Физиология познавательных способностей человека

Педагогики, психологии и физической культуры

Профессиональной педагогики, психологии и физической культуры

РЕФЕРАТ

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

Работу выполнила студентка группы З-19-ФК-2: Агапова Алиса Владимировна

 

Филиал ФГБОУ ВО «КубГУ» в г. Славянске-на-Кубани

 

 

Работу проверил(а) _________________________________Л.В. Колодина

                                                     (подпись, дата)

Славянск-на-Кубани

2020

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

1.  Психофизиология как наука

2.  Физиология познавательных способностей человека

2.1 Теория сознания

2.2 Сознание и мозг

2.3 Физиология мышления

2.4  Рефлекторная теория свойства памяти

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

ВВЕДЕНИЕ

Еще в глубокой древности было обнаружено, что наряду с миром вещественным, предметным, внешним, объективным существуют явления невещественные, внутренние, субъективные- человеческие чувства, желания, воспоминания и т.д. Каждый человек наделен психической жизнью.

Психика определяется как свойство высокоорганизованной материи отражать объективную реальность и на основе формируемого при этом психического образа целесообразно регулировать деятельность субъекта и его поведение. Из этого определения следует, что основными функциями психики являются тесно взаимосвязанные между собой отражение объективной реальности и регуляция индивидуального поведения и деятельности.

Психические процессы выступают в качестве первичных регуляторов поведения человека. Психические процессы имеют определенное начало, течение и конец, т.е. обладают определенными динамическими характеристиками, к которым прежде всего относят параметры, определяющие длительность и устойчивость психического процесса. На основе психических процессов формируются определенные состояния, происходит формирование знаний, умений и навыков. Одна из групп психических процессов- познавательные.

К познавательным психическим процессам относятся психические процессы, связанные с восприятием и переработкой информацией(сознание). В их число входят ощущение, восприятие, представление, память, воображение, мышление, речь и внимание. Благодаря данным процессам человек получает сведения об окружающем его мире и о себе. Однако сами по себе сведения или знания для человека не играют никакой роли, если они для него не значимы. Одни события у нас остаются в памяти надолго, а другие мы забываем на следующий день. Иная же информация вообще может остаться для нас незамеченной. Это связано с тем, как физиологически протекает механизм запоминания.

В данной работе рассмотрим психофизиологию, как науку, а также попытаюсь раскрыть физиологические механизмы познавательных процессов, которые напрямую взаимосвязаны и зависят от сознания человека.

 

 ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ КАК НАУКА

 

Первая попытка выделить психофизиологию в самостоятельный раздел психологии связано с именем немецкого психолога В.Вундта, который ввел в психологию экспериментальный метод. В. Вундт выделил в психологии два направления исследование. Первое- физиологическая психология. Ее объектом являются простейшие психические процессы, а методом – психофизиологический эксперимент. Второе направление- «психология народов». Это область высших психических функций изучаемых методом анализа культурно-исторических продуктов – языка, мифов, искусства, обычаев и пр. Термин «физиологическая психология» получила широкое распространение на Западе. П. Милнер, известный своими работами в области психофизиологии влечения представил новые данные о принципах строения и функциональной организации мозга, о функциональных механизмах мотивации и эмоций, включая опыт по самораздражению мозга, исследований памяти, двигательной и сенсорной систем.

Новое направление психофизиология получила официальный статус в мае 1982 г. На Первом Международном конгрессе психофизиологов. На нем была создана международная психофизиологическая ассоциация и положено начало международным конгрессом попсихофизиологии / Соколов У.Н. «Теоретическая психофизиология»., М.,1986 г.с.6).

При обсуждении вопроса о том, что считать предметом психофизиологии, были высказаны различные суждения в том числе мнение о необходимости использовать в психофизиологическом исследовании на человеке только неинвазивные методы(не проникающие через поверхность кожи), которые предполагают лишь регистрацию электроэнцефалограммы(ЭЭГ), электрокардиограммы(ЭКГ), кожно-гальванического рефлекса (КГР) и др. Однако эта позиция не получила поддержки. Основная дискуссия развернулась по поводу мнения о том, считать ли предметом психофизиологии изучение нейронных механизмов психических процессов и состояний или же ограничить задачу психофизиолога исследование физиологических механизмов психических явлений на макроуровне с помощью регистрации объективных показателей, например таких, как ЭЭГ, вызванные потенциалы, КГР и др.

Позиция сторонниками первой точки зрения (Х. Дельгадо и Е.Н. Соколов) основывались на большом личном теоретической и экспериментальном опыте нейронной и суммарной электрической активности мозга у животных и человека. Ими разработаны методы телеметрической регистрации поведения и мозговой активности при электрической, химической, а позже и электромагнитной стимуляции мозга животных на расстоянии. Прием физиологических показателей и воздействие на мозг осуществлялись с помощью радиосигналов. Это позволило проводить опыты на животных в условиях свободного поведения в среде естественного обитания и сложившихся социальных взаимоотношений между особями стаи. Также исследования были связаны с изучением принципов кодирования информации в нейронных сетях. Ими выявлено принципиальное сходство процессов обработки информации на объектах различного физиологического уровня(моллюск, лягушка, рыба, кролик, обезьяна, человек)

Данилова Н.Н. Психофизиология., М., 2002 г. с.7/. Однако в ходе дискуссии большинство исследователей высказалось за изучение психических функций по суммарным показателям активности мозга. В итоге содержание предмета психофизиологии в качестве самостоятельного научного направления официально было зафиксировано как изучение физиологических механизмов психических процессов и состояний. Но самое широкое распространение получили психофизиологические исследования с привлечением методов регистрации нейронной активности не только у животных, но и у человека.

Сегодня в сферу интересов психофизиологов входят такие проблемы, как нейронные механизмы ощущений восприятия, памяти и обучения, поведения и психической деятельности, а также межполушарные отношения, диагностика и механизмы функциональных состояний, психофизиология индивидуальных различий принципы кодирования и обработки информации в нервной системе и др.

Таким образом, психофизиология стала наукой не только о физиологических, но и о нейронных механизмах психических процессов, состояний и поведения. Современная психофизиология включает исследование нейрона и нейронных сетей, что определяется тенденцией в науке и интеграции различных дисциплин, изучающих работу мозга (нейрофизиологии, нейрохимии, молекулярной биологии, психофизиологии, нейропсихологии и др.), в единую нейронауку.

ФИЗИОЛОГИЯ ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА

Теории сознания

О том, что представляет собой сознание, высказывается разнообразие мнений. Можно определить сознание как субъективно переживаемую последовательность событий, противопоставляемых бессознательным процессам, например таким, которые возникают в вегетативной нервной системе. Часто сознание связывают с осведомленностью человека о том, что с ним происходит или что он воспринимает.

Среди разных позиций следует выделить два принципиально различающихся подхода к определению сознания. Одно из них возникло в философии. Сознание рассматривается как совокупность некоторых когнитивных операций, связанных с субъективными переживанием своих мыслей, чувств, впечатлений и возможностью передавать их другим с помощью речи, действий или продуктов творчества. Этот взгляд разделяется П.В. Симоновым, рассматривающим сознании как совместное знание. Он пишет: «Сознание есть знание, которое с помощью слов, математических символов и обобщающих образов художественных произведений может быть передано, стать достижением других членов общества, в том числе других поколений, в виде памятников культуры». /Спиркин А.Г. Сознание и самосознание., М., 1972 г. с.236/.

Другое определение сознания имеет своим истоком экспериментальную физиологи. Оно рассматривает сознание как определенное состояние бодрствующего мозга или как уровень реактивности мозга. Дана точка зрения предполагает существование различных уровней сознания – от глубокой комы до полного бодрствования. В медицинской практике именно это содержание вкладывается в понятие сознания.

Сознание может быть широким или узким. Широту сознания определяет количество каналов распространения локальной активации, моделирующей информационные сети нейронов. Чем больше задействовано локальных модуляторов, тем шире сознание. Частичное выключение локальных модуляторов, приводит к сужению поля сознания. Это можно наблюдать при гипоксии, когда в ЭЭГ лобных отделов коры локально усиливается медленные волны, сопровождающиеся эйфорией и нарушением операций планирования.

Существует множество теорий о механизмах сознания в которых предпринимается попытка сформулировать необходимые и достаточные условия для возникновения сознания. Их можно разделить на структурные, когда акцент делается на рассмотрение роли отдельных структур или нейронных сетей мозга, и на функциональные, которые определяют сознание через специальные когнитивные операции – мышление, воображение, запоминание и желание. На деле эти два подхода не исключают друг друга так как специальные операции, связанные с сознанием, реализуются с участием нейронных сетей, находящихся в конкретных структурах мозга./Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии., М., 1998г. с.432/.

Изучая процессы концентрации и индукции возбуждения, их распределение по коре, И.П. Павлов создал теорию сознания, которая получила название теории светлого пятна. Он связывал сознание с фокусом возбуждения, светлым пятном, областью повышенной возбудимости, которая может перемещаться по коре. При этом сознание не обязательно связано с символьными операциями – второй сигнальной системой и речевой деятельность. По И.П. Павлову, сознание есть у человека и у животных.

Теория сознания Дж. Экклса исходит из особой функции дендритов пирамидных клеток коры. Наличие системы пирамидных нейронов является характерной чертой неокортекса. Находясь в нижних слоях коры, они на уровне 4 слоя коры собираются в дендритный пучок, который достигает 1 слоя. Дж. Экклс предложения, что субъективный(психологический)феномен, выявляемый интроспективными методами, которому он дал название «психон», связан с пучком дендритов пирамидных клеток, идущим к поверхности коры. Пучок дендритов от группы 70-100 соседних и средних пирамид был назван «дендроном». Каждый дендрон обладает множеством синапсов, на которых оканчиваются бутоны терминалей аксонов. Дж. Экклс приписал дендрону функцию носителя единицы сознания. Отдельному дендрону соответствует отдельный психон как единица локального ощущения. Множество психонов представляет все разнообразие субъективных явления. Сознание есть следствие психонов, генерируемых соответствующими дендронами. Его теория сознания сводится к установлению связей между психонами и отдельными дендронами. /Данилова Н.Н. Психофизиология., М., 2002 г. с.305/.

Широкую известность получила теория повторного входа, которую предложил и теоретически разработал Дж.Эдельман. Он предположил, что элементарные процессы сознания являются прерывистыми то есть требуют циклического повторения некоторой последовательности событий при наличии повторного входа в одну и ту же группу клеток. Это означает, что система сознания построена таким образом, что сигнал, возникший внутри некоторой системы, входит в нее повторно, как если бы он был внешним сигналом. Распространяя этот принцип на работу нейронных связей, автор предложил, что сенсорная информация от внешней и внутренней среди после е предварительной обработки в первичной нейрональной группе повторно входит в нее, возвращаясь после дополнительной обработки в других группах клеток. При этом параллельно в эту же группы нейронов поступает информация в виде ассоциированных сигналов из долговременной памяти. Соединение этих двух потоков информации и составляет один цикл, или повторяющуюся фазу, активности сознания. Важной чертой теории сознания Дж. Эдельмана является не только положение о повторном входе возбуждения. Он подчеркивает связь сознания с операциями обращения к долговременной памяти./Веккер Л.М. Психические процессы., М.,1974 г.,с.246/.

Иваницкий А.М. в своей теории «информационный синтез как основа ощущений» исходит из результатов собственных исследований связи волн вызванного потенциала с субъективными показателями восприятия стимула. Сначала возбуждение от проекционной коры, вызванное сенсорным стимулом, поступает к ассоциативной. Для зрительной модальности ассоциативные отделы находятся в височной коре. Затем сигнал поступает к структурам лимбико–гиппокампального комплекса и подкорковым центрам эмоций и мотиваций. Оттуда возбуждение вновь возвращается в кору, включая ее проекционные отделы, по системе диффузных проекций. Затем к обработке информации подключается и лобная кора. Информация о значимости извлекается из памяти- определяет появление ощущения. Движение возбуждения составляет психический мониторинг происходящих изменений во внешней и внутренней среде. У человека возникшее ощущение затем опознается, категоризируется, что требует участия лобных отделов коры, включая вербальные центры. Реакция последних возникает примерно на200 мс позже ощущения. /Соколов П.В. Созидающий мозг., М., 1993 г.с.107/.

«Прожекторная теория сознания» предложена Ф. Криком. Он предложил наличие специального аппарата, создающего «луч прожектора», создав его со собой формой внимания и гамма- осцилляциямив электрической активности мозга. Также он указал на зависимость сознания от механизма некоторых форм кратковременной памяти.

Модель сознания Крика построена на анализе работы зрения. С его точки зрения, зрительная кора – наиболее удобный объект для изучения сознания.

Различные отделы зрительной коры отвечают на разные признаками зрительных объектов. Нейроны- детекторы первичной первой зрительной коры (4) реагируют на простые характеристики стимулов, например на определенным образом ориентированную полоску. Нейроны кортикальных областей более высокого порядка отвечают на более сложные признака(на определенные черты лица). Нейроны области V5 реагируют главным образом на движение зрительного стимула и не отвечают на цвет и форму. В области V4 находят нейроны отвечающие на цвет и форму предметов, нейроны области 7а – на положение стимула в пространстве относительно головы и тела. Но как возникает целостные зрительные образы, сцены, которые мы видим перед собой? Отвечая на этот вопрос, Ф.Крик предположил, что в любой момент определенные нейроны, расположенные в разных картикальных зонах, могут кооперироваться, чтобы сформировать некоторый вид глобальной активности. Ее появление и соответствует зрительному осознанию.

Согласно теории Крика, нейронные процессы, попадающие под луч прожектора внимания, определяют содержание нашего сознания, в то время как нейронные процессы вне света прожекторы образуют подсознание.

По Крику, сознание критически зависит от некоторых форм памяти и внимания. Он предлагает выделять следующие главные черты концепции сознания:

-информация, получаемая о целостном объеме, распределена по мозгу;

-формирование целостного образа объекта предполагает участие быстрого механизма внимания;

-целостный образ является результатом объединения нейронов в единую систему с помощью осциллятора 40 Гц, создающего синхронизацию разрядов по частоте и фазе;

-выделяются две формы текущей памяти (сенсорная и рабочая), каждая из них выполняет свою функцию по отношению к сознанию./Данилова Н.Н. Психофизиология, М.,2002г.,с.311/

Особое место среди различных теория сознания занимает концепция К. Прибрама.

Суть его голографической теории состоит в том, что информация о входных сигналах распределена по нейронной системе точно так же, как она распределена по всему узору физической голограммы. Распространение свойств голограммы на функции мозга означают, что в мозге информация о каждой точке объекта распределена по голографическому экрану мозга, что делает ее регистрацию устойчивой к разрушению. При том любая малая часть голограммы содержит информацию обо всем объеме и, следовательно, может восстановить ее. С уменьшение куска голограммы, с которой восстанавливается информация происходит снижение ее разрушающей способности. Голограмма одновременно может хранить множество различных изображение.

Развивая свою теорию отражения мира, К. Прибрам связывает память, которая сохраняет и воспроизводит информацию по голографическому принципу, с гиппокампальной формацией. Таким образом информация о внешнем пространстве записывается через систему параллельных каналов на множество пирамидных клеток гиппокампа. Разные группы нейронов, воспроизводя образ внешнего пространства, подчеркивает од их ее аспектов. Считывание информации со всех каналов делает картину внешнего мира более точной и совершенной.Если принять гипотезу, что одной из функций гиппокампа является актуализация из долговременной памяти заведомо избыточной информации для последующего отбора наиболее полезной, то в процедуру считывания информации должны вовлекаться все параллельно работающие каналы, кодирующие не совсем совпадающие аспекты внешнего мира./Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности. М, 1997 г. с.92/.

 

Сознание и мозг

 

Обработка информации осуществляется в дискретных нейронных сетях. Не все процессы обработки в таких сетях осознаются. Те процессы, которые обеспечивают осведомленность человека о когнитивных операциях, а точнее об их результатах, образуют особую субсистему сознания, ее высший уровень. Это свойство осведомленности обеспечивается включение в ее состав механизма, регулирующего генерализованные и локальные активации мозга.

Процессы активации, а также особая операция в виде повторного входа возбуждения непрерывно поддерживают высокий уровень активности нейронных сетей высшей субсистемы сознания. Последняя находится под иерархическим контролем, выполняемым в соответствии с правилам сверху вниз. Командные сигналы из префронтальной коры достигают идей и концептов, в закодированной коре, извлекают необходимую и переводят ее в рабочую память для контроля за исполнением поведения.

Высший уровень сознания не может существовать без участия моделирующей системы мозга. Генерализованные и локальные влияния из неспецифической системы ствола италамуса сходятся на клетках нейрональных сетей коры, создавая условия, необходимые для обработки информации. Прерывание связей нейрональных сетей, обрабатывающих информацию, с системой активации, которая моделирует их операции, вызывает нарушение сознания.

Зависимость сознания от моделирующей системы мозга дает основание связывать сознание с определенным состояние мозга, а не с содержание информационных процессов. С этих позиций «…сознание- это специфическое состояние, при котором только и возможна реализация высших психических функций./Корнилова Т.В., Экспериментальная психология. Теория и методы., М.,2002г. с.153/.

Выход из этого специфического состояния приводит к выключению высших психических функций при сохранении механизмов жизнедеятельности. Существуют разные формы отключения сознания: медленно- волновой сон, обморок, наркоз, эпилептический припадок, травма мозга, отравление. Общим элементом для всех форм потери сознания является выключение, или дезорганизация, различных механизмов моделирующей системы мозга.

Различают глобальное и локальное прерывание сознания. Потеря сознания при нокауте –пример глобального отключения сознания, когда удар приходится на ретикулярную формацию ствола мозга. При локализации эпилептического очага в диэнцефальных структурах мозга припадок начинается с внезапной и глобальной потери сознания. Этот эффект отсутствует, если эпилептический очаг находится вне структур моделирующей системы мозга. Если же он возникает в коре, припадку предшествует появление специфических ощущений, зависящих от функций области его локализации /Симонов П.В.Созидающий мозг., М., 1993 г. с. 292/.

Одним из примеров локального отключения сознания является зрительное игнорирование, возникающее при поражении неспецифического таламуса. Обычно оно бывает односторонним. Несмотря на сохранность специфической системы, человек не обрабатывает внимание на сигнал. Зрительное игнорирование подобно состоянию невнимания.

Предполагают, что причина клинических случает зрительного информирования лежит в нарушениях либо самой системы активации, либо механизмов, контролирующих локальную активацию.

Различные дефекты зрения помогают многое понять в механизмах сознания. Новые открытия связаны с изучением поражения зрения, известного как «слепой взгляд». Анализ природы этой патологии зрения показал, что осознанное восприятие требуют объединения информации от системы «Где» и «Что» /Данилова Н.Н. Психофизиология., М.,2002 г., с.313/.

Процесс осознания зрительного объекта предполагает взаимодействие двух независимых субсистем зрительного анализатора «Что» и «Где». Первая опознает объект, его физические качества, вторая – его локализацию в зрительном поле. Субсистема «Что», использующая вентральный зрительный путь, осуществляет анализ различных признаков сигналов в области V_1,V_2,V_3,V_4, V₅интеграции в нижневисочной коре на ее контрастном экране признаков. Система «Где» (дорзальный зрительный путь) представлена ретинотопической проекции в зоне V₁ (поле 17), которая затем трансформируется в констатный экран локализации стимулов. Это достигается в результате объединения ретинальных и проприоцептиных сигналов от движения глаз на нейронах париетальной коры. Оба потока информации от систем «ЧТО» и «Где» с помощью механизма локальной активации объединяются в рабочей памяти (префронтальной коре), что и порождает субъективный образ объекта./ Спиркин А.Г. Сознание и самосознание., М.,1972 г. с.326/.

 

Физиология мышления

 

Мышление – это работа мозга, в результате которой может при помощи слов и образов представить и выразить саамы различные состояния своего организма и свое отношение к реально существующим и мнимым предметам и явлениям действительности. Уже из общего определения следует, что существенную роль в этой главнейшей функции мозга человека играют слова и образы, т.е временные связи, сформированные в результате сочетаний непосредственных и словесных раздражений с самыми различными деятельности организма. Временные связи при этом являются физиологическим аппаратом мышления, его аналитико-синтетическим механизмом. В результате анализа и синтеза раздражений и ответной деятельности организма на них, временные связи не только накапливаются, но извлекаются из памяти и служат материалом для создания новых связей как изних же самих, так и из постоянно образующихся связей.

Эти механизмы обладают свойствами саморегуляции и постоянной активности, в результате и происходит извлечение из памяти хранящихся там временных связей, образование новых связей и систем из них, комбинация их с постоянно формирующимися ассоциациями.

В современной физиологии эти механизмы представляются рефлекторными, что не исключает наличия в пределах рефлекторности циркуляторных процессов, лежащих в основе саморегуляции./Воронин Л.Г. Физиология высшей нервной деятельности.,М.,1972 г.с.142/.

К другому механизму саморегуляции относится механизм поддержания порой собственного тонуса через ретикулярную формацию. Случаи, когда под влиянием коры возбуждаются эмоциональные структуры, в вследствие этого повышается собственный тонус коры, относятся к явлению кортикальной саморегуляции, которые осуществляются через лимбико-кортикальные двусторонние и внутри кортикальные связи. К механизмам мозговой саморегуляции относятся также акцептор действия и нервная модель стимула.

Таким образом, временные связи это как бы строительный материал, из которого аналитико - синтетические механизмы мозга формируют высшую нервную деятельность.

Временные связи у человека, несмотря на общие закономерности их образования, качественно отличаются от временных связей животных. Вследствие этого и мышление человека и животных качественно отличаются. И.П. Павлов «мышление» у собаки называет конкретным, являющимся результатом анализирования и синтезирования падающих на ее органы чувств раздражений. Человеку же принадлежит «высшее мышление», основанное на отвлечении от действительности, благодаря наличию у него механизма сигнала сигналов – второй сигнальной системы. Обучение, мысль, мышление, знание- процесс образования временных связей, а пользование ими – понимание. И.П. Павловполагал, что физиологическая сущность понимания – это не что иное, как использование ранее сформированных временных связей, ассоциаций./Соколов Е.Н., Теоретическая психофизиология., М.,1986г.,с.141/.

Разгадка внутренних механизмов ума, разума, интеллекта, представляющих в свете знаний как саморегуляторные механизмы приема и переработки информации, остается главнейшей задачей науки о мозге.

Итак, образное и абстрактное мышление у человека есть результаты аналитико- синтетической деятельности мозга и ее механизмов - сигнальных систем. Образное и абстрактное мышление человека органически связаны, как и их механизмы – первая и вторая сигнальные системы.