принятия решений.

Сообщение 13. «В некоторых постоянных условиях я совершаю одну и ту же последовательность действий — 12, 45, 38. Очередное действие я выбираю просто как продолжение этого ряда, то есть опять 12, 45, 38. (Так капитан шхуны, продвигаясь к цели, ведет ее сперва левым галсом, потом правым, потом снова левым и т. д., меняя галсы автоматически, не задумываясь.) Эту последовательность (12, 45, 38) я запомнил как модель поведения номер 1 и теперь в подходящих случаях буду действовать по ней. Когда оценка состояния начнет ухудшаться либо когда ситуация решительно изменится, я от нее откажусь».

Появился второй механизм принятия решений: действия выбираются не на основе анализа текущего состояния, а по аналогии, в соответствии с обнаруженной закономерностью в последовательности ранее принятых решений.

Сообщение 14. «Обнаружено сразу несколько моделей поведения для одних и тех же условий, я назвал их номер 2, номер 3 и номер 4. Которую же из них мне выбрать для управления? Догадался: я могу просчитать их по очереди, оценив и сравнив выигрыш, который обещает принести мне их реализация. Для этого я на свободные от важной информации входы буду последовательно подавать эти модели. Наибольший выигрыш даст модель номер 3, ее и буду выполнять».

Но это уже третий механизм принятия решений. Для него необходимо, чтобы управляющая система могла у самой себя вызвать распознавание образов — результатов действия, не совершая его.

Можно, например, представить себе, как расходятся круги по воде от брошенного камня, не бросая камень. Или сказать «равнобедренный треугольник» и увидеть этот треугольник. Для этого лучше всего закрыть глаза и уши, то есть высвободить часть рецепторов от восприятия реальной информации. А управляющая система может реагировать на вызванные образы также не реальными действиями, а, например, только их словесным описанием. Процесс внутреннего моделирования может продолжаться до тех пор, пока будут находиться понятия и образы, вызывающие друг друга. Нам представляется, что третий механизм наиболее интеллектуален, поскольку отражает способность организма к внутреннему моделированию-размышлению, возникновению языка, использованию его для общения с собой и с другими, выработке абстрактных представлений, прогнозированию и т. п.

Теперь мы можем оставить Демона на какое-то время, поскольку сообщения его будут повторять по смыслу предыдущие. Если мы вернемся к нему несколько позже, то увидим, что:

а) в руках у Демона уже довольно пухлая тетрадь, содержащая обширную Базу Знаний,

б) он умеет распознавать множество образов,

в) почти в каждый момент он знает, как ему поступать в соответствии с обстоятельствами,

г) принимая решения, Демон уже учитывает их последствия, но далеко не все, хотя бы потому, что не успевает это сделать,

д) он может пообщаться сам с собой через внешнюю среду, как бы играя в жизнь и моделируя ситуации, а может статься, что Демон даже найдет во внешней среде другой такой же объект с Демоном внутри и вступит с ним во взаимодействие.

«Скачав» по телеметрии Базу Знаний Демона, мы многое узнаем о свойствах мира, в котором он живет. Фантастам же предлагаем подумать — что может представлять собой сочетание его Базы Знаний, аппарата эмоций и аппарата принятия решений, помещенных в новое тело.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

Из сообщений Демона становится понятно, что управляющая система как модель нервной системы должна состоять из нескольких основных блоков, или подсистем: «формирования и распознавания образов», «аппарата эмоций», «формирования Базы Знаний», «принятия решений», «определения времени принятия решения».

Каждая подсистема решает свою задачу, учитывая результаты работы других подсистем.

Подсистема «формирование и распознавание образов» автоматически классифицирует входную информацию и распознает образы.

Подсистема «аппарат эмоций» дает эмоциональные оценки сформированных образов и текущего состояния.

Подсистема «формирование Базы Знаний» выявляет причинно-следственные связи в предыстории процесса управления и сохраняет их в памяти как новые знания.

Подсистема «принятие решений» отыскивает среди сформированных знаний действие, которое приводит к наибольшему приращению эмоциональной оценки состояния и наиболее высокой вероятности получения новых знаний.

Подсистема «определение времени принятия решения» оценивает, насколько быстро нужно принять очередное решение.

Поясним подробнее работу последней подсистемы. Очевидно, что, чем хуже состояние и чем быстрее оно ухудшается, тем скорее требуется принять решение. Если просмотр всей Базы Знаний требует слишком больших затрат времени, управляющая система может просматривать лишь ее часть, учитывая только наиболее важные последствия того или иного решения. Неучтенные факторы будут реализовываться случайным для управляющей системы образом.

Например, увидев быстро наезжающий грузовик, мы принимаем решение отпрыгнуть в сторону, чтобы сохранить себе жизнь, и не учитываем второстепенных последствий: как мы будем выглядеть в глазах проходящей мимо дамы, не уроним ли шляпу, не наступим ли на газон и т. д. Если же мы распознали образ грузовика вдали, то, уходя в сторону, учтем и даму, и шляпу.

Некоторые из нас при значительном ухудшении ситуации впадают в заторможенное состояние, некоторые, напротив, становятся более активными. Индивидуальные особенности подсистемы «определение времени принятия решения» определяют тип нашего темперамента.

МОДЕЛИ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОНОВ

На практике обычно строят такие управляющие системы, которые решают лишь часть задач из вышеперечисленных, обычно одну-две. Например, системы распознавания, как правило, не принимают самостоятельных решений: им заранее известно, что следует делать при распознавании того или иного образа. Экспертные системы, напротив, строятся на базе уже готовых знаний, и им требуется только принимать решения. Некоторые системы занимаются решением исключительно поисковых и оптимизационных задач (так называемые генетические алгоритмы и другие подходы).

Гораздо сложнее создать систему управления, в которой решения всех перечисленных задач были бы взаимосвязаны, а исходные знания о свойствах объекта управления и среды допускали бы значительную неопределенность. Трудность построения такой системы объясняется тем, что все ее части — подсистемы — должны учитывать результаты работы других подсистем в качестве своих исходных условий.

Поскольку наша научная группа придерживается имитационного подхода к моделированию нервной деятельности, мы строим модель управляющей системы по аналогии с естественными нервными системами. Подобно нервной системе, представляющей собою сеть нейронов, управляющая система тоже должна состоять из отдельных нейроноподобных элементов.

Модели «искусственных нейронов» были разработаны еще в сороковых — пятидесятых годах. Они представляют собой простое устройство, которое суммирует входные сигналы, умноженные на веса (своего рода приоритеты), приписанные каждому отдельному входу, и сравнивает полученную сумму с заданным порогом. Если сумма превысит порог, нейрон выдает на своем выходе сигнал «1», если нет — сигнал «0». Многослойную сеть из таких нейронов, в которой каждый получает сигналы от всех нейронов предыдущего слоя, можно обучить распознавать нужные образы. Но предварительно необходимо подобрать веса на входах по определенному правилу, зависящему от того, какие образы нужно распознать.

Однако свойства такого «искусственного нейрона» нас не удовлетворяли, поскольку его отличия от природного представлялись значительными. В частности, нас не устраивало, что для настройки нейронов требовался внешний учитель, наблюдающий за всей нейросетью.

Исходя из своего представления об управляющей системе, мы пришли к новой модели нейрона. Такой нейрон способен самостоятельно накапливать статистическую информацию о комбинациях входных сигналов. Статистика накапливается в синапсах, размеры которых растут пропорционально числу наблюдений связанных друг с другом сигналов. В тот момент, когда нейрон вдруг «понимает», что некая комбинация входных сигналов не случайна, он изменяет свое состояние — становится обученным и в дальнейшем начинает узнавать ее, распознавать образ. Образы, распознаваемые обученными нейронами, участвуют в формировании образов более высокого порядка. Чем более знакомым становится образ для нейрона, тем при более сильных помехах нейрон будет распознавать его.

Оказалось, что на базе таких нейронов можно конструировать сети, выполняющие функции всех перечисленных подсистем. При этом требуется определенный избыток нейронов, и он действительно существует в живых организмах: более 90% нейронов человека остаются незадействованными в течение его жизни. Избыток искусственных нейронов в управляющей системе можно уменьшить и тем значительнее, чем более сложные связи между сигналами они способны обнаруживать, то есть за счет усложнения нейрона.

СИСТЕМА АВТОНОМНОГО АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Новая модель нейронов позволила разработать управляющую систему, названную нами системой автономного адаптивного управления (ААУ). Основное ее свойство — способность автоматически находить способ управления в соответствии с меняющимися окружающими условиями и свойствами объекта управления, а также развивать и корректировать этот способ. Причем найденный однажды способ управления может быть «изъят» из системы и использован в работе другой системы, правда, уже в фиксированном виде.

Система автономного адаптивного управления — саморазвивающаяся система. В ее поведении можно увидеть детерминированную и случайную компоненты. Первая опирается на уже накопленные знания и стремится улучшить состояние системы, наличие второй связано с отсутствием знаний и стремлением их накопить. По мере накопления знаний поведение управляющей системы становится более детерминированным, что и отражает ее развитие. Пример саморазвития ААУ — последовательное появление у Демона трех механизмов принятия решения, каждый из которых вытекает из предыдущих и повышает эффективность управления.

Важно то, что в системе ААУ качество управления неуклонно растет, причем происходит это автоматически.

Как отмечалось выше, современная техника еще удовлетворяется управляющими системами, построенными либо только на основе системы распознавания, либо только на основе оптимизационных подходов и т. п. Каждый из этих частных методов глубоко развит и способен давать результаты, с которыми трудно конкурировать любому новому подходу. Однако решение задачи управления в более общем виде с помощью метода автономного адаптивного управления имеет свои преимущества, которые проявляются со временем. Это и обнадеживает нас в наших исследованиях.

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ — АВТОНОМНЫЙ И ПОДЧИНЕННЫЙ

Есть одно, на первый взгляд, странное обстоятельство. Предположим, сильно размечтавшись, что создана некая замечательная система автономного адаптивного управления, не уступающая по своим функциям пусть не человеку, не кошке, но хотя бы мышке (пока что и эта задача совершенно недостижима). Какую же практическую пользу мы сможем извлечь из такой мышки? Заставим ее копать нору? Она скажет: отпустите меня, я хочу есть, пить, гулять и меньше всего хочу работать на вас. И она будет права, так как цель описанной управляющей системы — улучшение своего (а не нашего) состояния.

В научном направлении, известном под названием «системы искусственного интеллекта», есть некое лукавство. Провозглашая цель построить искусственный интеллект как модель природного, мы на самом деле хотим построить некоего неутомимого идеального Исполнителя наших задач и желаний, искусственного раба, что совсем не одно и то же.

Исполнитель может быть построен на любых принципах, удобных для хозяина (вспомним непреходящую мечту о скатерти-самобранке, волшебной палочке или Джинне из лампы Аладдина). Соответствие естественным нервным системам при этом не только не требуется, но скорее оно даже излишне. Примеры таких Исполнителей — современные «системы искусственного интеллекта»: экспертные, игровые и распознающие системы, лингвистические процессоры, промышленные роботы. Они работают по принципу «чего изволите?», их целевые функции и, следовательно, устройство подчинены интересам пользователя. Поэтому мы предлагаем именовать их системами «Подчиненного Искусственного Интеллекта» (ПИИ).

Однако живые организмы не есть исполнители чужих заданий: они работают в первую очередь на себя. Это их естественное право. Моделирование живых организмов — самостоятельное направление исследований. Мы предлагаем называть искусственные системы, моделирующие свойства естественных нервных систем как целого, «Автономным Искусственным Интеллектом» (АИИ). Система автономного адаптивного управления замышлялась именно как АИИ.

С точки зрения познания природы интерес к созданию «Автономного Искусственного Интеллекта» очевиден, но и практическая польза от них может быть немалой. Подобные системы могут быть использованы для отработки методик обучения, общения, для моделирования различных психических отклонений и так далее. Системы ААИ могут выполнять работы во вредных производствах, а также в труднодоступных для человека средах — в космосе, глубоко под водой и под землей. Они могут управлять быстропротекающими или, наоборот, очень медленными процессами, за которыми человеку следить крайне трудно. В урезанном виде системы «Автономного Искусственного Интеллекта» могут быть использованы для управления разнообразными техническими устройствами.

Все это убеждает нас в необходимости исследования Автономного Искусственного Интеллекта и поиска возможностей его приложения.

(Окончание следует.)

Высшая нервная деятельность человека — презентация онлайн

1. Высшая нервная деятельность человека

2. Высшая нервная деятельность человека(ВНД)

• Впервые предложение о рефлекторном
характере деятельности высших отделов мозга
было высказано Иваном Михайловичем
Сеченовым, что позволило распространить
рефлекторный принцип работы на психическую
деятельность человека
• Эти идеи получили экспериментальное
подтверждение в трудах Ивана Петровича
Павлова, который разработал метод
объективной оценки высших отделов мозга –
метод условных рефлексов
• И.М. Сеченов показал, что высшие
отделы нервной системы способны
регулировать работу ниже
расположенных отделов
• Сеченов И. М. «Рефлексы головного
мозга» (1863 г.)
• И.П. Павлов установил, что все рефлексы
могут быть разделены на две группы:
безусловные и условные

4. Безусловные и условные рефлексы

• Рефлекс – реакция организма на
раздражение при участии нервной системы
• Безусловный (врожденный) рефлекс –
постоянные врожденные реакции организма
на определенные изменения окружающей
среды, осуществляемые при участии
нервной системы и не требующие
специальных условий для их
возникновения.

5. Классификация безусловных рефлексов

• По степени сложности:
1. Простые (отдергивание руки от горячего)
2. Сложные (поддержание гомеостаза при повышении
концентрации углекислого газа в крови путем
учащения дыхания)
• По отношению животного к
раздражителю
1. Биологически положительные (поиск пищи по
запаху)
2. Биологически отрицательные (поворачивание головы
на громкий звук)

6. По виду реакций

• Пищевые (слюноотделительный рефлекс)
• Половые (половая охота, эрекция)
• Оборонительные (защита руками головы
при надвигающемся ударе)
• Ориентировочно-исследовательские
(поворачивание головы на громкий звук)
• Возникают без участия коры больших
полушарий и подкорковых ядер. Многие дуги
безусловных рефлексов замыкаются в спинном
мозге

7. Условные (приобретенные) рефлексы

• Реакции организма на определенные
изменения окружающей среды,
приобретенные в течении жизни
• Условные рефлексы:
1. Натуральные (естественные) – вырабатываются на
естественные свойства безусловных раздражителей
(запах и вид пищи) и не нуждаются в подкреплении
2. Искусственные — на безразличные искусственные
сочетания раздражителей (звонок и принятие пищи),
нуждаются в постоянном подкреплении

8. Условные рефлексы

• Положительные – условные рефлексы, в динамике
которых проявляется активность организма в виде
двигательных или секреторных реакций
• Отрицательные (тормозные) — условные рефлексы,
связанные с угнетением двигательных или
секреторных реакций (например, стоять «смирно»)
• Дисциплинированность связана с одновременным
сочетанием положительных и отрицательных
условных рефлексов (например, при прыжке в воду
требуется торможение сильнейших отрицательных
оборонительных условных рефлексов)

10.

Физиологический механизм, лежащий в основе формирования условного рефлекса1. Появление очага возбуждения в коре больших
полушарий, вызванного более слабым условным
сигналом (включение лампочки)
2. Появление очага возбуждения, связанного с сильным
безусловным стимулом (получением лакомства)
3. После нескольких повторений сочетание условного и
безусловного сигналов возникает временная связь
между двумя очагами возбуждения
4. В результате действие только условного стимула
теперь приводит к реакции, вызываемой ранее
безусловным стимулом

12. Закон взаимной индукции

• Очаг возбуждения «наводит» на
соседние или конкурирующие с ним
участки торможение.
• С законом взаимной индукции связана
смена образов при восприятии
двойственных изображений

17. Врожденные формы поведения

• Поведение – сложный комплекс
физиологических и психических процессов,
направленных на удовлетворение имеющихся у
организма потребностей, и проявляющихся в
целенаправленной деятельности
• Врожденные формы поведения – формы
поведения, которые генетически
запрограммированы, и в течение жизни
практически не изменяются

18.

Врожденные формы поведения• Безусловные рефлексы
• Инстинкты – цепочка последовательно
связанных безусловных рефлексов,
возникающих в ответ на внешние или
внутренние раздражения
• Четыре основных вида инстинкта:
1. Поисково-пищевой
2. Половой
3. Родительский
4. Оборонительный

19. Импринтинг (запечатление)

• специфическая форма обучения; закрепление в памяти признаков
объектов при формировании или коррекции врождённых
поведенческих актов.
• Объектами могут являться родительские особи (выступающие и
как носители типичных признаков вида), братья и
сестры (детёныши одного помёта), будущие половые партнёры
(самцы или самки), пищевые объекты (в том числе животныежертвы), постоянные враги (образ внешности врага формируется
в сочетании с другими поведенческими условиями, например,
предостерегающими криками родителей), характерные признаки
обычного места обитания (рождения).
• Запечатление осуществляется в строго определённом периоде
жизни (обычно в детском и подростковом возрасте), и его
последствия чаще всего необратимы
.

21. Приобретенные формы поведения

• Формы поведения, которые формируются как
результат индивидуального опыта живого
организма
• Условные рефлексы – индивидуальные
рефлексы, приобретенные вследствие
жизненного опыта организма и имеющие
адаптивное значение

22. Для образования условного рефлекса необходимо соблюдать следующие правила

• Раздражитель должен иметь достаточную силу для
возбуждения определенных рецепторов
• Условный раздражитель должен несколько
предшествовать, либо предъявляться одновременно с
безусловным стимулом
• Условный раздражитель должен быть слабее условного
• Отсутствие сильных посторонних раздражителей
• Отсутствие значительных патологических процессов в
организме

23. Динамический стереотип

• Система условно-рефлекторных связей,
сложившихся в головном мозге путем
многократного повторения одних и тех же
действий в одной и той же последовательности
• Функция – формирование автоматизма
ходьбы, осанки, индивидуальной пластики,
грации и т. д.
• Позволяет узнавать человека по походке,
особенностям поз, жестикуляции

24. Рассудочная деятельность

• Способность улавливать закономерности,
связывающие предметы и явления
окружающей среды, а также использовать
знание этих закономерностей в новых
условиях
• Рассудочная деятельность характерна для
животных с развитой нервной системой и
рассматривается учеными как элементарное
мышление, предшествующее мышлению
человека

25. Рассудочная деятельность

• Характерна для врановых, хищников, приматов,
китообразных.

27. Сон и сновидения

• Сон – физиологическое состояние мозга
и организма, характеризующееся
значительной обездвиженностью, почти
полным отсутствием реакций на
внешние раздражители и одновременно
особой организацией активности
нейронов головного мозга

28. Характеристика сна

• Человек проводит во сне треть жизни
• При лишении сна у человека нарушается
внимание, память, притупляются эмоции,
падает трудоспособность.
• Во время сна утрачиваются активные связи с
окружающей средой
• Сон имеет фазы (медленная и быстрая),
которые 4-5 раз сменяют друг друга

29. Фазы сна

30. Медленный сон

• Сопровождается более редким дыханием,
пульсом, расслаблением мышц, снижением
обмена веществ и температуры
• Наступает сразу после засыпания
• Длится 1-1.5 часа
• Продолжительность 75-80% от общего времени
сна

31. Быстрый сон – фаза сновидений

• Активируется деятельность внутренних органов, учащается
пульс, дыхание, повышается температура
• Сокращаются разные группы мышц: мимические, мышцы
конечностей
• Двигаются глаза под закрытыми веками
• Продолжительность 10-15 минут, после чего опять наступает
фаза медленного сна. К утру продолжительность быстрого
сна возрастает до 30 минут
• Возбуждаются нейроны затылочных долей, что связано с
наличием зрительных образов, возможно также появление
звуковых и обонятельных образов
• Сновидения реалистичны и эмоциональны

32.

Особенности быстрого и медленного снаМедленный сон
Снижение частоты пульса
Понижение артериального
давления
Медленное и глубокое
дыхание
Быстрый сон
Неритмичный и частый пульс
Повышение артериального
давления
Частое нерегулярное
дыхание
Усиление гормональной
активности
Полное расслабление
скелетных мышц
Активное движение глазных
яблок

35. Фазы сна

36. Сновидения

• Нормальная психическая деятельность
мозга, протекающая во сне и связанная с
комбинациями осознанных и
неосознанных явлений внешнего мира и
физиологическими процессами
организма

37. Физиологическая природа сна

• Заторможенность движений во время быстрого сна
связана с группой нейронов, находящихся в стволе
мозга (разрушение этой зоны у животного приводит к
активным движениям)
• Раздражение нейронов, ответственных за
бодрствование, приводит к пробуждению и
настораживанию животного (разрушение этой зоны
приводит животное в сонное состояние)
• Раздражение нейронов, ответственных за засыпание,
приводит к подготовке ко сну и засыпанию

38.

Физиологические особенности состояния сна
Отсутствие реакции на внешние раздражители
Торможение условных рефлексов
Уменьшение частоты и силы сердечных сокращений
Снижение артериального давления
Уменьшение частоты и глубины дыхания
Снижение скорости обмена веществ
Понижение температуры тела
Снижение активности пищеварительной и
выделительной системы
• Снижение мышечного тонуса

39. Причины смены сна и бодрствования

• Приспособленность к смене дня и ночи проявляется в
ритмах, поддерживаемых автоматически
• Усталость вызывает потребность в сне
• Условные рефлексы, связанные с засыпанием,
ускоряют наступление сна

40. Причины пробуждения

• Внешние сигналы (будильник, яркий свет)
• Сигналы от внутренних органов (мочевой
пузырь, голод)
• Гуморальные сигналы (гормон роста
выбрасывается через 1 час после засыпания, а
гормон эпифиза мелатонин способствует
засыпанию)
• Эпифиз лежит над таламусом и возник из
теменного глаза рептилии

41.

БессонницаПричины бессонницы
Профилактика
бессонницы
Отсутствие физического
утомления при
гиподинамии
Нарушение нормального
суточного ритма (ночная
работа или развлечения)
Перегрузка
информацией (кино,
компьютер, театр)
Выполнять наиболее
интенсивную работу
утром, а не вечером
Вечерняя деятельность
должна быть легкой и
неутомительной
Перед сном полезно
гулять и принимать
теплую ванну

42. Высшие психические функции

• Психика – это свойство головного мозга,
заключающееся в отражении предметов и
явлений материального мира.
• Ощущение – это процесс отражения в ЦНС
отдельных предметов и явлений объективной
реальности, непосредственно воздействующей
на органы чувств.
• Они дают материал для восприятия и
мышления.

43. Виды ощущений

44. Восприятие

• Процесс приема и преобразование
информации, обеспечивающий
организму ориентировку в окружающем
мире.
• Это активный процесс выделения из
массы разнородных объектов внешнего
мира тех, которые более всего
необходимы в данный момент

45. Свойства восприятия

46. Свойства восприятия

• Предметность – выражается в отношении сведений,
получаемых из внешнего мира, в отношении к этому миру
• Структурность – воспринимаем абстрагированную из
ощущений обобщенную структуру
• Осмысленность – тесно связано с мышлением, с
пониманием сущности предмета
• Целостность – это всегда целостный образ предмета
• Константность – воспринимаем окружающие предметы
как относительно постоянные по форме, величине
• Избирательность – в преимущественном выделении одних
объектов по сравнению с другими

47. Речь и мышление человека

• И.П. Павлов разработал учение о двух
сигнальных системах
• Первая сигнальная система анализирует
сигналы, идущие от рецепторов, связанных с
внешней средой
• Вторая сигнальная система получает
информацию, поступающую к человеку в виде
символов (слов, знаков, формул, тзображений)
• И. П. Павлов назвал речь «чрезвычайной
прибавкой к механизмам работы мозга»
• Слово – символ конкретного предмета или
явления окружающей среды.
• Для ребенка стол – это конкретный предмет, а
для взрослого – обобщенное понятие
• Человек думает словами.
• Речь человека – аппарат абстрактного
мышления
• Язык – это форма существования мысли
• Восприятие речи происходит с помощью
речедвигательного (зона Брока) и речеслухового
анализаторов (зона Вернике)
Я говорю (центр
Брока)
Я слышу, распознаю,
контролирую свою и
чужую речь (центр
Вернике)
Я строю фразы
(ассоциативный центр)
• Устная и письменная речь обеспечивает
преемственность поколений, непрерывность
науки, техники и культуры
• Речь позволяет знакомиться с опытом других
людей
• Формирование устной речи связано с работой
лобной (артикуляция) и височной
(понимание речи) долей головного мозга, а
письменная речь связана с височной и
теменной долей

52.

По И.П. Павлову люди делятся наХудожественный тип
• Преобладает восприятие
первой сигнальной
системы.
• Характерна яркость
зрительного и слухового
восприятия событий.
Образный тип
мышления
Мыслительный тип
• Более сильной
оказывается вторая
сигнальная система.
• Логический тип
мышления, способность
к построению
абстрактных понятий

53. Внимание

• Это сосредоточенность психической
деятельности на определенном объекте.
• С помощью внимания обеспечивается отбор
необходимой информации
• Регулятором различных форм внимания является
ретикулярная формация ствола мозга и промежуточный
мозг (таламус).
• Ассоциативные зоны коры являются центральным звеном в
механизме, регулирующих отбор информации и внимание

54. Виды внимания

56. Воображение

• Активное воображение – позволяет человеку
до начала работы представлять себе то, что
получится в результате.
• Пассивное воображение – подменяет собой
активные действия (мечтания – уход от
реальной жизни, «маниловские мечты»)

57.

Представление памяти и воображения• Представление памяти – это следы
прежних ощущений и восприятий
(фрагментарны, неотчётливы)
• Представление воображения –
представление целых сцен, которых не
было (восприятие художников,
писателей)

58. Память

• Способность сохранять информацию о
событиях внешнего мира и деятельности
организма
• Складывается из трех взаимосвязанных этапов:
1. Запоминание
2. Хранение
3. Воспроизведение информации

59. Различают виды памяти:

• Кратковременная память – обеспечивает удержание
поступившей информации в течение короткого
отрезка времени (несколько минут)
• Долговременная память– позволяет сохранять
информацию неограниченное время и имеет
практически неограниченный объем
• Сенсорная память – регистрирует всю новую
информацию, которую мы получаем в течении
нескольких сотен миллисекунд
• Оперативная память – вступает в действие после
сенсорной памяти и удерживает информацию в
течении минуты. (помогает запомнить номер
телефона, удержать информацию из предыдущего
предложения, чтоб понять последующее)

60. По способу запоминания

• Механическая память
• Зрительная память
• Слуховая память

62. Виды памяти

• Двигательная память – лежит в основе обучения
движениям (теннис, плавание, игра на музыкальном
инструменте)
• Наглядно-образная память – запоминание зрительных,
звуковых образов, запахи, сопровождающие данную
обстановку
• Эмоциональная память – сохраняет пережитые чувства
(по К.С. Станиславскому)
• Словесно-логическая память – сохранение и
воспроизведение прочитанных или произнесенных
слов

65. Мышление

• Это психический познавательный
процесс обобщенного и опосредованного
отражения действительности в ее
наиболее существенных признаках и
взаимосвязях.
• Высшая форма мышления понятийная

71. Мотивации

• Это побуждение к деятельности,
связанные с удовлетворением
определенных потребностей
• Их делят на три основные группы:
1. Биологические мотивации – связаны с
физиологическими потребностями
2. Социальные мотивации – связаны с
взаимоотношениями с себе подобными
3. Духовные мотивации – свойственны только человеку
и связаны с интеллектуальными потребностями
• Сознательная саморегуляция поведения
человека, обеспечивающую преодоление
трудностей на пути достижения целей.
• Функции волевого действия:
1. Побудительная – заставляет бороться с
препятствиями
2. Тормозная – способность удерживать
себя от нежелательных поступков

73. Этапы волевого действия

1) осознание цели и стремление достичь ее;
2) осознание ряда возможностей достижения
цели;
3) появление мотивов, утверждающих или
отрицающих эти возможности;
4) борьба мотивов и выбор;
5) принятие одной из возможностей в качестве
решения
6) осуществление принятого решения.

74. Внушаемость и негативизм

• Внушаемость – свойственна людям, не
отличающимся самостоятельностью,
пассивно следуют за лидером.
• Негативизм – отвергает автоматически
все, что ему предлагают
• Это признаки недостаточно развитой
воли, так как этапы волевого действия
отсутствуют

75. Эмоции

• Внешнее выражение отношения
человека к окружающему миру и к
самому себе.
Эмоции
Низшие – связаны с
физиологическими
потребностями
Высшие – удовлетворение
социальных и духовных
потребностей

77. Теория эмоций П.К. Анохина

• Заключается в том, что
положительные эмоции
при удовлетворении
какой-либо потребности
возникают только в том
случае, если параметры
реально полученного
результата совпадают с
параметрами
предполагаемого
результата

78. Эмоции

• Эмоциональные реакции – присущи всем людям,
имеют безусловно-рефлекторную природу (страх,
плач, смех)
• Эмоциональное состояние – более длительное
(хорошее или плохое настроение, переживание после
спектакля или прочитанной книги)
• Эмоциональные отношения – или чувства. Всегда
направлены на отдельное лицо, объект или процесс
(любовь, дружба, вражда, ревность, зависть).

79. Физиологическая природа эмоций

• Для формирования эмоций большое значение
имеют височная и лобная доли
• Лобная доля активирует и тормозит эмоции,
так как связана с гипоталамусом, находящемся
в промежуточном мозга
• При повреждении лобной доли возникает
эмоциональная нестабильность, быстрый
переход от веселья к ярости

80. Состояние аффекта

• Особый вид эмоций, когда человек не
может справиться с конкретной
ситуацией.
• Характеризуются бурным протеканием и
ярко выраженными внешними
проявлениями.

81. Чувства

• Это высшая степень развития эмоций
человека.
• Чувства характеризуются стабильностью,
длительностью и индивидуальностью.
• Чувства выражают отношения человека к
обществу, самому себе и другим людям.

82. Эмоции не зависят от национальности и уровня культуры

84.

Сознание• Субъективные переживания
действительности, протекающие на фоне
уже существующего опыта.
• Сознание включает в себя все формы
психической деятельности человека.
• Сознание может оперировать
абстрактными категориями, но связь
организма и среды продолжает
осуществляться на уровне подсознания

85. Темперамент

• Определяется комбинацией трех
параметров нервной системы:
• Сила нервной системы – это ее устойчивость к
длительному воздействию раздражителя
• Уравновешенность – возможность перехода от
одних реакций к другим в критической
ситуации
• Подвижность – это скорость образования
новых условных связей
Гиппократ и
Гален

88. 4 типа темперамента

• Холерик – неустойчивый, неуравновешенный,
взрывной тип. Характеризуется быстротой
действий, переменчивым настроением,
сильными и быстро возникающими чувствами,
хорошо выраженными жестами и мимикой
• Сангвиник – устойчивый, уравновешенный,
сильный тип. Сангвиники энергичны,
общительны, характеризуются ярким
проявлением эмоций. У них высокая
работоспособность

89. 4 типа темперамента

• Флегматик – устойчивый, уравновешенный тип.
Довольно спокойный, часто замкнутый человек.
Характерно слабое проявление собственных эмоций,
мимика его маловыразительна. Характеризуются
упорством, устойчивостью к действию стрессовых
факторов и высокой работоспособностью
• Меланхолик – неустойчивый, неуравновешенный,
слабый тип. Основной признак – повышенная
склонность к глубоким эмоциональным переживаниям.
Обычно это малообщительные, ранимые люди; у них
низкая работоспособность и быстрая утомляемость.

90. Физиологическая теория И.П. Павлова

Высокие
адаптивные
возможности,
устойчив в трудных
жизненных
ситуациях
Затруднения в
переключение
деятельности
Плохо
приспосбаливается
к окружающей
среде

91. Темперамент известных личностей

• Поведение
представителей
различных
темпераментов
в одной и той
же ситуации

Условные рефлексы.

Исследование физиологической деятельности коры головного мозга

Разработка объективного метода исследования физиологической деятельности больших полушарий. — Понятие о рефлексе. — Разнообразие рефлексов. — Сигнальные рефлексы, наиболее фундаментальная физиологическая характеристика полушарий.

Полушария головного мозга являются венцом развития нервной системы животного мира. Эти структуры у высших животных имеют значительные размеры и чрезвычайно сложны, состоят у человека из миллионов и миллионов клеток — центров или очагов нервной деятельности, — различных по размеру, форме и расположению и связанных друг с другом бесчисленными ответвлениями от их отдельные процессы. Такая сложность строения естественно предполагает подобную сложность функции, которая фактически очевидна у высших животных и у человека. Рассмотрим собаку, которая на протяжении стольких бесчисленных веков была слугой человека. Подумайте, как его можно приучить к выполнению различных обязанностей, сторожению, охоте и т. д. Мы знаем, что это сложное поведение животного, несомненно связанное с высшей нервной деятельностью, связано главным образом с большими полушариями. Если убрать полушария у собаки I и других, ² животное становится не только неспособным выполнять эти обязанности, но и не способным даже позаботиться о себе. Фактически он становится беспомощным инвалидом и не может долго прожить, если за ним не ухаживать.

У человека высшая нервная деятельность также зависит от структурной и функциональной целостности больших полушарий. Как только эти структуры повреждаются и их функции каким-либо образом нарушаются, человек тоже становится инвалидом. Он больше не может выполнять свои обычные обязанности, и его нужно держать подальше от рабочего мира своих собратьев. Поразительным контрастом с безудержной активностью больших полушарий является скудость современных физиологических знаний о них. До 1870 года физиологии полушарий фактически не существовало; они казались недоступными для физиолога. В этом же году к ним впервые были применены общефизиологические методы стимуляции и экстирпации. ³ Этими работниками было обнаружено, что раздражение определенных участков коры полушарий (моторной коры) регулярно вызывало сокращения определенных групп скелетных мышц: экстирпация этих участков коры приводила к нарушению нормального функционирования одни и те же группы мышц. Вскоре после этого было показано ^{4 , 5} , что функционально дифференцированы и другие области коры, не вызывающие двигательной активности в ответ на раздражение. Экстирпация этих участков приводит к определенным дефектам нервной деятельности, связанной с некоторыми рецепторными органами, такими, как сетчатка глаза, кортиев орган, чувствительные нервные окончания в коже. По этому вопросу о локализации функций в коре были проведены и до сих пор проводятся поисковые исследования многими исследователями. Наши знания были уточнены и детализированы, особенно в области моторики, и даже нашли полезное применение в медицине. Эти исследования, однако, не пошли принципиально дальше позиции, установленной Фричем и Хитцигом. Важный вопрос о физиологическом механизме всего высшего и сложного поведения животного, зависящего, как показал Гольц, от больших полушарий, не был затронут ни в одном из этих исследований и не входил в состав современных физиологических знаний.

Поэтому, когда мы задаем вопросы: что объясняют те факты, которые до сих пор находились в распоряжении физиолога, относительно поведения высших животных? Какую общую схему высшей нервной деятельности они могут дать? Или какие общие правила этой деятельности они могут нам помочь сформулировать? — современный физиолог теряется и не может дать удовлетворительного ответа. Проблема механизма этой сложной структуры, столь функционально богатой, загнана в угол, и это безграничное поле, столь богатое возможностями для исследования, никогда не было в должной мере исследовано.

Причина этого проста и понятна. Эта нервная деятельность никогда не рассматривалась с той же точки зрения, что и деятельность других органов или даже других частей центральной нервной системы. О деятельности полушарий говорили как о какой-то особой психической деятельности, работу которой мы чувствуем и постигаем в себе и по аналогии предполагаем, что она существует у животных. Это аномалия, которая поставила физиолога в крайне затруднительное положение. С одной стороны, казалось бы, изучение деятельности больших полушарий, как и деятельности любой другой части организма, должно быть в пределах физиологии, но с другой специальная область другой науки-психологии.

Какую же позицию должен занять физиолог? Может быть, ему следует прежде всего изучить методы этой психологической науки и только потом надеяться изучить физиологический механизм полушарий? Это сопряжено с серьезной трудностью. Логично, что при анализе различных видов деятельности живого вещества физиология должна опираться на более передовые и точные науки — физику и химию. Но если мы попытаемся подойти со стороны этой науки психологии к стоящей перед нами проблеме, то мы будем строить свою надстройку на науке, которая не претендует на точность по сравнению даже с физиологией. На самом деле до сих пор открыта дискуссия о том, является ли психология естественной наукой и может ли она вообще рассматриваться как наука.

Здесь я не могу глубоко вдаваться в этот вопрос, но я остановлюсь, чтобы привести один факт, который меня очень сильно поражает, а именно. что даже защитники психологии не считают свою науку в каком-либо смысле точной. Выдающийся американский психолог Уильям Джеймс в последние годы называл психологию не наукой, а надеждой науки. Другой яркий пример дает Вундт, знаменитый философ и психолог, основоположник так называемого экспериментального метода в психологии и сам в прошлом физиолог. Незадолго до войны (1913), в связи с дискуссией в Германии о целесообразности создания отдельных кафедр философии и психологии, Вундт выступил против разделения, одним из его аргументов была невозможность установить общий график экзаменов по психологии, так как у каждого профессора собственные особые представления о том, чем на самом деле была психология. Такое свидетельство, по-видимому, ясно показывает, что психология еще не может претендовать на статус точной науки.

В таком случае физиологу нет нужды прибегать к психологии. Было бы естественнее, чтобы экспериментальное исследование физиологической деятельности полушарий заложило прочный фундамент будущей настоящей науки психологии; такой курс, скорее всего, приведет к развитию этой отрасли естествознания.

Таким образом, физиолог должен идти своим собственным путем, где для него уже проложена тропа. Триста лет назад Декарт развил идею рефлекса. Исходя из предположения, что животные ведут себя просто как машины, он рассматривал всякую деятельность организма как необходимую реакцию на какой-нибудь внешний раздражитель, причем связь между раздражителем и реакцией осуществляется через определенный нервный путь: и эту связь он заявлено, было основной целью нервных структур в организме животного. На этой основе прочно утвердилось учение о нервной системе. В восемнадцатом, девятнадцатом и двадцатом веках понятие рефлекса было полностью использовано физиологами. Работая вначале только над низшими отделами центральной нервной системы, они постепенно перешли к изучению более высокоразвитых отделов, пока совсем недавно Магнус, ⁶ , продолжая классические исследования Шеррингтона ⁷ по спинномозговым рефлексам, удалось показать рефлекторный характер всех элементарных двигательных действий животного организма. Декартовское представление о рефлексе постоянно и плодотворно применялось в этих исследованиях, но его применение не коснулось коры головного мозга.

Можно надеяться, что некоторые из более сложных активностей тела, которые состоят из совокупности элементарных двигательных активностей и входят в состояния, называемые в психологической фразеологии «игривостью», «страхом», «гнев» и т. д. скоро будут продемонстрированы как рефлекторная деятельность подкорковых отделов мозга. Смелую попытку применить представление о рефлексе к деятельности полушарий сделал русский физиолог И. М. Сеченов на основе имевшихся в его время знаний о физиологии центральной нервной системы. В брошюре «Рефлексы головного мозга», изданной по-русски в 1863 г., он попытался представить деятельность больших полушарий как рефлекторную, т. е. как определено. Мысли он рассматривал как рефлексы, при которых эффекторный путь заторможен, а сильные порывы страсти он считал гипертрофированными рефлексами с широкой иррадиацией возбуждения. Аналогичная попытка была предпринята совсем недавно Ch. Richet, ⁸ , который ввел понятие о психическом рефлексе, согласно которому реакция на данный раздражитель определяется связью этого раздражителя со следами, оставленными в полушариях прошлыми раздражителями. И вообще новейшая физиология обнаруживает тенденцию рассматривать высшую деятельность полушарий как связь новых возбуждений в каждый данный момент со следами, оставленными старыми (ассоциативная память, обучение, обучение опытом).

Все это, однако, было просто предположением. Настало время перейти к экспериментальному анализу предмета — анализу, который должен быть столь же объективным, как и анализ в любой другой области естествознания. Толчок этому переходу дала быстро развивавшаяся наука сравнительная физиология, которая сама возникла как непосредственный результат теории эволюции. Имея дело с низшими представителями животного мира, физиологи по необходимости были вынуждены отказаться от антропоморфных предубеждений и направить все свои усилия на выяснение связи между внешним раздражителем и результирующей реакцией, будь то локомоторной или иной реакцией. Это привело к развитию учения Леба о животных тропизмах; ⁹ к введению новой объективной терминологии для описания реакций животных [Beer, Bethe and Uexkull; ¹⁰ и, наконец, привело к исследованию зоологами чисто объективными методами поведения низших представителей животного мира в ответ на внешние раздражители, как, например, в классических исследованиях Дженнингса. ¹¹

Под влиянием этих новых тенденций в биологии, апеллировавших к практическим наклонностям американского ума, Американская школа психологов, уже интересовавшаяся сравнительным изучением психологии, проявила склонность подвергать высшую нервную деятельность животных для экспериментального анализа в различных специально разработанных условиях. Мы можем справедливо рассматривать трактат Торндайка [так в оригинале], The Animal Intelligence (1898), ¹² в качестве отправной точки для систематических исследований такого рода. В этих исследованиях животное содержали в ящике, а корм помещали вне ящика так, чтобы он был виден животному. Чтобы достать пищу, животное должно было открыть дверцу, которая в разных опытах запиралась различными приспособлениями. Были составлены таблицы и схемы, показывающие, насколько быстро и каким образом животное решало поставленные перед ним задачи. Весь процесс понимался как образование ассоциации между зрительными и тактильными раздражителями, с одной стороны, и опорно-двигательным аппаратом, с другой. Этот метод с его модификациями впоследствии применялся многими авторами для изучения вопросов, касающихся ассоциативной способности различных животных.

Примерно в то же время, когда Торндайк [так в оригинале] занимался этой работой, я сам (будучи тогда совершенно несведущим в его исследованиях) также был приведен к объективному изучению полушарий, благодаря следующему обстоятельству: В ходе подробного исследования деятельности пищеварительных желез мне пришлось изучить так называемую психическую секрецию некоторых желез, и я попытался выполнить эту задачу вместе с сотрудником. В результате этого исследования во мне прочно отпечаталось безоговорочное убеждение в бесполезности субъективных методов исследования. Стало ясно, что единственно удовлетворительное решение проблемы лежит в экспериментальном исследовании строго объективными методами. Для этого я стал регистрировать все внешние раздражители, падающие на животное в момент проявления его рефлекторной реакции (в данном случае выделение слюны), одновременно регистрируя все изменения реакции животного.

Это было началом этих исследований, которые продолжаются уже двадцать пять лет, в течение которых многочисленные сотрудники, на которых я сейчас оглядываюсь с нежной любовью, объединили с моими в этой работе свои сердца и руки. Мы, конечно, прошли через многие этапы, и лишь постепенно раскрывалась тема и преодолевались трудности. Сначала имелись лишь отдельные разрозненные факты, но к настоящему времени собрано достаточно материала, чтобы попытаться изложить его в более или менее систематизированной форме. В настоящее время я имею возможность представить вам физиологическую интерпретацию деятельности больших полушарий, которая, во всяком случае, больше соответствует структурной и функциональной сложности этого органа, чем собрание фрагментарных, хотя и очень важные факты, которые до сих пор представляли собой все знания по этому предмету. Работа по линии чисто объективного исследования высшей нервной деятельности велась в основном в подконтрольных мне лабораториях с участием более сотни сотрудников. Работа в несколько схожих с нашей направлениях была проделана американскими психологами. Однако до сих пор существовало одно существенное различие между американской школой и нами. Будучи психологами, их способ экспериментирования, несмотря на то, что они изучают эту деятельность на своих внешний аспект, носит по большей части психологический характер — — во всяком случае, в том, что касается постановки задач и их анализа и формулировки результатов. Поэтому — за исключением небольшой группы «бихевиористов» — их работу нельзя считать чисто физиологической по своему характеру. Мы, начав с физиологии, продолжаем строго придерживаться физиологической точки зрения, исследуя и систематизируя весь предмет одними только физиологическими методами. Что касается других физиологических лабораторий, то лишь немногие обратили свое внимание на этот предмет, и то совсем недавно; их расследования также не выходили за рамки предварительного следствия.

Перейду теперь к описанию нашего материала, дав предварительно общее представление о рефлексе, о специфических физиологических рефлексах и о так называемых «инстинктах». Нашей отправной точкой была идея Декарта о нервном рефлексе. Это подлинно научная концепция, поскольку она предполагает необходимость. Его можно резюмировать следующим образом: внешний или внутренний раздражитель попадает на тот или иной нервный рецептор и вызывает нервный импульс; этот нервный импульс передается по нервным волокнам в центральную нервную систему и здесь, за счет имеющихся нервных связей, дает начало новому импульсу, который проходит по отходящим нервным волокнам к деятельному органу, где возбуждает особую деятельность клеточные структуры. Таким образом, раздражитель оказывается необходимым образом связанным с определенной реакцией, как причина со следствием. Представляется очевидным, что вся деятельность организма должна подчиняться определенным законам. Если бы животное не находилось в точном соответствии со своим окружением, оно рано или поздно прекратило бы свое существование. Возьмем биологический пример: если бы животное не привлекалось к пище, а отталкивалось бы от нее или если бы животное вместо того, чтобы бежать от огня, бросалось в огонь, то оно быстро погибало бы. Животное должно реагировать на изменения внешней среды таким образом, чтобы его ответная деятельность была направлена ​​на сохранение своего существования. Этот вывод справедлив и в том случае, если мы рассматриваем живой организм с точки зрения физических и химических наук. Всякая материальная система может существовать как единое целое лишь до тех пор, пока ее внутренние силы, притяжение, сцепление и т. д. уравновешивают действующие на нее внешние силы. Это верно как для обычного камня, так и для самых сложных химических веществ; и его истинность должна быть признана и для животного организма. Будучи определенной ограниченной материальной системой, она может продолжать свое существование только до тех пор, пока находится в постоянном равновесии с внешними по отношению к ней силами: как только это равновесие будет серьезно нарушено, организм перестанет существовать как существо, которым он был. Рефлексы — элементарные звенья в механизме вечного равновесия. Физиологи изучали и изучают в настоящее время эти многочисленные машинообразные, неизбежные реакции организма-рефлексы, существующие с самого рождения животного и обусловленные, следовательно, внутренней организацией нервной системы.

Рефлексы, подобно приводным ремням машин, созданных человеком, могут быть двух видов: положительные и отрицательные, возбуждающие и тормозящие. Хотя изучение этих рефлексов физиологами ведется уже давно, оно еще далеко не закончено. Постоянно открываются свежие рефлексы. Мы не знаем свойств тех рецепторных органов, для которых эффективный раздражитель возникает внутри организма, а сами внутренние рефлексы остаются неисследованной областью. Пути проведения нервных импульсов в центральной нервной системе большей частью малоизвестны или вовсе не выяснены. Механизм торможений, заключенных в центральной нервной системе, остается совершенно неясным: мы знаем кое-что только о тех тормозных рефлексах, которые проявляются по ходу тормозных эфферентных нервов. Кроме того, еще недостаточно изучены сочетание и взаимодействие различных рефлексов. Тем не менее физиологам удается больше и больше в разгадывании механизма этой машиноподобной деятельности организма, и можно разумно ожидать, что в конце концов он прояснит и контролирует его.

К тем рефлексам, которые уже давно являются предметом физиологического исследования и касаются главным образом деятельности отдельных органов и тканей, следует добавить еще одну группу врожденных рефлексов. Они также имеют место в нервной системе и являются неизбежными реакциями на совершенно определенные раздражители. Они связаны с реакциями организма в целом и составляют то общее поведение животного, которое было названо «инстинктивным». Так как полного согласия насчет существенного родства этих реакций с рефлексом еще не достигнуто, мы должны рассмотреть этот вопрос более полно. Мы обязаны английскому философу Герберту Спенсеру предположением, что инстинктивные реакции являются рефлексами. Позже зоологи, физиологи и исследователи сравнительной психологии выдвинули многочисленные доказательства в поддержку этого. Я предлагаю здесь собрать воедино различные аргументы в пользу этой точки зрения. Между простейшим рефлексом и инстинктом мы можем найти множество переходных стадий, и среди них мы затрудняемся найти какую-либо демаркационную линию. В качестве примера возьмем только что вылупившегося цыпленка. Это маленькое существо реагирует клеванием на любой раздражитель, который бросается в глаза, будь то реальный объект или просто пятно на поверхности, по которой оно идет. Чем, скажем, это отличается от наклона головы, закрывания век, когда что-то мелькает перед его глазами? Этот последний мы должны назвать оборонительным рефлексом, а первый назван пищевым инстинктом, хотя при клеве не происходит ничего, кроме наклона головы и движения клюва.

Также утверждалось, что инстинкты более сложны, чем рефлексы. Однако существуют чрезвычайно сложные рефлексы, которые никто не назвал бы инстинктами. Возьмем в качестве примера рвоту. Это очень сложно и включает в себя координацию большого количества мышц (как полосатых, так и простых), расположенных на большой площади и обычно задействованных в совершенно разных функциях организма. Он включает также секреторную деятельность некоторых желез, которая обычно вызывается совсем для другой цели.

Опять же предполагалось, что длинная последовательность действий, связанных с некоторыми инстинктивными действиями, представляет собой отчетливую точку контраста с рефлексом, который считается всегда построенным на простой шкале. В качестве примера можно взять строительство гнезда или жилищ вообще животными. Цепь инцидентов связана; вместе: материал собирается и доставляется на выбранное место; там он созидается и укрепляется. Чтобы рассматривать это как рефлекс, мы должны предположить, что один рефлекс инициирует следующий за ним, или, другими словами, мы должны рассматривать его как цепной рефлекс. Но это соединение деятельности свойственно не только инстинктам. Нам известны многочисленные рефлексы, которые наверняка сливаются в цепочки. Так, например, если мы стимулируем афферентный нерв, т.е. седалищный нерв, возникает рефлекторный подъем АД; высокое давление в левом желудочке сердца и первой части аорты служит эффективным стимулом для второго рефлекса, на этот раз депрессорного рефлекса, который оказывает сдерживающее влияние на первый. Опять же, мы можем взять один из цепных рефлексов, недавно установленных Магнусом. Кошка, даже лишенная полушарий головного мозга, в большинстве случаев приземляется на лапы при броске с высоты. Как это управляется? При изменении положения отолитового органа в пространстве вызывается определенный рефлекс, вызывающий сокращение мышц шеи, возвращающее голову животного в нормальное положение. Это первый рефлекс. При выпрямлении головы вызывается новый рефлекс, в работу включаются определенные мышцы туловища и конечностей, возвращающие животное в стоячее положение. Это второй рефлекс.

Некоторые, опять же, возражают против отождествления инстинктов с рефлексами на этом основании: они говорят, что инстинкты часто зависят от внутреннего состояния организма. Например, птица строит гнездо только в брачный период. Или, если взять более простой случай, когда животное насыщается едой, то пища уже не имеет никакого притяжения и животное перестает есть. Опять же, то же самое относится и к сексуальному импульсу. Это зависит от возраста организма и состояния половых желез; значительное влияние оказывают гормоны (продукты желез внутренней секреции). Но эту зависимость нельзя претендовать на особое свойство «инстинктов». Интенсивность любого рефлекса, да и само его наличие, зависит от возбудимости центров, которая, в свою очередь, постоянно зависит от физических и химических свойств крови (автоматическое раздражение центров) и от взаимодействия рефлексов.

Наконец, иногда считают, что если рефлексы определяют деятельность только отдельных органов и тканей, то инстинкты включают деятельность организма в целом. Однако теперь мы знаем из недавних исследований Магнуса и де Кляйна, что стояние, ходьба и поддержание постурального равновесия в целом — не что иное, как рефлексы.

Из всего этого следует, что инстинкты и рефлексы суть одинаково неизбежные ответы организма на внутренние и внешние раздражители, и потому нет надобности называть их двумя разными терминами. Рефлекс имеет большее значение из двух, поскольку он с самого начала использовался со строго научным подтекстом.

Совокупность рефлексов составляет основу нервной деятельности как человека, так и животных. Поэтому большое значение имеет подробное изучение всех основных рефлексов организма. К сожалению, до сих пор это далеко не сделано, особенно, как я уже упоминал, в случае тех рефлексов, которые смутно известны как «инстинкты». Наши знания об этих последних очень ограничены и фрагментарны. Их классификация под такими заголовками, как «пищевые», «защитные», «половые», «родительские» и «социальные» инстинкты, совершенно неадекватна. Под каждой из этих головок часто собирается большое количество отдельных рефлексов. Некоторые из них совершенно не идентифицированы; одни путаются с другими; и многие до сих пор оценены лишь частично. Я могу продемонстрировать на собственном опыте, до какой степени предмет остается незавершенным и полным пробелов. В ходе исследований, которые я сейчас объясню; однажды мы были в полной растерянности, пытаясь найти какую-либо причину необычного поведения животного. Очевидно, это была очень послушная собака, которая вскоре очень подружилась с нами. Мы начали с очень простого эксперимента. Собаку ставили в подставку со свободными петлями вокруг ног, но так, чтобы ей было вполне удобно и можно было свободно передвигаться на шаг-другой. Больше ничего не делалось, кроме многократного предоставления животному пищи с интервалом в несколько минут. Поначалу он стоял довольно спокойно и довольно охотно ел, но со временем возбудился и изо всех сил пытался встать с прилавка, царапая пол, грызя опоры и т. д. Это непрерывное мышечное напряжение сопровождалось одышкой и непрерывным слюнотечением, которые сохранялись при каждом опыте в течение нескольких недель, причем животное становилось все хуже и хуже, пока оно не перестало быть пригодным для наших исследований. Долгое время мы оставались озадачены необычным поведением этого животного. Мы испытали экспериментально множество возможных интерпретаций, но, хотя у нас был большой опыт работы с большим количеством собак в наших лабораториях, мы не могли найти удовлетворительного решения этого странного поведения, пока нам наконец не пришло в голову, что это может быть выражение особого рефлекс свободы, и что собака просто не могла оставаться спокойной, когда ее приковывали к стойке. Этот рефлекс был преодолен за счет противопоставления ему другого — рефлекса на пищу. Мы стали давать собаке весь ее корм в стойке. Сначала животное ело мало и значительно теряло в весе, но постепенно оно стало есть больше, пока, наконец, не была съедена вся порция. В то же время в ходе опытов животное успокаивалось: тормозился рефлекс свободы. Ясно, что рефлекс свободы является одним из важнейших рефлексов или, если использовать более общий термин, реакций живых существ. Этот рефлекс еще не нашел своего окончательного признания. В сочинениях Джемса оно даже не причисляется к особым человеческим «инстинктам». Но ясно, что если бы животное не было наделено рефлексом протеста против границ, поставленных перед его свободой, малейшее препятствие на его пути помешало бы правильному выполнению его естественных функций. У некоторых животных, как мы все знаем, этот рефлекс свободы доходит до такой степени, что, будучи помещенными в неволю, они отказываются от пищи, заболевают и умирают.

В качестве другого примера рефлекса, которым очень часто пренебрегают, мы можем сослаться на то, что можно назвать исследовательским рефлексом . Я называю это «Что-это-это?» рефлекс. Именно этот рефлекс вызывает у человека и животных немедленную реакцию на малейшие изменения в окружающем их мире, так что они немедленно ориентируют свой соответствующий рецепторный орган в соответствии с воспринимаемым качеством агента, вызывающего изменение, проводя полное исследование. этого. Биологическое значение этого рефлекса очевидно. Если бы животное не было снабжено таким рефлексом, его жизнь ежеминутно висела бы на волоске. У человека этот рефлекс был сильно развит с далеко идущими результатами, представленными в своей высшей форме любознательностью — родоначальником того научного метода, с помощью которого мы можем надеяться однажды прийти к истинной ориентации в познании окружающего нас мира. .

Еще меньше сделано для выяснения класса отрицательных или тормозных рефлексов (инстинктов), которые часто вызываются всяким сильным раздражителем или даже слабыми раздражителями, если они необычны. К этой категории относится так называемый животный гипноз.

Так как основные нервные реакции как у человека, так и у животных врождены в виде определенных рефлексов, я должен еще раз подчеркнуть, насколько важно составить полный перечень всех этих рефлексов с их адекватной классификацией. Ибо, как будет показано ниже, все остальные нервные функции животного организма основаны на этих рефлексах. Но хотя обладание такими рефлексами, как только что описанные, составляет основное условие естественного выживания животного, самих по себе их недостаточно для обеспечения продолжительного, устойчивого и нормального существования. Это может быть показано у собак, у которых были удалены полушария головного мозга. Если не принимать во внимание внутренние рефлексы, то у такой собаки сохраняются основные внешние рефлексы. Его привлекает еда; он отталкивается от вредных раздражителей; он проявляет исследовательский рефлекс, поднимая голову и навостряя уши на звук. Кроме того, он проявляет рефлекс свободы, оказывая мощное сопротивление любому ограничению. Тем не менее он совершенно не способен позаботиться о себе и, если его предоставить самому себе, очень скоро умрет. Очевидно, в ее нынешнем нервном строении отсутствует что-то важное. Какую нервную деятельность он мог утратить? Легко видеть, что у этой собаки значительно уменьшено число раздражителей, вызывающих рефлекторную реакцию; остальные носят элементарный, обобщенный характер и действуют на очень коротком расстоянии. Следовательно, динамическое равновесие между внутренними силами животной системы и внешними силами в ее среде стало элементарным по сравнению с тонкой приспособляемостью нормального животного, а более простое равновесие явно неадекватно жизни.

Вернемся теперь к простейшему рефлексу, с которого началось наше исследование. Если в рот попадает пища или какое-либо неприемлемое вещество, выделяется слюна. Цель этой секреции состоит в том, чтобы в случае с пищей изменить ее химически, в случае с отторгаемым веществом разбавить и вымыть ее изо рта. Это пример рефлекса, обусловленного физико-химическими свойствами вещества при его контакте со слизистой оболочкой рта и языка. Но, кроме того, такое же рефлекторное выделение вызывается, когда эти вещества помещаются на расстоянии от собаки, а рецепторные органы поражаются только органами обоняния и зрения. Даже сосуда, из которого дается пища, достаточно, чтобы вызвать полный во всех деталях пищевой рефлекс; и, далее, секреция может быть вызвана даже видом того, кто принес сосуд, или звуком его шагов. Все эти бесчисленные раздражители, падающие на несколько тонко различающих рецепторов расстояния, навсегда теряют свою силу, как только полушария отнимаются у животного, и только те, которые непосредственно воздействуют на рот и язык, еще сохраняют свою силу. Огромная польза для организма от способности реагировать на прежние раздражители очевидна, ибо именно благодаря их действию пища, попадающая в рот, немедленно встречает большое количество смачивающей слюны и отторгаемых веществ, часто вредных для слизистой. мембраны, обнаруживают уже во рту слой защитной слюны, которая быстро разжижает и вымывает их. Еще большее значение они приобретают, когда вызывают двигательный компонент сложного рефлекса питания 9 .0025, т. е. , когда они действуют как раздражители рефлекса поиска пищи.

Вот еще пример — рефлекс самозащиты. Сильное плотоядное животное охотится на более слабых животных, и если бы они ждали, чтобы защитить себя, пока зубы врага не вонзятся в их плоть, они были бы быстро истреблены. Дело принимает другой вид, когда защитный рефлекс вызывается в игру видами и звуками приближения врага. Тогда у жертвы есть шанс спастись, спрятавшись или убежав.

Как вообще можно описать эту разницу в динамическом равновесии жизни между нормальным и декортикированным животным? Каков общий механизм и закон этого различия? Совершенно очевидно, что в естественных условиях нормальное животное должно реагировать не только на раздражители, которые сами по себе приносят непосредственную пользу или вред, но также и на другие физические или химические воздействия — волны звука, света и т. п., — которые сами по себе лишь сигнализируют. приближение этих раздражителей; хотя не вид и звук хищного зверя вредны для меньшего животного сами по себе, а его зубы и когти.

Хотя сигнальных раздражителей и играют роль в тех сравнительно простых рефлексах, которые мы привели в качестве примеров, однако это не самое важное. Существенная особенность высшей деятельности центральной нервной системы, о которой мы говорим и которая у высших животных принадлежит, скорее всего, целиком полушариям, состоит не в том, что бесчисленные сигнальных раздражителей действительно вызывают у животного рефлекторные реакции. , а в том, что в разных условиях одни и те же раздражители могут вызывать совершенно разные рефлекторные реакции; и наоборот, одна и та же реакция может быть вызвана разными раздражителями.

В приведенном выше примере слюнного рефлекса сигналом в одно время является один конкретный сосуд, в другое время другой; при известных условиях один человек, при других условиях другой — строго в зависимости от того, какой сосуд был употреблен для кормления и какой человек принес сосуд и дал корм собаке. Это, очевидно, делает машинную ответную деятельность организма еще более точной и придает ей качества еще более высокого совершенства. Так бесконечно сложны, так непрерывно находятся в движении условия окружающего мира, та сложная животная система, которая сама находится в живом движении, и только эта система имеет возможность установить динамическое равновесие со средой. Таким образом, мы видим, что основная и наиболее общая функция полушарий состоит в том, чтобы реагировать на сигналы, представленные бесчисленными взаимозаменяемыми значениями.

1. Гольц Ф. «Der Hund ohneGrosshirn», Pfluger’s Archiv, V. li. 1892:570. [Google Scholar]

2. Ротманн М. «Der Hund ohne Grosshirn». Neurologischcs Celtralblatt, V. xxviii. 1909:1045. [Google Scholar]

3. Fritsch und Hitzig E. «Ueber die elektrische Erregbarkeit des Grosshirns». Arckivfur (анатомия и физиология). 1870:300. [Google Scholar]

4. Феррье Д. Функции мозга, Лондон. 1876 ​​[Google Scholar]

5. Munk H. Ueber die Functionen der Grosskirnrinde. Берлин. 189 [Google Scholar]

6. Magnus R. Korperstellung. Берлин. 1924 [Google Scholar]

7. Шеррингтон С.С. Интегративное действие нервной системы. Лондон. 1906 [Google Scholar]

8. Richet C. Reflexes Psychiques. Рефлексы условные. Психический автоматизм. Юбилейный том Павлова, Петроград. 1925 [Google Scholar]

9. Леб Дж. Исследования по общей физиологии. Чикаго. 1905 [Google Scholar]

10. Beer , Uexküll Bethe und. «Vorschlage zu einer objectivirenden Nomenklatur in der Physiologie des Nervensystems», Biologisches Centralblatt. V., xix. 1899:517. [Google Scholar]

11. Дженнингс Х.С. Поведение низших организмов. Нью-Йорк. 1906 [Google Scholar]

12. Торндайк Э.Л. Интеллект животных, экспериментальное исследование ассоциативных процессов у животных. Нью-Йорк. 1898 [Google Scholar]

Мозг и нервная система (для подростков)

Что делает мозг?

Мозг контролирует то, что вы думаете и чувствуете, как вы учитесь и запоминаете, как вы двигаетесь и говорите. Но он также контролирует вещи, о которых вы менее осведомлены, например, биение вашего сердца и переваривание пищи.

Думайте о мозге как о центральном компьютере, управляющем всеми функциями тела. Остальная часть нервной системы похожа на сеть, которая передает сообщения от мозга к различным частям тела. Он делает это через спинной мозг , который проходит от мозга вниз через спину. Он содержит нитевидные нервы, которые разветвляются на каждый орган и часть тела.

Когда в мозг поступает сообщение из любой точки тела, мозг сообщает телу, как реагировать. Например, если вы прикоснетесь к горячей плите, нервы на вашей коже отправят сообщение о боли в ваш мозг. Затем мозг посылает обратно сообщение, говорящее мышцам руки, чтобы они отдернулись. К счастью, эта неврологическая эстафета происходит мгновенно.

Какие части нервной системы?

Нервная система состоит из центральной нервной системы и периферической нервной системы:

• Головной и спинной мозг составляют центральная нервная система .
• Нервы, проходящие через все тело, составляют периферическую нервную систему .

Человеческий мозг невероятно компактен и весит всего 3 фунта. Однако на нем много складок и канавок. Это дает ему дополнительную площадь поверхности, необходимую для хранения важной информации тела.

Спинной мозг представляет собой длинный пучок нервной ткани длиной около 18 дюймов и толщиной 1/2 дюйма. Он простирается от нижней части мозга вниз через позвоночник. По пути нервы разветвляются на все тело.

Головной и спинной мозг защищены костями: головной мозг — костями черепа, а спинной мозг — набором кольцеобразных костей, называемых позвонками. Оба они защищены слоями мембран, называемых мозговыми оболочками, и особой жидкостью, называемой спинномозговой жидкостью. Эта жидкость помогает защитить нервную ткань, сохранить ее здоровой и удалить продукты жизнедеятельности.

Какие части мозга?

Головной мозг состоит из трех основных отделов: переднего, среднего и заднего мозга.

Передний мозг

Передний мозг — самая большая и сложная часть мозга. Он состоит из головного мозга — области со всеми складками и бороздками, обычно видимыми на изображениях мозга, — а также других структур под ним.

Головной мозг содержит информацию, которая, по сути, делает вас тем, кто вы есть: ваш интеллект, память, личность, эмоции, речь и способность чувствовать и двигаться. Определенные области головного мозга отвечают за обработку этих различных типов информации. Они называются долями, и их четыре: лобная, теменная, височная и затылочная доли.

Головной мозг состоит из правой и левой половин, называемых полушариями. Они соединены посередине полосой нервных волокон (мозолистым телом), которая позволяет им общаться. Эти половинки могут выглядеть как зеркальные отражения друг друга, но многие ученые считают, что у них разные функции:

• Левая сторона считается логической, аналитической, объективной стороной.
• Правая сторона считается более интуитивной, творческой и субъективной.

Итак, когда вы балансируете свою чековую книжку, вы используете левую сторону. Когда вы слушаете музыку, вы используете правую сторону. Считается, что некоторые люди более «правополушарные» или «левополушарные», в то время как другие более «целомозговые», то есть они используют обе половины своего мозга в одинаковой степени.

Внешний слой головного мозга называется корой (также известной как «серое вещество»). Информация, собранная пятью органами чувств, поступает в кору головного мозга. Затем эта информация направляется в другие части нервной системы для дальнейшей обработки. Например, когда вы прикасаетесь к горячей плите, не только посылается сообщение о том, что нужно пошевелить рукой, но и передается в другую часть мозга, чтобы помочь вам не повторять этого снова.

Во внутренней части переднего мозга расположены таламус, гипоталамус и гипофиз:

• Таламус передает сообщения от органов чувств, таких как глаза, уши, нос и пальцы, в кору головного мозга.
• Гипоталамус контролирует ваш пульс, жажду, аппетит, режим сна и другие процессы в вашем теле, которые происходят автоматически.
• Гипоталамус также контролирует гипофиз , что делает гормоны, контролирующие рост, обмен веществ, водный и минеральный баланс, половую зрелость и реакцию на стресс.

Средний мозг

Средний мозг, находящийся под средней частью переднего мозга, действует как главный координатор всех сообщений, поступающих и исходящих из головного мозга в спинной мозг.

Задний мозг

Задний мозг расположен под задней частью головного мозга. Он состоит из мозжечка, моста и продолговатого мозга. Мозжечок , также называемый «маленьким мозгом», потому что он выглядит как уменьшенная версия головного мозга, отвечает за равновесие, движение и координацию.

Мост и продолговатый мозг вместе со средним мозгом часто называют стволом мозга . Ствол мозга принимает, отправляет и координирует сообщения мозга. Он также контролирует многие автоматические функции организма, такие как дыхание, частота сердечных сокращений, кровяное давление, глотание, пищеварение и моргание.

Как работает нервная система?

Основные функции нервной системы во многом зависят от крошечных клеток, называемых нейронами . В мозгу их миллиарды, и у них множество специализированных функций. Например, сенсорные нейроны посылают информацию от глаз, ушей, носа, языка и кожи в мозг. Моторные нейроны передают сообщения от мозга к остальной части тела.

Все нейроны передают информацию друг другу посредством сложного электрохимического процесса, создавая связи, влияющие на то, как вы думаете, учитесь, двигаетесь и ведете себя.

Интеллект, обучение и память.  По мере того, как вы растете и учитесь, сообщения передаются от одного нейрона к другому снова и снова, создавая связи или пути в мозгу. Вот почему вождение требует так много концентрации, когда кто-то сначала учится этому, но позже это вторая натура: путь стал установленным.

Мозг маленьких детей обладает высокой адаптивностью. На самом деле, когда одна часть мозга маленького ребенка повреждена, другая часть часто может научиться брать на себя часть утраченной функции. Но с возрастом мозгу приходится работать усерднее, чтобы создавать новые нейронные пути, что затрудняет выполнение новых задач или изменение установленных моделей поведения. Вот почему многие ученые считают, что важно постоянно заставлять мозг узнавать что-то новое и устанавливать новые связи — это помогает поддерживать активность мозга на протяжении всей жизни.

Память — еще одна сложная функция мозга. То, что вы сделали, узнали и увидели, сначала обрабатывается в коре головного мозга. Затем, если вы чувствуете, что эта информация достаточно важна для постоянного запоминания, она передается внутрь других областей мозга (таких как гиппокамп и миндалевидное тело) для длительного хранения и извлечения. Когда эти сообщения проходят через мозг, они также создают пути, которые служат основой памяти.

Движение. Различные части головного мозга приводят в движение разные части тела. Левая сторона мозга контролирует движения правой стороны тела, а правая сторона мозга контролирует движения левой стороны тела. Например, когда вы нажимаете на педаль газа правой ногой, левое полушарие вашего мозга посылает сообщение, разрешающее вам это сделать.

Основные функции организма. Часть периферической нервной системы, называемая вегетативной нервной системой , контролирует многие процессы в организме, о которых вам почти никогда не нужно думать, такие как дыхание, пищеварение, потоотделение и дрожь. Вегетативная нервная система состоит из двух частей: симпатической нервной системы и парасимпатической нервной системы.

Симпатическая нервная система подготавливает тело к внезапному стрессу, например, если вы стали свидетелем ограбления. Когда происходит что-то пугающее, симпатическая нервная система заставляет сердце биться быстрее, чтобы оно быстро доставляло кровь к различным частям тела, которые могут в ней нуждаться. Это также вызывает надпочечники, расположенные в верхней части почек, выделяют адреналин — гормон, который дает дополнительную силу мышцам для быстрого бегства. Этот процесс известен как реакция организма «бей или беги».

Парасимпатическая нервная система делает обратное: подготавливает тело к отдыху. Это также помогает пищеварительному тракту двигаться вперед, чтобы наши тела могли эффективно получать питательные вещества из пищи, которую мы едим.

Чувства

Зрение. Зрение, вероятно, говорит нам о мире больше, чем любое другое чувство. Свет, попадая в глаз, формирует на сетчатке перевернутое изображение. Сетчатка преобразует свет в нервные сигналы для мозга. Затем мозг переворачивает изображение правой стороной вверх и сообщает вам, что вы видите.

Слушание. Каждый звук, который вы слышите, является результатом звуковых волн, проникающих в ваши уши и вызывающих вибрацию барабанных перепонок. Затем эти колебания распространяются по крошечным косточкам среднего уха и превращаются в нервные сигналы. Затем кора обрабатывает эти сигналы, сообщая вам то, что вы слышите.

Вкус. Язык содержит небольшие группы сенсорных клеток, называемых вкусовыми рецепторами, которые реагируют на химические вещества в пищевых продуктах. Вкусовые рецепторы реагируют на сладкое, кислое, соленое, горькое и острое. Вкусовые рецепторы посылают сообщения в области коры, ответственные за обработку вкуса.

Запах. Обонятельные клетки слизистых оболочек, выстилающих каждую ноздрю, реагируют на химические вещества, которые вы вдыхаете, и посылают сообщения по определенным нервам в мозг.

Сенсорный. Кожа содержит миллионы сенсорных рецепторов, которые собирают информацию, связанную с прикосновением, давлением, температурой и болью, и отправляют ее в мозг для обработки и реакции.

Мозг и нервная система

Роберт Бисвас-Динер

Портлендский государственный университет

Мозг — самая сложная часть человеческого тела. Это центр сознания, а также он контролирует все произвольные и непроизвольные движения и функции тела. Он сообщается с каждой частью тела через нервную систему, сеть каналов, передающих электрохимические сигналы.

• Мозг
• Функция мозга
• Методы визуализации мозга
• Центральная нервная система
• Развитие
• Эволюция
• Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ)
• Нервная система
• Нейроанатомия
• Нейровизуализация
• Neuroscience
• Периферическая нервная система

. расположение и функция лимбической системы

Сформулируйте, как первичная моторная кора является примером специализации области мозга

Назовите не менее трех методов нейровизуализации и опишите, как они работают

В 1800-х годах немецкий ученый по имени Эрнст Вебер провел несколько экспериментов, направленных на изучение того, как люди воспринимают мир через собственное тело (Hernstein & Boring, 1966). . Очевидно, что мы используем наши органы чувств — глаза, уши и нос — чтобы воспринимать и понимать окружающий мир. Вебера особенно интересовало осязание. Используя чертёжный циркуль, он расположил две точки далеко друг от друга и приложил их к коже добровольца. Когда точки находились далеко друг от друга, участники исследования могли легко их различать. Однако по мере того, как Вебер повторял процесс со все более близкими точками, большинство людей теряли способность различать их. Вебер обнаружил, что способность распознавать эти «просто заметные различия» зависит от того, где на теле находится компас. Ваша спина, например, гораздо менее чувствительна к прикосновениям, чем кожа на лице. Точно так же кончик вашего языка чрезвычайно чувствителен! Таким образом, Вебер начал проливать свет на то, как нервы, нервная система и мозг образуют биологическую основу психических процессов.

Измерение «просто заметных различий».

В этом модуле мы изучим биологическую сторону психологии, уделяя особое внимание мозгу и нервной системе. Понимание нервной системы жизненно важно для понимания психологии в целом. Именно через нервную систему мы испытываем удовольствие и боль, чувствуем эмоции, изучаем и используем язык и планируем цели, и это лишь несколько примеров. На следующих страницах мы начнем с изучения того, как развивается нервная система человека, а затем узнаем об частях мозга и о том, как они функционируют. Мы закончим разделом о том, как современные психологи изучают мозг.

Прежде всего следует упомянуть, что введение в биологические аспекты психологии может быть как самой интересной, так и самой разочаровывающей из всех тем для начинающих изучать психологию. Во многом это связано с тем, что существует так много новой информации для изучения и новой лексики, связанной со всеми различными частями мозга и нервной системы. Фактически, в этом модуле представлено 30 ключевых словарных слов! Мы призываем вас не увязнуть в сложных словах. Вместо этого обратите внимание на более широкие понятия, возможно, даже пропуская словарный запас при первом чтении. Полезно вернуться ко второму чтению, когда вы уже знакомы с темой, уделяя внимание изучению словарного запаса.

Люди как биологический вид развили сложную нервную систему и мозг на протяжении миллионов лет. Сравнение нашей нервной системы с нервной системой других животных, например шимпанзе, показывает некоторое сходство (Дарвин, 1859). Исследователи также могут использовать окаменелости для изучения взаимосвязи между объемом мозга и поведением человека на протяжении истории эволюции. Homo habilis , например, предок человека, живший около 2 миллионов лет назад, имеет больший объем мозга, чем его собственные предки, но гораздо меньший, чем у современных хомо сапиенс . Основное различие между людьми и другими животными — с точки зрения развития мозга — заключается в том, что у людей гораздо более развита лобная кора (передняя часть мозга, связанная с планированием).

Интересно, что уникальная нервная система человека развивается на протяжении всей его жизни таким образом, что это напоминает эволюцию нервной системы у животных на протяжении огромных промежутков времени. Например, нервная система человека начинает развиваться еще до его рождения. Он начинается как простой пучок ткани, который превращается в трубку и простирается вдоль плоскости от головы до хвоста, становясь спинным и головным мозгом. На 25-й день своего развития эмбрион имеет отчетливый спинной мозг, а также задний, средний и передний мозг (Stiles & Jernigan, 2010). Что именно представляет собой эта нервная система, которая развивается и что она делает?

Нервную систему можно рассматривать как коммуникационную сеть организма, состоящую из всех нервных клеток. Есть много способов разделить нервную систему, чтобы лучше понять ее. Один из распространенных способов сделать это — разобрать его на центральную нервную систему и периферическую нервную систему. Каждый из них может быть подразделен, в свою очередь. Давайте рассмотрим каждый из них более подробно и подробно. И не волнуйтесь, нервная система сложна со многими частями и множеством новых словарных слов. Сначала это может показаться ошеломляющим, но с помощью цифр и небольшого изучения вы можете это понять.

Рисунок 1: Центральная нервная система

Центральная нервная система, или сокращенно ЦНС, состоит из головного и спинного мозга (см. рисунок 1). ЦНС — это часть нервной системы, заключенная в костях (головной мозг защищен черепом, а спинной мозг защищен позвоночником). Его называют «центральным», потому что именно головной и спинной мозг в первую очередь отвечают за обработку сенсорной информации — например, о прикосновении к горячей плите или видении радуги — и отправке сигналов в периферическую нервную систему для действия. Он общается, в основном, посылая электрические сигналы через отдельные нервные клетки, которые составляют фундаментальные строительные блоки нервной системы, называемые нейронами. В человеческом мозгу примерно 86 миллиардов нейронов, и каждый из них имеет множество контактов с другими нейронами, называемых синапсами (Herculano-Houzel, 2009).).

Если бы мы могли увеличить изображение отдельных нейронов, мы бы увидели, что они представляют собой клетки, состоящие из отдельных частей (см. рис. 2). Тремя основными компонентами нейрона являются дендриты, сома и аксон. Нейроны общаются друг с другом, получая информацию через дендриты, которые действуют как антенны. Когда дендриты направляют эту информацию в сому, или тело клетки, она накапливается в виде электрохимического сигнала. Эта электрическая часть сигнала, называемая потенциалом действия, стреляет вниз по аксону, длинному хвосту, который ведет от сомы к следующему нейрону. Когда люди говорят о «нервах» в нервной системе, обычно имеют в виду пучки аксонов, которые образуют длинные нервные провода, по которым могут проходить электрические сигналы. Межклеточному взаимодействию помогает тот факт, что аксон покрыт миелиновой оболочкой — слоем жировых клеток, который позволяет сигналу очень быстро проходить от нейрона к нейрону (Kandel, Schwartz & Jessell, 2000)

Рисунок 2: Части нейрона

 Если бы мы увеличили масштаб еще больше, мы могли бы поближе рассмотреть синапс, пространство между нейронами (см. Рисунок 3). Здесь мы увидим, что между нейронами есть пространство, называемое синаптической щелью. Чтобы дать вам представление о масштабе, мы можем сравнить синаптическую щель с толщиной десятицентовой монеты, самой тонкой из всех американских монет (около 1,35 мм). Толщина одной монеты может составлять примерно 70 000 синаптических промежутков!

Когда потенциал действия достигает конца аксона, высвобождаются крошечные пакеты химических веществ, называемых нейротрансмиттерами. Это химическая часть электрохимического сигнала. Эти нейротрансмиттеры представляют собой химические сигналы, которые передаются от одного нейрона к другому, позволяя им общаться друг с другом. Существует множество различных типов нейротрансмиттеров, и у каждого из них есть своя особая функция. Например, серотонин влияет на сон, чувство голода и настроение. Дофамин связан с вниманием, обучением и удовольствием (Kandel & Schwartz, 19 лет).82) 

Рисунок 3: Вид синапса между нейронами

Удивительно осознавать, что когда вы думаете – когда вы протягиваете руку, чтобы взять стакан воды, когда понимаете, что ваш лучший друг счастлив, когда вы пытаетесь вспомнить названия частей нейрона — то, что вы испытываете, на самом деле является электрохимическими импульсами, стреляющими между нервами!

Если бы мы уменьшили масштаб и снова посмотрели на центральную нервную систему, то увидели бы, что мозг является самой большой частью центральной нервной системы. Мозг является штаб-квартирой всей нервной системы, и именно здесь происходит большая часть ваших ощущений, восприятия, мышления, осознания, эмоций и планирования. Для многих людей мозг настолько важен, что возникает ощущение, что именно там — внутри мозга — находится чувство собственного «я» человека (в отличие от того, что он находится в основном в пальцах ног, напротив). На самом деле мозг настолько важен, что он потребляет 20% всего кислорода и калорий, которые мы потребляем, хотя в среднем он составляет всего около 2% от нашего общего веса.

Полезно изучить различные части мозга и понять их уникальные функции, чтобы лучше понять роль, которую играет мозг. Мы начнем с рассмотрения очень общих областей мозга, а затем увеличим масштаб и рассмотрим более конкретные части. Анатомы и нейробиологи часто делят мозг на части в зависимости от расположения и функции различных частей мозга. Один из самых простых способов организации мозга состоит в том, чтобы описать его как имеющий три основные части: задний мозг, средний мозг и передний мозг. Другой способ взглянуть на мозг — рассмотреть ствол мозга, мозжечок и головной мозг. Есть еще одна часть, называемая лимбической системой, которая менее четко определена. Он состоит из ряда структур, которые являются «подкорковыми» (существующими в заднем мозге), а также корковыми областями мозга (см. Рисунок 4).

Ствол головного мозга является основной структурой головного мозга и расположен в верхней части позвоночника и в нижней части головного мозга. Его иногда считают «самой старой» частью мозга, потому что мы можем видеть подобные структуры у других, менее развитых животных, таких как крокодилы. Он отвечает за широкий спектр самых основных функций «жизнеобеспечения» человеческого тела, включая дыхание, пищеварение и сердцебиение. Удивительно, но ствол мозга посылает сигналы, чтобы эти процессы протекали без каких-либо сознательных усилий с нашей стороны.

Лимбическая система представляет собой набор высокоспециализированных нервных структур, расположенных в верхней части ствола мозга и участвующих в регуляции наших эмоций. В совокупности лимбическая система — это термин, который не имеет четко определенных областей, поскольку включает области переднего мозга, а также области заднего мозга. К ним относятся миндалевидное тело, таламус, гиппокамп, кора островка, передняя поясная кора и префронтальная кора. Эти структуры влияют на чувство голода, цикл сна и бодрствования, половое влечение, страх и агрессию и даже на память.

Мозжечок — это структура в самой задней части мозга. Аристотель называл его «маленьким мозгом» из-за его внешнего вида, и он в основном связан с движением и позой, хотя он также связан с множеством других мыслительных процессов. Мозжечок, как и ствол головного мозга, координирует действия без какой-либо сознательной осведомленности.

Рисунок 4: Общие области мозга [Изображение: Уголок биологии, https://goo.gl/wKxUgg, CC-BY-NC-SA 2.0, https://goo.gl/Toc0ZF, метки добавлены]

Головной мозг (также называемый «корой головного мозга») является «новейшей», наиболее развитой частью мозга. Полушария головного мозга (левое и правое полушария, которые составляют каждую сторону верхней части мозга) отвечают за типы процессов, которые связаны с большей осознанностью и произвольным контролем, такими как речь и планирование, а также содержат наши основные сенсорные функции. областей (таких как зрение, слух, осязание и движение). Эти два полушария соединены друг с другом толстым пучком аксонов, называемым мозолистым телом. Бывают случаи, когда у людей — либо из-за генетической аномалии, либо в результате операции — мозолистое тело было разорвано, так что две половины мозга не могут легко общаться друг с другом. Редкие пациенты с расщепленным мозгом предлагают полезную информацию о том, как работает мозг. Например, теперь мы понимаем, что мозг является контралатеральным или противоположным. Это означает, что левое полушарие мозга отвечает за контроль ряда сенсорных и двигательных функций правой половины тела, и наоборот.

Рассмотрим этот поразительный пример: пациент с расщепленным мозгом сидит за столом, и такой предмет, как ключ от машины, может быть помещен туда, где пациент с расщепленным мозгом может видеть его только через правое поле зрения. Изображения правого поля зрения будут обрабатываться левым полушарием мозга, а изображения левого поля зрения будут обрабатываться правым полушарием мозга. Поскольку язык в значительной степени связан с левым полушарием мозга, пациент, который видит ключи от машины в правом поле зрения, когда его спрашивают: «Что вы видите?» ответил бы: «Я вижу ключ от машины». Напротив, пациент с расщепленным мозгом, который видел ключ от машины только в левом поле зрения, таким образом, информация поступала в неязыковую правую часть мозга, мог бы с трудом произносить слово «ключ от машины». На самом деле в этом случае пациент, скорее всего, ответит: «Я вообще ничего не видел». Однако если его попросить нарисовать предмет левой рукой — процесс, связанный с правым полушарием мозга, — пациент сможет это сделать! См. внешние ресурсы ниже для видеодемонстрации этого поразительного явления.

Помимо рассмотрения мозга как органа, состоящего из двух половин, мы также можем изучить его, рассмотрев четыре различных доли коры головного мозга, внешнюю часть мозга (см. рис. 5). Каждая из них связана с определенной функцией. Затылочная доля, расположенная в задней части коры головного мозга, является домом зрительной области мозга. Вы можете видеть дорогу перед собой, когда едете, отслеживать движение мяча в воздухе благодаря затылочной доле. Височная доля, расположенная на нижней стороне коры головного мозга, отвечает за обработку звуков и запахов. В теменной доле в верхней части коры головного мозга обрабатываются осязание и вкус. Наконец, в лобной доле, расположенной в передней части коры головного мозга, обрабатываются поведенческие двигательные планы, а также происходит ряд очень сложных процессов, включая использование речи и языка, творческое решение проблем, а также планирование и организацию.

Рисунок 5: 4 доли коры головного мозга

Одна особенно интересная область в лобной доле называется «первичной моторной корой». Эта полоска, идущая вдоль боковой части мозга, отвечает за произвольные движения, такие как прощание, шевеление бровями и поцелуи. Это прекрасный пример узкой специализации различных областей мозга. Интересно, что каждая из наших различных частей тела имеет уникальную часть первичной моторной коры, предназначенную для нее (см. рис. 6). Каждому отдельному пальцу отведено примерно столько же места в мозгу, сколько всей ноге. Ваши губы, в свою очередь, требуют такой же целенаправленной обработки мозга, как и все ваши пальцы и рука вместе взятые!

Рисунок 6: Определенные части тела, такие как язык или пальцы, отображаются в определенных областях мозга, включая первичную моторную кору.

Поскольку кора головного мозга в целом и лобная доля в частности связаны с такими сложными функциями, как планирование и самосознание, их часто считают высшей, менее первичной частью мозга. Действительно, другие животные, такие как крысы и кенгуру, хотя и имеют лобные области мозга, не имеют такого же уровня развития коры головного мозга. Чем ближе животное к человеку на эволюционном древе (например, шимпанзе и горилла), тем более развита эта часть его мозга.

В дополнение к центральной нервной системе (головной и спинной мозг) существует также сложная сеть нервов, которые проходят в каждую часть тела. Это называется периферической нервной системой (ПНС), и она передает сигналы, необходимые для выживания организма (см. Рисунок 7). Некоторые из сигналов, передаваемых ПНС, связаны с произвольными действиями. Например, если вы хотите напечатать сообщение для друга, вы сознательно выбираете, какие буквы в каком порядке идти, и ваш мозг посылает соответствующие сигналы пальцам, чтобы они выполнили эту работу. Другие процессы, напротив, не являются произвольными. Без вашего ведома ваш мозг также посылает сигналы вашим органам, вашей пищеварительной системе и мышцам, которые удерживают вас прямо сейчас, с инструкциями о том, что они должны делать. Все это происходит через пути вашей периферической нервной системы.

Рисунок 7: Периферическая нервная система

Мозг трудно изучать, поскольку он расположен внутри толстой кости черепа. Более того, трудно получить доступ к мозгу, не причинив вреда или не убив владельца мозга. В результате многие из самых ранних исследований мозга (и это верно и сегодня) были сосредоточены на несчастных людях, у которых случилось повреждение какой-то конкретной области мозга. Например, в 1880-х годах хирург по имени Поль Брока провел вскрытие бывшего пациента, потерявшего дар речи. Исследуя мозг своего пациента, Брока обнаружил поврежденную область, которая теперь называется «областью Брока», в левой части мозга (см. рис. 8) (AAAS, 1880). За прошедшие годы ряд исследователей смогли получить представление о функции определенных областей мозга у таких пациентов.

Рисунок 8: Зона Брока [Изображение: Charlyzon, https://goo.gl/1frq7d, CC BY-SA 3.0, https://goo.gl/uhHola]

Альтернатива исследованию мозга или поведения людей с мозгом повреждения или хирургические повреждения могут быть обнаружены в случае животных. Некоторые исследователи изучают мозг других животных, таких как крысы, собаки и обезьяны. Хотя мозг животных отличается от человеческого как по размеру, так и по структуре, в нем также есть много общего. Использование животных для изучения может дать важные сведения о функциях человеческого мозга.

Однако в наше время мы не должны полагаться исключительно на изучение людей с поражениями головного мозга. Развитие технологий привело к созданию еще более сложных методов визуализации. Точно так же, как рентгеновские технологии позволяют нам заглянуть внутрь тела, методы нейровизуализации позволяют нам заглянуть в работающий мозг (Raichle, 1994). Каждый тип визуализации использует разные методы, и у каждого есть свои преимущества и недостатки.

Вверху: ПЭТ-сканирование. Внизу: фМРТ-сканирование.0002 Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) регистрирует метаболическую активность в головном мозге, определяя количество радиоактивных веществ, которые вводятся в кровоток человека и потребляются мозгом. Этот метод позволяет нам увидеть, насколько человек использует ту или иную часть мозга в состоянии покоя или без выполнения задачи. Другой метод, известный как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), основан на кровотоке. Этот метод измеряет изменения уровня естественного кислорода в крови. Когда область мозга становится активной, ей требуется больше кислорода. Этот метод измеряет активность мозга на основе повышения уровня кислорода. Это означает, что фМРТ не требует введения инородного вещества в организм. И ПЭТ, и фМРТ имеют плохое временное разрешение, а это означает, что они не могут точно сказать нам, когда произошла активность мозга. Это связано с тем, что крови требуется несколько секунд, чтобы добраться до части мозга, работающей над задачей.

Одним из методов визуализации с лучшим временным разрешением является электроэнцефалография (ЭЭГ), которая измеряет электрическую активность мозга вместо кровотока. Электроды помещаются на кожу головы участников, и они практически мгновенно регистрируют электрическую активность. Однако, поскольку эта активность может исходить из любой части мозга, известно, что ЭЭГ имеет плохое пространственное разрешение, а это означает, что она не является точной в отношении конкретного местоположения.

Другой метод, известный как диффузное оптическое изображение (DOI), может обеспечить высокое временное и пространственное разрешение. DOI работает, направляя инфракрасный свет в мозг. Может показаться странным, что свет может проходить через голову и мозг. Свойства света изменяются, когда он проходит через насыщенную кислородом кровь и через активные нейроны. В результате исследователи могут делать выводы о том, где и когда происходит активность мозга.

Часто говорят, что мозг изучает сам себя. Это означает, что люди обладают уникальной способностью использовать наш самый сложный орган, чтобы понять наш самый сложный орган. Прорывы в изучении мозга и нервной системы являются одними из самых захватывающих открытий во всей психологии. В будущем исследования, связывающие нейронную активность со сложными отношениями и поведением в реальном мире, помогут нам понять человеческую психологию и лучше вмешиваться в нее, чтобы помогать людям.

Внешние ресурсы

ВИДЕО: Анимация нейронов

Видео: Сплит мозговой пациент

Веб: анимация Magnetic Resonance Imaging). /access/content/neuroscience-sixth-edition-student-resources/animation-1-1?previousFilter=tag_animations

Интернет: Анимация позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ)

https://learninglink.oup.com/access /content/neuroscience-sixth-edition-student-resources/animation-1-2?previousFilter=tag_animations

Интернет: Учебные ресурсы и видео для обучения мозгу

https://learninglink.oup.com/access/neuroscience-sixth-edition-student-resources#tag_animations

Интернет: Музей мозга

http:/ /brainmuseum. org/

1. По вашему мнению, изучение функций различных частей мозга путем изучения этических способностей пациентов с поврежденным мозгом. Каковы, по вашему мнению, потенциальные выгоды и соображения?
2. Являются ли результаты исследований мозга более привлекательными для вас, чем результаты опросов об отношении? Почему или почему нет? Как биологические исследования, такие как исследования мозга, влияют на общественное мнение о психологии?
3. Если люди продолжат развиваться, какие изменения в нашем мозгу и когнитивных способностях вы могли бы предсказать?
4. Какие методы сканирования мозга или комбинации методов вы считаете лучшими? Почему? Как вы думаете, почему ученые могут или не могут использовать именно рекомендованные вами методы?

Словарь

Потенциал действия

Переходный электрический ток типа «все или ничего», который проводится вниз по аксону, когда мембранный потенциал достигает порога возбуждения.

Аксон

Часть нейрона, отходящая от сомы и несколько раз разделяющаяся для соединения с другими нейронами; основной выход нейрона.

Ствол головного мозга

«Ствол» головного мозга, состоящий из продолговатого мозга, моста, среднего мозга и промежуточного мозга.

Зона Брока

Область в лобной доле левого полушария. Участвует в языковом производстве.

Центральная нервная система

Часть нервной системы, включающая головной и спинной мозг.

Мозжечок

Характерная структура в задней части мозга, латинское название «маленький мозг».

Головной мозг

Обычно относится к коре головного мозга и связанному с ней белому веществу, но в некоторых текстах включает подкорковые структуры.

Противоположный

Буквально «противоположная сторона»; используется для обозначения того факта, что два полушария мозга обрабатывают сенсорную информацию и моторные команды для противоположной стороны тела (например, левое полушарие контролирует правую сторону тела).

Мозолистое тело

Толстый пучок нервных клеток, соединяющий два полушария мозга и позволяющий им общаться.

Дендриты

Часть нейрона, отходящая от тела клетки и являющаяся основным входом в нейрон.

Диффузная оптическая визуализация (DOI)

Метод нейровизуализации, который делает выводы об активности мозга путем измерения изменений света, проходящего через череп и поверхность мозга.

Электроэнцефалография (ЭЭГ)

Метод нейровизуализации, который измеряет электрическую активность мозга с помощью нескольких электродов на коже головы.

Лобная доля

Самая передняя (передняя) часть головного мозга; впереди центральной борозды и отвечает за двигательную активность и планирование, речь, суждения и принятие решений.

Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ)

Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ): метод нейровизуализации, который делает выводы об активности мозга путем измерения изменений уровня кислорода в крови.

Лимбическая система

Включает подкорковые структуры миндалевидного тела и гиппокампа, а также некоторые корковые структуры; отвечает за отвращение и удовлетворение.

Миелиновая оболочка

Жировая ткань, изолирующая аксоны нейронов; миелин необходим для нормальной проводимости электрических импульсов между нейронами.

Нервная система

Сеть тела для электрохимической связи. Эта система включает в себя все нервные клетки в организме.

Нейроны

Отдельные клетки головного мозга

Нейротрансмиттеры

Химическое вещество, высвобождаемое пресинаптической терминальной кнопкой, которое действует на постсинаптическую клетку.

Затылочная доля

Самая задняя (задняя) часть большого мозга; участвует в зрении.

Теменная доля

Часть большого мозга между лобной и затылочной долями; участвует в телесных ощущениях, визуальном внимании и интеграции чувств.

Периферическая нервная система

Все нервные клетки, соединяющие центральную нервную систему со всеми другими частями тела.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)

Метод нейровизуализации, который измеряет активность мозга путем обнаружения присутствия радиоактивного вещества в мозге, которое сначала вводится в кровоток, а затем втягивается в активную ткань мозга.

Сома

Тело клетки нейрона, которое содержит ядро ​​и генетическую информацию и управляет синтезом белка.

Пространственное разрешение

Термин, обозначающий, насколько малы элементы изображения; высокое пространственное разрешение означает, что устройство или техника могут разрешать очень маленькие элементы; в неврологии он описывает, насколько малая структура мозга может быть изображена.

Пациент с расщепленным мозгом

Пациент, у которого большая часть или все мозолистое тело разъединено.

Синапсы

Место соединения пресинаптической концевой кнопки одного нейрона с дендритом, аксоном или сомой другого постсинаптического нейрона.

Синаптическая щель

Также известная как синаптическая щель; небольшое пространство между пресинаптической терминальной кнопкой и постсинаптическим дендритным шипиком, аксоном или сомой.

Височная доля

Часть головного мозга впереди (кпереди) от затылочной доли и ниже латеральной щели; участвует в зрении, слуховой обработке, памяти и интеграции зрения и слуха.

Временное разрешение

Термин, обозначающий, насколько мала единица измерения времени; средства с высоким временным разрешением, способные разрешать очень маленькие единицы времени; в неврологии он описывает, насколько точно во времени можно измерить процесс в мозгу.

Ссылки

• Американская ассоциация развития науки (AAAS). (1880 г.). Доктор Поль Брока. Science, 1 , 93.
• Дарвин, К. (1859 г.). О происхождении видов путем естественного отбора, или Сохранение привилегированных рас в борьбе за жизнь . Лондон, Великобритания: Дж. Мюррей.
• Эркулано-Хоузель, С. (2009 г.). Человеческий мозг в цифрах: линейно увеличенный мозг приматов. Границы нейронауки человека, 3 , 31, 1-11. https://doi.org/10.3389/neuro.09.031.2009
• Hernstein, R. & Boring, E. (1966). Справочник по истории психологии . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета.
• Кандель, Э. Р., и Шварц, Дж. Х. (1982). Молекулярная биология обучения: модуляция высвобождения медиатора. Science, 218 (4571), 433–443.
• Кандел, Э. Р., Шварц, Дж. Х., и Джессел, Т. М. (редакторы) (2000). Принципы нейронауки (4-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill.
• Raichle, ME (1994). Образы разума: исследования с использованием современных методов визуализации. Ежегодный обзор психологии, 45 (1), 333-356.
• Стайлз, Дж., и Джерниган, Т.Л. (2010). Основы развития мозга. Neuropsychology Review, 20 (4), 327-348.

Авторы

Лицензия Creative Commons

Мозг и нервная система Роберта Бисвас-Динера находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License. Разрешения, выходящие за рамки данной лицензии, могут быть доступны в нашем Лицензионном соглашении.

Как цитировать этот модуль Noba, используя стиль APA

Biswas-Diener, R. (2023). Мозг и нервная система. В Р. Бисвас-Динер и Э. Динер (редакторы), серия учебников Noba: Психология. Шампейн, Иллинойс: издательство DEF. Получено с http://noba.to/4hzf8xv6

Заболевания головного мозга, спинного мозга и нервной системы

By

Kenneth Maiese

, MD, Университет Рутгерса

Полный обзор/редакция, март 2021 г. | Изменено в сентябре 2022 г.

ПОСМОТРЕТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНУЮ ВЕРСИЮ

ПОЛУЧИТЕ БЫСТРЫЕ ФАКТЫ

Тематические ресурсы

Функции мозга загадочны и удивительны, они зависят от миллиардов нервных клеток и внутренней связи между ними. Все мысли, убеждения, воспоминания, поведение и настроение возникают в мозгу. Мозг — это место мышления и интеллекта, а также центр управления всем телом. Мозг координирует способности двигаться, осязать, обонять, ощущать вкус, слышать и видеть. Он позволяет людям составлять слова, говорить и общаться, понимать числа и оперировать ими, сочинять и ценить музыку, распознавать и понимать геометрические фигуры, планировать заранее и даже воображать и фантазировать.

Мозг анализирует все раздражители — от внутренних органов, поверхности тела, глаз, ушей, носа и рта. Затем он реагирует на эти раздражители, корректируя положение тела, движения конечностей и скорость функционирования внутренних органов. Мозг также может определять настроение и уровни сознания и бдительности.

Просмотр мозга

Головной мозг состоит из головного мозга, ствола мозга и мозжечка. Каждая половина (полушарие) головного мозга делится на доли.

Ткани, покрывающие мозг

Внутри черепа мозг покрыт тремя слоями ткани, называемыми мозговыми оболочками.

Ни один компьютер еще не приблизился к возможностям человеческого мозга. Однако за эту изысканность приходится платить. Мозг нуждается в постоянной подпитке. Это требует чрезвычайно большого количества и непрерывного потока крови и кислорода — около 25% кровотока от сердца. Общее потребление энергии мозгом не сильно меняется с течением времени, но определенные области мозга потребляют больше энергии в периоды повышенной активности (например, при попытке выучить новый язык или освоить новую задачу, такую ​​как катание на коньках). . Потеря притока крови к мозгу более чем на 10 секунд может вызвать потерю сознания.

Недостаток кислорода или аномально низкий уровень сахара (глюкозы) в крови может привести к уменьшению энергии для мозга и может серьезно повредить мозг в течение 4 минут. Однако мозг защищен несколькими механизмами, которые могут предотвратить эти проблемы. Например, если приток крови к мозгу уменьшается, мозг немедленно дает сигнал сердцу биться быстрее и сильнее и, таким образом, перекачивать больше крови. Если уровень сахара в крови становится слишком низким, мозг сигнализирует надпочечникам Обзор надпочечников В организме есть два надпочечника, по одному в верхней части каждой почки. Это железы внутренней секреции, которые выделяют гормоны в кровоток. Каждый надпочечник состоит из двух частей. Продолговатый мозг: Внутренний… читать далее для высвобождения эпинефрина (адреналина), который стимулирует печень к высвобождению накопленного сахара.

Знаете ли вы…

Мозг редко производит новые нервные клетки (нейроны), но может создавать новые поддерживающие клетки (глиальные клетки) на протяжении всей жизни. Ни один компьютер еще не приблизился к тому, что может делать человеческий мозг. Около 25% крови, перекачиваемой сердцем, поступает в мозг.

Гематоэнцефалический барьер также защищает головной мозг. Он состоит из клеток, выстилающих кровеносные сосуды головного мозга. Эти клетки позволяют одним веществам достигать мозга и блокировать другие. Гематоэнцефалический барьер необходим, потому что в головном мозге, в отличие от большей части тела, клетки, образующие стенки капилляров, плотно закрыты, например, чтобы защитить его от вреда, причиняемого токсинами и инфекциями. (Капилляры Капилляры Сердце и кровеносные сосуды составляют сердечно-сосудистую (кровеносную) систему. Кровь, циркулирующая в этой системе, доставляет кислород и питательные вещества к тканям организма и выводит отходы… читать далее , самые маленькие из кровеносных сосудов организма, это где происходит обмен питательными веществами и кислородом между кровью и тканями. ) Поскольку гематоэнцефалический барьер контролирует вещества, которые могут попасть в мозг, пенициллин, многие химиотерапевтические препараты, некоторые токсические вещества и большинство белков не могут пройти в мозг. С другой стороны, такие вещества, как алкоголь, кофеин и никотин, могут проникать в мозг. Некоторые лекарства, такие как антидепрессанты, разработаны таким образом, что могут проходить через барьер. Некоторые вещества, необходимые мозгу, такие как сахар и аминокислоты Белки Углеводы, белки и жиры являются основными типами макроэлементов в пище (питательные вещества, которые требуются ежедневно в больших количествах). Они поставляют 90% сухого веса рациона и 100%… читать далее , не проходят через барьер. Однако гематоэнцефалический барьер имеет транспортные системы, которые перемещают необходимые мозгу вещества через барьер в ткань мозга. Когда мозг воспален, что может происходить при определенных инфекциях или опухолях, гематоэнцефалический барьер становится негерметичным (проницаемым). Когда гематоэнцефалический барьер проницаем, некоторые вещества (например, некоторые антибиотики), которые в норме не могут проникнуть в мозг, могут это сделать.

Деятельность мозга является результатом электрических импульсов, генерируемых нервными клетками (нейронами), которые обрабатывают и хранят информацию. Импульсы проходят по нервным волокнам внутри головного мозга. Сколько и какого типа мозговая активность возникает и где в мозгу она инициируется, зависит от уровня сознания человека и от конкретной деятельности, которую человек выполняет.

Головной мозг состоит из трех основных частей:

• Головной мозг

• Ствол мозга

• Мозжечок

Каждый из них имеет несколько меньших областей, каждая из которых выполняет определенные функции.

Головной мозг, самая большая часть головного мозга, содержит следующее:

• Кора головного мозга: Этот извитой слой ткани образует внешнюю поверхность головного мозга. Он состоит из тонкого слоя серого вещества толщиной около одной восьмой дюйма (от 2 до 4 миллиметров). У взрослых кора головного мозга содержит большую часть нервных клеток нервной системы.

• Белое вещество: Белое вещество состоит в основном из нервных волокон (аксонов), которые соединяют нервные клетки коры друг с другом, а также с другими частями головного и спинного мозга. Он также содержит опорные клетки (олигодендроциты), которые образуют миелин для волокон нервных клеток. Белое вещество расположено под корой.

• Подкорковые структуры: Эти структуры также расположены под корой — отсюда и их название. К ним относятся базальные ганглии, таламус, гипоталамус, гиппокамп и лимбическая система, включающая миндалевидное тело, обонятельные связи (структуры, которые помогают передавать сигналы запаха) и связанные с ними структуры.

Головной мозг делится на две половины — левое и правое полушария. Полушария соединены нервными волокнами, которые образуют мост белого вещества (называемый мозолистым телом) через среднюю часть мозга. Каждое полушарие дополнительно делится на доли:

• Фронтальная доля

• Париетальная доля

• ОККИСТИЧЕСКАЯ ЛОКА

• ВОМФОРМАЛИ. разные доли в обоих полушариях должны работать вместе.

  лобные доли выполняют следующие функции:

  • Инициация многих произвольных действий, начиная от взгляда на интересующий объект, перехода через улицу, расслабления мочевого пузыря для мочеиспускания

  • таких как письмо, игра на музыкальных инструментах и ​​завязывание шнурков

  • Управление сложными интеллектуальными процессами, такими как речь, мышление, концентрация, решение проблем, суждение и планирование на будущее

  • Управление выражением лица и жестами рук и рук

  • Согласование выражений и жестов с настроением и чувствами

  Определенные области лобных долей контролируют определенные движения, как правило, противоположной стороны тела. У большинства людей левая лобная доля контролирует большинство функций, связанных с использованием языка.

  Теменные доли выполняют следующие функции:

  • Интерпретация сенсорной информации от остальной части тела

  • Контроль положения тела и конечностей

  • Объединение впечатлений от формы, текстуры и веса в общее восприятие

  • Влияние на смежные области и понимание речи височных долей

  • Хранение пространственной памяти, которая позволяет людям ориентироваться в пространстве (знать, где они находятся) и сохранять чувство направления (знать, куда они идут)

  • Информация о обработке, которая помогает людям узнать положение их частей тела

  затылочных лопах имеют следующие функции:

  • Обработка и интерпретация и идентификация смираний

    9

    . для формирования зрительной памяти

  • Интеграция зрительного восприятия с пространственной информацией, предоставляемой соседними теменными долями

  Временные лопасти имеют следующие функции:

  • Генерирующие память и эмоции

  • . звуки и изображения, что позволяет людям распознавать других людей и предметы и интегрировать слух и речь

  Подкорковые структуры включает большое количество нервных клеток:

  • Базальные ганглии, которые координируют и сглаживают движения осознание таких ощущений, как боль, прикосновение и температура

  • Гипоталамус, который координирует некоторые из наиболее автоматических функций организма, таких как контроль сна и бодрствования, поддержание температуры тела, регуляция аппетита и жажды, и контроль гормональной активности соседнего гипофиза Обзор гипофиза Гипофиз представляет собой железу размером с горошину, расположенную внутри костной структуры (турецкого седла) в основании головного мозга. Турецкое седло защищает гипофиз, но оставляет очень мало места для расширения… читать далее

  Лимбическая система , еще одна подкорковая структура, состоит из структур и нервных волокон, расположенных глубоко внутри головного мозга. Частями лимбической системы являются гипоталамус, миндалевидное тело, таламус, сосцевидные тела и гиппокамп. Эта система связывает гипоталамус с другими областями лобной и височной долей. Лимбическая система контролирует переживание и выражение эмоций, мотивацию, память и обучение, а также некоторые автоматические функции организма. Производя эмоции (такие как страх, гнев, удовольствие и печаль), лимбическая система позволяет людям вести себя так, чтобы они могли общаться и переживать физические и психологические расстройства. Гиппокамп также участвует в формировании и воспроизведении воспоминаний, а его связи через лимбическую систему помогают связать эти воспоминания с эмоциями, испытываемыми при формировании воспоминаний. Через лимбическую систему воспоминания, которые эмоционально заряжены, часто легче вспомнить, чем те, которые не таковы. Лимбическая система также имеет входные данные в другие области мозга, такие как базальные ганглии, которые контролируют преднамеренные движения конечностей.

  Ствол головного мозга соединяет головной мозг со спинным мозгом. Он содержит систему нервных клеток и волокон (называемую ретикулярной активирующей системой), расположенную глубоко в верхней части ствола мозга. Эта система контролирует уровни сознания и бдительности. Он также содержит множество нервных центров, которые контролируют движения глаз, лица, челюсти и языка, включая жевание и глотание.

  Ствол мозга также автоматически регулирует важнейшие функции организма, такие как дыхание, кровяное давление и сердцебиение, а также помогает регулировать осанку и равновесие. Если весь ствол мозга серьезно поврежден, сознание теряется, и эти автоматические функции тела прекращаются. В результате этой смерти мозга вскоре следует смерть. Смерть мозга Смерть мозга — это необратимая потеря активности мозга. В результате люди не могут самостоятельно дышать или поддерживать другие жизненно важные функции и навсегда теряют всякое сознание и способность к… читать дальше . Однако, если ствол головного мозга остается неповрежденным, тело может оставаться живым, даже если серьезное повреждение головного мозга делает невозможным сознание, мышление и движение.

  Мозжечок, расположенный ниже головного мозга, чуть выше ствола головного мозга, координирует движения тела. С помощью информации, которую он получает от коры головного мозга и базальных ганглиев о положении конечностей, мозжечок помогает конечностям двигаться плавно и точно. Он делает это, постоянно регулируя мышечный тонус и осанку.

  Мозжечок взаимодействует с областями ствола мозга, называемыми вестибулярными ядрами, которые связаны с органами равновесия (полукружными каналами) во внутреннем ухе. Вместе эти структуры обеспечивают чувство равновесия, делая возможной прямохождение.

  Мозжечок также хранит память об отработанных движениях, позволяя выполнять высокоскоординированные движения, такие как пируэт балерины, быстро и с балансом. Мозжечок участвует в мыслительных функциях, таких как внимание, речь и эмоции.

  Как головной, так и спинной мозг покрыты тремя слоями ткани (мозговыми оболочками), которые их защищают:

  • Тонкая мягкая мозговая оболочка является самым внутренним слоем, который прилегает к головному и спинному мозгу.

  • Тонкая, паутинообразная паутинная оболочка представляет собой средний слой.

  • Кожистая твердая мозговая оболочка является самым наружным и самым прочным слоем.

  ВИДЕО

  Пространство между паутинной и мягкой мозговыми оболочками (субарахноидальное пространство) является каналом для спинномозговой жидкости, которая помогает защитить головной и спинной мозг.

  Спинномозговая жидкость помогает защитить мозг от внезапных сотрясений и легких травм, а также удалить продукты жизнедеятельности из мозга. Спинномозговая жидкость содержится в сети полостей головного мозга, называемых желудочками. Спинномозговая жидкость образована специализированными клетками, выстилающими желудочки, и поступает в головной мозг по наружным кровеносным сосудам и течет по поверхности головного мозга между мозговыми оболочками. Жидкость поглощается поддерживающими клетками (глиальными клетками) и распределяется по всему мозгу, заполняя внутренние пространства внутри мозга (четыре мозговых желудочка). В конце концов, жидкость покидает мозг и попадает в кровеносные сосуды тела. По мере того как спинномозговая жидкость течет через головной мозг, она удаляет выбрасываемые белки и другие отходы из тканей головного мозга. Этот процесс удаления происходит в основном, когда люди спят, что подчеркивает важность сна.

  Мозг и его мозговые оболочки находятся в прочной костной защитной структуре — черепе. Спинной мозг Спинной мозг Спинной мозг представляет собой длинную хрупкую трубчатую структуру, которая начинается в конце ствола головного мозга и продолжается почти до основания позвоночника. Спинной мозг состоит из пучков нервов… читать далее, соединяется с головным мозгом у основания ствола мозга.

  Общее название	Выберите торговые марки
  кофеин	Cafcit, NoDoz, бодрствование, виварин

  ПРИМЕЧАНИЕ: Это потребительская версия. ВРАЧИ: ПОСМОТРЕТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНУЮ ВЕРСИЮ

  ПОСМОТРЕТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНУЮ ВЕРСИЮ

  Авторские права © 2023 Merck & Co., Inc., Рэуэй, Нью-Джерси, США и ее филиалы. Все права защищены.

  Проверьте свои знания

  Пройди тест!

  Центральная нервная система: строение, функции и заболевания

  Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга. Он контролирует такие вещи, как мысли, движения и эмоции, а также дыхание, частоту сердечных сокращений, гормоны и температуру тела.

  ЦНС называют «центральной», потому что она объединяет информацию от всего тела и координирует деятельность всего организма.

  В этой статье дается краткий обзор ЦНС. В нем рассматриваются типы задействованных клеток, различные области головного мозга, спинальные схемы и то, как на ЦНС могут влиять болезни и травмы.

  Краткие факты о центральной нервной системе

  Вот некоторые ключевые моменты о центральной нервной системе. Более подробная информация и вспомогательная информация находятся в основной статье.

  • ЦНС состоит из головного и спинного мозга.
  • Мозг является самым сложным органом в организме и использует 20% всего кислорода, которым мы дышим.
  • Мозг состоит примерно из 100 миллиардов нейронов, соединенных с тысячами других.
  • Головной мозг можно разделить на четыре основные доли: височную, теменную, затылочную и лобную.

  ЦНС состоит из головного и спинного мозга.

  Головной мозг защищен черепом (полостью черепа), а спинной мозг идет от задней части головного мозга вниз по центру позвоночника, останавливаясь в поясничной области нижней части спины.

  Головной и спинной мозг заключены в защитную трехслойную мембрану, называемую мозговыми оболочками.

  Центральная нервная система тщательно изучена анатомами и физиологами, но она до сих пор хранит много тайн; оно контролирует наши мысли, движения, эмоции и желания. Он также контролирует наше дыхание, частоту сердечных сокращений, выброс некоторых гормонов, температуру тела и многое другое.

  Сетчатку, зрительный нерв, обонятельные нервы и обонятельный эпителий иногда считают частью ЦНС наряду с головным и спинным мозгом. Это связано с тем, что они соединяются непосредственно с мозговой тканью без промежуточных нервных волокон.

  Ниже приведена трехмерная карта CMS. Нажмите на нее, чтобы взаимодействовать и исследовать модель.

  Теперь мы более подробно рассмотрим некоторые отделы ЦНС, начиная с головного мозга.

  Мозг — самый сложный орган человеческого тела; кора головного мозга (самая внешняя часть мозга и самая большая часть по объему) содержит примерно 15–33 миллиарда нейронов, каждый из которых связан с тысячами других нейронов.

  В общей сложности около 100 миллиардов нейронов и 1000 миллиардов глиальных (поддерживающих) клеток составляют человеческий мозг. Наш мозг использует около 20% всей энергии нашего тела.

  Мозг является центральным управляющим модулем тела и координирует деятельность. От физического движения до секреции гормонов, создания воспоминаний и ощущения эмоций.

  Для выполнения этих функций в некоторых отделах мозга отведены специальные роли. Однако многие высшие функции — рассуждение, решение проблем, творчество — включают в себя совместную работу различных областей в сетях.

  Мозг примерно разделен на четыре доли:

  Височная доля (зеленая): важен для обработки сенсорной информации и придания ей эмоционального значения.

  Он также участвует в формировании долговременных воспоминаний. Здесь также размещены некоторые аспекты языкового восприятия.

  Затылочная доля (фиолетовая): область обработки зрительной информации, содержащая зрительную кору.

  Теменная доля (желтая): теменная доля объединяет сенсорную информацию, включая осязание, пространственное восприятие и навигацию.

  Прикосновение к коже в конечном итоге направляется в теменную долю. Он также играет роль в языковой обработке.

  Лобная доля (розовая): расположена в передней части мозга, лобная доля содержит большинство чувствительных к дофамину нейронов и участвует в процессах внимания, вознаграждения, кратковременной памяти, мотивации и планирования.

  Области мозга

  Далее мы рассмотрим некоторые конкретные области мозга более подробно:

  Базальные ганглии: участвуют в контроле произвольных двигательных движений, процедурном обучении и принятии решений о том, какие двигательные действия выполнять . Заболевания, поражающие эту область, включают болезнь Паркинсона и болезнь Гентингтона.

  Мозжечок: в основном участвует в точном управлении моторикой, а также в речи и внимании. Если мозжечок поврежден, основным симптомом является нарушение двигательного контроля, известное как атаксия.

  Зона Брока: эта небольшая область в левой части мозга (иногда справа у левшей) играет важную роль в обработке речи. При повреждении человеку трудно говорить, но он все еще может понимать речь. Заикание иногда связано с недостаточной активностью зоны Брока.

  Мозолистое тело: широкая полоса нервных волокон, соединяющая левое и правое полушария. Это самая большая структура белого вещества в мозге, которая позволяет двум полушариям общаться. У детей с дислексией мозолистое тело меньше; у левшей, амбидекстров и музыкантов они обычно больше.

  Продолговатый мозг: простирается ниже черепа, он участвует в непроизвольных функциях, таких как рвота, дыхание, чихание и поддержание правильного кровяного давления.

  Гипоталамус: расположен чуть выше ствола мозга и имеет размер примерно с миндаль, гипоталамус выделяет ряд нейрогормонов и влияет на контроль температуры тела, жажду и голод.

  Таламус: расположен в центре головного мозга, таламус получает сенсорные и двигательные сигналы и передает их остальной части коры головного мозга. Он участвует в регуляции сознания, сна, осознания и бдительности.

  Миндалина: два миндалевидных ядра глубоко в височной доле. Они участвуют в принятии решений, памяти и эмоциональных реакциях; особенно негативные эмоции.

  Спинной мозг, проходящий почти по всей длине спины, переносит информацию между мозгом и телом, а также выполняет другие задачи.

  От ствола головного мозга, где спинной мозг встречается с головным, в спинной мозг входит 31 спинномозговой нерв.

  По своей длине он соединяется с нервами периферической нервной системы (ПНС), отходящими от кожи, мышц и суставов.

  Двигательные команды от головного мозга передаются от позвоночника к мышцам, а сенсорная информация передается от сенсорных тканей, таких как кожа, к спинному мозгу и, наконец, к головному мозгу.

  Спинной мозг содержит схемы, которые контролируют определенные рефлекторные реакции, такие как непроизвольное движение руки, которое могло бы совершиться, если бы ваш палец коснулся пламени.

  Цепи внутри позвоночника также могут генерировать более сложные движения, такие как ходьба. Даже без участия головного мозга спинномозговые нервы могут координировать работу всех мышц, необходимых для ходьбы. Например, если мозг кошки отделить от позвоночника, так что ее мозг не будет контактировать с телом, она начнет спонтанно ходить, когда ее поместят на беговую дорожку. Мозг требуется только для того, чтобы остановить и запустить процесс или внести изменения, если, например, на вашем пути появляется объект.

  ЦНС можно условно разделить на белое и серое вещество. Как правило, мозг состоит из внешней коры серого вещества и внутренней области, содержащей участки белого вещества.

  Оба типа тканей содержат глиальные клетки, которые защищают и поддерживают нейроны. Белое вещество в основном состоит из аксонов (нервных отростков) и олигодендроцитов — типа глиальных клеток, тогда как серое вещество состоит преимущественно из нейронов.

  Глиальные клетки, также называемые нейроглией, часто называют опорными клетками для нейронов. В головном мозге их в 10 раз больше, чем нервных клеток.0003

  Без глиальных клеток развивающиеся нервы часто сбиваются с пути и с трудом формируют функционирующие синапсы.

  Глиальные клетки встречаются как в ЦНС, так и в ПНС, но каждая система имеет разные типы. Ниже приведены краткие описания типов глиальных клеток ЦНС:

  Астроциты: эти клетки имеют многочисленные отростки и прикрепляют нейроны к своему кровоснабжению. Они также регулируют местную среду, удаляя избыточные ионы и перерабатывая нейротрансмиттеры.

  Олигодендроциты: отвечают за создание миелиновой оболочки — этот тонкий слой покрывает нервные клетки, позволяя им быстро и эффективно посылать сигналы.

  Эпендимальные клетки: выстилают спинной мозг и желудочки головного мозга (заполненные жидкостью пространства), они создают и выделяют спинномозговую жидкость (ЦСЖ) и поддерживают ее циркуляцию с помощью своих хлыстообразных ресничек.

  Радиальная глия: служат каркасом для новых нервных клеток во время создания нервной системы эмбриона.

  Черепные нервы представляют собой 12 пар нервов, которые отходят непосредственно от головного мозга и проходят через отверстия в черепе, а не вдоль спинного мозга. Эти нервы собирают и передают информацию между мозгом и частями тела — в основном шеей и головой.

  Из этих 12 пар обонятельный и зрительный нервы отходят от переднего мозга и считаются частью центральной нервной системы:

  Обонятельные нервы (черепной нерв I): передают информацию о запахах из верхнего отдела носовой полости к обонятельным луковицам на основании головного мозга.

  Зрительные нервы (черепной нерв II): передают зрительную информацию от сетчатки к первичным зрительным ядрам головного мозга. Каждый зрительный нерв состоит примерно из 1,7 миллиона нервных волокон.

  Ниже приведены основные причины расстройств, влияющих на ЦНС:

  Травма: В зависимости от места повреждения симптомы могут широко варьироваться от паралича до расстройств настроения.

  Инфекции: некоторые микроорганизмы и вирусы могут проникать в ЦНС; к ним относятся грибки, такие как криптококковый менингит; простейшие, включая малярию; бактерии, как в случае с болезнью Хансена (проказой), или вирусы.

  Дегенерация: в некоторых случаях спинной или головной мозг может дегенерировать. Одним из примеров является болезнь Паркинсона, которая включает постепенную дегенерацию клеток, продуцирующих дофамин, в базальных ганглиях.

  Структурные дефекты: наиболее распространенными примерами являются врожденные дефекты; включая анэнцефалию, при которой части черепа, головного мозга и скальпа отсутствуют при рождении.

  Опухоли: как раковые, так и нераковые опухоли могут поражать части центральной нервной системы. Оба типа могут вызывать повреждения и давать множество симптомов в зависимости от того, где они развиваются.

  Аутоиммунные заболевания: в некоторых случаях иммунная система человека может атаковать здоровые клетки. Например, острый диссеминированный энцефаломиелит характеризуется иммунным ответом против головного и спинного мозга, атакующим миелин (изоляцию нервов) и, следовательно, разрушающим белое вещество.

  Инсульт: инсульт – нарушение кровоснабжения головного мозга; возникающая в результате нехватка кислорода вызывает отмирание тканей в пораженной области.

  Разница между ЦНС и периферической нервной системой

  Термин «периферическая нервная система» (ПНС) относится к любой части нервной системы, расположенной за пределами головного и спинного мозга. ЦНС отделена от периферической нервной системы, хотя эти две системы взаимосвязаны.

  Существует ряд различий между ЦНС и ПНС; одно отличие заключается в размере ячеек. Нервные аксоны ЦНС — тонкие отростки нервных клеток, несущие импульсы, — намного короче. Аксоны нервов ПНС могут достигать 1 метра в длину (например, нерв, который активирует большой палец ноги), тогда как в ЦНС они редко превышают несколько миллиметров.

  Еще одно важное различие между ЦНС и ПНС связано с регенерацией (возобновлением роста клеток). Большая часть ПНС обладает способностью к регенерации; если нерв в пальце разорван, он может вырасти снова. Однако ЦНС не имеет такой возможности.

  Компоненты центральной нервной системы далее делятся на множество частей. Ниже мы опишем некоторые из этих разделов более подробно.

  Неврология: изучение нервной системы и ее функций

  Любой человек мог бы, если бы захотел,
  стать скульптором своего собственного мозга.

  – Сантьяго Рамон-и-Кахаль, Советы молодому исследователю (1897)

  Неврология – это научное исследование нервной системы (головного, спинного мозга и периферической нервной системы) и ее функций. Вера в то, что мозг является органом, контролирующим поведение, имеет древние корни, восходящие к ранним цивилизациям, которые связывали потерю функции с повреждением частей головного и спинного мозга. Но современная эра нейронауки началась и продолжает развиваться с разработки инструментов, техник и методов, используемых для более детального и сложного измерения структуры и функции нервной системы. Современную эру нейробиологии можно проследить до 189 г.0s, когда испанский патолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль использовал метод, разработанный итальянским врачом Камилло Гольджи, для окрашивания нервных тканей, чтобы визуализировать морфологию и структуру нейронов и их соединений. Подробное описание нейронов и их связей Кахалем, его учениками и их последователями привело к «доктрине нейронов», согласно которой нейрон является функциональной единицей нервной системы.

  Теперь мы знаем, что человеческий мозг содержит примерно сто миллиардов нейронов и что эти нейроны имеют около ста триллионов соединений, образующих функциональные и определяемые цепи. Эти нейронные цепи могут быть организованы в более крупные сети и анатомические структуры, которые объединяют информацию между всеми сенсорными модальностями — включая слух, зрение, осязание, вкус и обоняние — из всех частей нервной системы. Эти сети обрабатывают информацию, полученную из внутренней и внешней среды, и результатом обработки этой сенсорной информации является познание , концепция, включающая обучение и память, восприятие, сон, принятие решений, эмоции и все формы высшей обработки информации. В ответ на простой или сложный сенсорный опыт организм реагирует или ведет себя. Поведение может быть простым, как моторный рефлекс в ответ на боль, или более сложным, например, игра в сквош, разгадывание кроссворда или рисование. Однако поведение — это не только то, что организм делает в ответ на стимул или сенсорную информацию; это чаще всего то, что организм выбирает из множества доступных вариантов в ответ на сложный набор условий окружающей среды. Таким образом, за исключением редких реакций, таких как простые рефлексы, поведение выражается в ответ на комбинацию непосредственных сенсорных стимулов, интегрированных во времени с когнитивными функциями.

  Нейробиологи проводят эксперименты, чтобы понять, как сенсорная информация обрабатывается, чтобы привести к поведению. Из-за очевидной сложности мозга нейробиологи проводят свои исследования на разных уровнях глубины. Пока нейронов предположительно являются наименьшими единицами, в которых можно четко описать поведение, сам нейрон состоит из уникальных анатомических особенностей, включая сому (тело клетки), дендритов (антенны, ответвляющиеся от сомы, которые принимают сигналы от других нейронов) и аксонов (отростки, отходящие от сомы, которые посылают сигналы другим нейронам).

  Эти нейронные компоненты, в свою очередь, содержат субклеточные специализации, которые представляют собой определяющие черты нейрона. Ключевой среди этих специализаций является синапс : структура, общая для дендрита и аксона, которая представляет собой точку соединения для основной формы связи между двумя нейронами. На дендритной стороне синапса находится структура, называемая шипом , которая отвечает на сигналы от аксона. На аксональной стороне находится бутон , в котором есть везикулы, содержащие нейротрансмиттеры — сигналы, на которые отвечает позвоночник. Каждый нейрон может иметь несколько дендритов и тысячи шипов, связанных с сопоставимым количеством бутонов, которые вместе образуют тысячи синапсов, образующих единицы связи между отдельными нейронами.

  В соме специализированные белки и микроструктуры составляют основу внутриклеточных коммуникаций и физиологических особенностей нейронов; например, специализированные ферменты производят нейротрансмиттеры и везикулы, которые используются в бутонах для передачи сигналов позвоночнику. Кроме того, специализированные цитоскелетные белки образуют длинные и активные отростки, которые позволяют дендритам и аксонам действовать в качестве поезда снабжения для везикул и нейротрансмиттеров, которые вырабатываются в соме и транспортируются к бутонам. Среди наиболее важных белков в нейроне те, которые формируют ионные каналы. Это многобелковые структуры, которые охватывают мембрану нейрона и позволяют нейронам формировать электрохимические градиенты, которые являются движущими силами активности нейронов.

  Эти белки, которые имеют решающее значение для функционирования нейрона, являются продуктами генов, которые являются функциональной единицей генома, расположенной в ядре нейрона. Геном каждого нейрона содержит около двадцати тысяч генов, но разные гены экспрессируются в разных типах нейронов, и именно этот уникальный паттерн экспрессии генов в каждом конкретном нейроне обеспечивает его уникальную идентичность.

  Даже из этого краткого обзора различных уровней связи мозга становится ясно, что невозможно изучить все функционирование мозга — от поведения до экспрессии генов — в одном эксперименте. Таким образом, нейробиологи вместо этого обычно выбирают ограниченное количество уровней мозговой активности для исследования при решении своих конкретных вопросов. Многие методы, используемые для изучения нервной системы, различаются в зависимости от уровня анализа, но в целом они относятся к одной из двух категорий:0025 описательный для генерации гипотез или манипулятивный для проверки гипотез.

  Одним из видов описательного исследования является тематическое исследование, в котором экспериментатор наблюдает за поведением человека или группы людей до, во время или после события, которое может продемонстрировать роль нервной системы. Обстоятельства, связанные с этим событием, обычно неповторимы и не могут быть точно реконструированы в лабораторных условиях. Можно возразить, что это не настоящие эксперименты, но эти исследования выявили существенную информацию об аспектах нервной функции, которая ранее была неизвестна. Одним из примечательных примеров является случай Х. М., пациента, у которого эпилепсия лечилась путем удаления части его мозга, называемой гиппокампом, и частей височной доли с обеих сторон его мозга. В результате операции, которая действительно успешно справилась с эпилепсией, у него проявилась уникальная форма потери памяти, и его поведение изучалось в течение сорока лет с момента операции до его смерти, что было выявлено путем тщательного документирования и экспериментов. некоторые из наиболее важных концепций человеческого обучения и памяти. Еще одним важным примером является история Финеаса Гейджа, железнодорожного рабочего, который в 1848 году попал в аварию, в результате которой железный стержень прошел сквозь его череп. Стержень вошел в левую часть его головы, прошел сразу за левым глазом, вышел через макушку и полностью рассек лобные доли. Он прожил двенадцать лет после аварии, и его поведение было подробно записано, что информировало ученых об уникальной функции лобных долей и их важной роли в личности и принятии решений. Выводы из таких тематических исследований часто порождали гипотезы, подлежащие проверке в последующих манипулятивных экспериментах.

  Описательные исследования могут также состоять из прямого акта наблюдения за свойствами нервной системы без манипуляций. Этот тип исследования обычно является первым важным шагом в получении знаний о недавно открытом гене, белке, нейронном подтипе или связи между нейронами. Примеры могут быть выделены на каждом уровне анализа. Можно секвенировать новый ген и картировать характер его экспрессии в головном мозге, или можно описать пептидную последовательность белка и показать его распределение в нервной системе в мельчайших деталях. Кроме того, конкретный нейрон можно описать с точки зрения экспрессируемых им генов и белков, а также его уникальных морфологических характеристик и электрофизиологических свойств. В более широком плане можно объяснить связи между группами нейронов, описывая как их входы в соответствующие дендриты и шипы, так и их выходы через аксоны и бутоны. После описания анатомических свойств сети можно выявить электрохимические свойства их соединений и сети.

  Эти описательные исследования отлично подходят для выдвижения гипотез о функциях мозга на всех уровнях анализа. Как только будет получено достаточно базовой информации, чтобы сформулировать последовательную гипотезу о функции какого-либо уровня мозга — например, анатомического пути в мозге, отвечающего за нашу способность узнавать лицо, — мы хотим проверить, является ли этот путь верным. требуется для распознавания лиц. Во всех областях биологических наук и на всех уровнях анализа проверка гипотезы достигается посредством усиление- и потеря функции эксперименты. В эксперименте с потерей функции экспериментатор заглушает, блокирует, разрушает или выключает определенные компоненты предложенного пути в попытке определить необходимые элементы для соответствующей функции. В некоторых случаях метод потери функции может быть неточным, поэтому для дальнейшего отслеживания потребности в компоненте функционального пути можно провести эксперимент с приобретением функции для замены каждого из компонентов пути. которые были нарушены в эксперименте с потерей функции. Эксперименты с потерей функции можно проводить на всех уровнях функции: чтобы проверить важность определенных генов в клетках внутреннего уха для определенных компонентов слуха; проверить роль отдельных областей височной доли в обучении; или даже проверить важность сна в консолидации памяти.

  Этот том Дедала , посвященный мозгу и нервной системе, не может охватить все аспекты этой очень глубокой и широкой области исследования; но нам повезло, что мы наняли выдающуюся группу активных ученых, которые помогли нам исследовать отдельные подразделения в области нейронауки. Эти авторы и ученые не только вносят большой вклад в свои конкретные области, но и являются опытными коммуникаторами с послужным списком объяснения и перевода сложных концепций интеллектуальным читателям и слушателям за пределами своей дисциплины.

  Роберт Вурц в книге «Мозговые механизмы для активного зрения» представляет ясное и ясное эссе о замечательных механизмах, лежащих в основе нашей способности видеть окружающий мир. В «Восприятии» Томас Олбрайт показывает, как мы превращаем сенсорный зрительный опыт в когнитивное восприятие и как это регулируется другими событиями в окружающей среде. Эссе А. Дж. Хадспета «Энергетическое ухо» объясняет динамическую внутреннюю работу уха и то, как звуковые волны передаются в мозгу, позволяя нам слышать. Ларри Сквайр и Джон Викстед предлагают учебник по памяти под названием «Воспоминание», основанный как на критических примерах, так и на экспериментальных исследованиях, которые привели к нашему нынешнему пониманию. А в своем эссе «Сон, память и ритмы мозга» Брендон Уотсон и Дьёрдь Бужаки представили последовательное и провокационное исследование важности сна для нашей памяти и того, как ритмическая активность в цепях мозга может контролировать взаимосвязь между сном и Память.

  Эмилио Биззи и Роберт Аджемиан написали эссе «Трудный научный поиск: понимание произвольных движений», в котором объясняются как основы того, как мы перемещаемся в окружающей среде, так и то, как движения регулируются сенсорным опытом. «Чувства: что это такое и как их создает мозг?» — Дополнение Джозефа Леду к книге — описывает основы эмоционального поведения как с поведенческой точки зрения, так и с нейробиологической основы эмоций. Эрл Миллер и Тимоти Бушман в своем эссе «Объем рабочей памяти: пределы пропускной способности познания» обсуждают когнитивные способности, уделяя особое внимание ограничениям обработки, коренящимся в колебательных ритмах мозга («мозговых волнах»).

  No related posts.