Схема 14.2. Структуры сознания

Сознание человека — способность отделения себя («я») от других лю­дей и окружающей среды («не я»), адекватного отражения действительно­сти. Сознание базируется на коммуникации между людьми, развивается по мере приобретения индивидуального жизненного опыта и связано с ре­чью. На базе потребностей, как биологических, так и социальных, форми­руются подсознание (автоматизированные, неосознаваемые навыки и формы поведения), сознание (знания, передаваемые другим индивидуу­мам), сверхсознание (творческая активность, интуитивное поведение).

Социальный аспект сознания заключается в том, что сознание выступа­ет в качестве способности к такой переработке знания, которая обеспечи­вает направленную передачу информации от одного лица к другому в виде абстрактных символов речи как главного средства межличностной комму­никации.

Речь здесь выступает как материальная форма коммуникационного ас­пекта сознания. Сознание — знание, которое может быть передано и стать достоянием других членов общества с помощью слов, художественных произ­ведений и т. д. Для осознания явлений и предметов как окружающей сре­ды, так и внутренней жизни человека, необходимо участие речевых зон коры большого мозга, связь гностических зон новой коры с моторной ре­чевой областью в левом полушарии (у правшей).

Сознание отличается от более низко организованных форм психической деятельности выделением своего собственного «я» из окружающего мира.

К сфере подсознания относится все то, что осознаваемо или может быть осознаваемым в определенных условиях. Это хорошо автоматизиро­ванные, глубоко усвоенные (интериоризированные) навыки. К подсозна­нию относится и интуиция, которая не связана с порождением новой ин­формации, предполагает лишь использование ранее накопленного опыта. В процессе эволюции подсознание возникает как средство защиты созна­ния от лишней работы, избыточной нагрузки.

Судя по характеру биоэлектрической активности, различия между осо­знанными и неосознаваемыми реакциями (протекают на уровне подсозна­ния) заключаются в степени глобальности активации мозга и зависят от количества вовлеченных в реакцию структур мозга.

Общебиологическая роль подсознательной обработки информации за­ключается в первичной фильтрации огромного количества входной ин­формации: на уровне подсознания, например, протекает рефлекторная ре­гуляция деятельности внутренних органов человека. Пока человек здоров, нет необходимости переводить интероцептивную информацию в сферу со­знательной деятельности. Поэтому человек «ощущает» свои внутренние органы лишь в случае формирования в них некоторого патологического процесса; в состоянии нормы для физиологической регуляции внутренних органов достаточно уровня автоматизированных подсознательных рефлек­торных реакций. Подключение сознания обычно достигается активацией большого количества корковых структур, вызываемой возбуждением рети­кулярной формации мозгового ствола.

Установлено, что структуры мезэнцефалической ретикулярной форма­ции характеризуются мощным влиянием, активирующим сознание. Мини­мальный период активации мозговых структур для осознанного восприя­тия сигнала составляет 100—300 мс.

Сверхсознание как источник образования новой информации, гипотез, открытий составляет основу высшего этапа творческого процесса. Его нейрофизиологический механизм заключается в трансформации следов памяти, родственных образов и понятий, порождении на основе их ассо- 614

циации новых комбинаций, тем самым создание новых временных связей, порождаемых аналогией, законами логики (жесткой однозначной до мно­гозначной, вероятностной или даже размытой). При этом неосознавае- мость творческой интуиции является средством защиты мыслительной де­ятельности от преждевременного вмешательства сознания, от давления ра­нее накопленного консервативного опыта.

Таким образом, сознание является результатом нейрофизиологических процессов, происходящих в достаточно обширных областях мозга (кора большого мозга, таламокортикальные структуры, лимбическая система, ретикулярная формация ствола мозга).

14.5.4. Мышление

Мышление — высшая ступень человеческого познания, процесс отраже­ния в мозге окружающего реального мира, основанный на двух принци­пиально различных психофизиологических механизмах: образовании и непрерывном пополнении запаса понятий, представлений и выводе но­вых суждений и умозаключений.

Мышление позволяет получить знание о таких объектах, свойствах и отношениях окружающего мира, которые не могут быть непосредственно восприняты при помощи первой сигнальной системы. Формы и законы мышления составляют предмет рассмотрения логики, а психофизиологи­ческие механизмы — соответственно психологии и физиологии.

Мыслительная деятельность человека неразрывно связана со второй сигнальной системой. В основе мышления различают два процесса: пре­вращение мысли в речь (письменную или устную) и извлечение мысли, содержания из определенной его словесной формы сообщения. Мысль — форма обобщенного абстрагированного отражения действительности, обу­словленного некоторыми мотивами, специфический процесс интеграции определенных представлений, понятий в конкретных условиях социально­го развития. Поэтому мысль как элемент ВНД представляет собой резуль­тат общественно-исторического развития индивида с выдвижением на пе­редний план языковой формы переработки информации.

Творческое мышление человека связано с образованием все новых поня­тий. Слово как сигнал сигналов обозначает динамичный комплекс конкрет­ных раздражителей, обобщенных в понятии, выраженном данным словом и имеющим широкий контекст с другими словами, с другими понятиями. В течение жизни человек непрерывно пополняет содержание формирую­щихся у него понятий расширением контекстных связей используемых им слов и словосочетаний. Любой процесс обучения, как правило, связан с расширением значения старых и образованием новых понятий.

Словесная основа мыслительной деятельности во многом определяет характер развития, становления процессов мышления у ребенка, проявля­ется в формировании и совершенствовании нервного механизма обеспече­ния понятийного аппарата человека на базе использования логических за­конов умозаключений, рассуждений. Первые речедвигательные временные связи появляются к концу первого года жизни ребенка; в возрасте 9— 10 мес слово становится одним из значимых элементов сложного стимула, но еще не выступает в качестве самостоятельного стимула. Соединение слов в последовательные комплексы, в отдельные смысловые фразы на­блюдается на втором году жизни ребенка.

Глубина мыслительной деятельности, определяющая умственные осо­бенности и составляющая основу человеческого интеллекта, во многом обусловлена развитием обобщающей функции слова. В становлении обоб­щающей функции слова у человека различают несколько этапов интегра­тивной функции мозга. На первом этапе слово замещает чувственное вос­приятие определенного предмета (явление, событие), обозначаемого им. На этой стадии каждое слово выступает в качестве условного знака одного конкретного предмета; в слове не выражена его обобщающая функция, объединяющая все однозначные предметы этого класса. Например, слово «кукла» для ребенка означает конкретно ту куклу, которая есть у него, но не куклу в витрине магазина. Эта стадия приходится на конец 1-го — на­чало 2-го года жизни.

На втором этапе слово замещает несколько чувственных образов, объе­диняющих однородные предметы. Слово «кукла» для ребенка становится обобщающим обозначением различных кукол, которых он видит. Такое понимание и использование слова происходит к концу 2-го года жизни. На третьем этапе слово заменяет ряд чувственных образов разнородных предметов. У ребенка появляется понимание обобщающего смысла слов: например, слово «игрушка» для ребенка обозначает и куклу, и мяч, и ку­бик, и др. Такой уровень оперирования словами достигается на 3-м году жизни. Наконец, четвертый этап интегративной функции слова, характе­ризуемый словесными обобщениями второго-третьего порядка, формиру­ется на 5-м году жизни ребенка (он понимает, что слово «вещь» обознача­ет интегрирующие слова предыдущего уровня обобщения, такие как «иг­рушка», «книга», «одежда» и др.).

Этапы развития интегративной обобщающей функции слова как со­ставного элемента мыслительных операций тесно связаны с периодами развития познавательных способностей. Первый, начальный период при­ходится на этап развития сенсомоторных координаций (ребенок в возра­сте 1,5—2 лет). Следующий — период предоперационального мышления (возраст 2—7 лет) определяется развитием языка: ребенок начинает ак­тивно использовать сенсомоторные схемы мышления. Третий период ха­рактеризуется развитием когерентных операций: у ребенка развивается способность к логическим рассуждениям с использованием конкретных понятий (возраст 7— 11 лет). К началу этого периода в поведении ребенка начинают преобладать словесное мышление, активация внутренней речи ребенка. Наконец, последний, завершающий этап развития познаватель­ных способностей — это период формирования и реализации логических операций на основе развития элементов абстрактного мышления, логики рассуждений и умозаключений (11 — 16 лет). В возрасте 15—17 лет в основном завершается формирование нейро- и психофизиологических механизмов мыслительной деятельности. Дальнейшее развитие ума, ин­теллекта достигается за счет количественных изменений; все основные механизмы, определяющие сущность человеческого интеллекта, уже сформированы.

Поиски однозначных, достаточно обоснованных корреляций между уровнем умственных способностей человека, глубиной мыслительных про­цессов и соответствующими структурами мозга все еще остаются малоус­пешными. Даже такой, казалось бы, интегральный и объективный показа­тель, как масса головного мозга, не является определяющим. Так, многие выдающиеся умы отличались значительными различиями в общей массе мозга (мозг И.С. Тургенева весил 2012 г, И.П. Павлова — 1653 г, Д.И. Мен­делеева — 1571 г).

14.6. ВТОРАЯ СИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА

В процессе эволюции животного мира на этапе развития вида Homo sa­piens произошло качественное изменение системы сигнализации, обес­печивающее адаптивное поведение. Оно обусловлено появлением вто­рой сигнальной системы — возникновением и развитием речи, суть ко­торой заключается в том, что во второй сигнальной системе человека сигналы приобретают новое свойство условности — преобразуются в знаки в прямом смысле этого слова.

В первой сигнальной системе все формы поведения, включая способы и средства взаимного общения, базируются исключительно на непосредст­венном восприятии действительности и реакции на натуральные раздра­жители. Первая сигнальная система обеспечивает формы конкретно-чув­ственного отражения. При этом вначале в организме формируется ощуще­ние отдельных свойств, предметов, явлений, воспринимаемых соответст­вующими рецепторными образованиями. На следующем этапе нервные механизмы ощущений усложняются, на их основе возникают другие, бо­лее сложные формы отражения — восприятия. И только с возникновени­ем и развитием второй сигнальной системы появляется возможность осу­ществления абстрактной формы отражения — образование понятий, пред­ставлений.

В отличие от условных рефлексов животных, отражающих окружающую действительность с помощью конкретных слуховых, зрительных и других сенсорных сигналов, раздражители второй сигнальной системы отражают окружающую действительность с помощью обобщающих, абстрагирующих понятий, выражаемых словами. В то время как животные оперируют лишь образами, формируемыми на основе непосредственно воспринимаемых сигнальных раздражителей, человек с его развитой второй сигнальной сис­темой оперирует не только образами, но и связанными с ними мыслями, осмысленными образами, содержащими семантическую (смысловую) ин­формацию. Раздражители второй сигнальной системы в значительной сте­пени опосредованы мыслительной деятельностью человека.

Физическая структура знака не зависит от объекта, который он обозна­чает. Одно и то же явление, предмет, мысль могут быть выражены с помо­щью различных звукосочетаний и на разных языках. Словесные сигналы совмещают в себе два свойства: смысловое (содержание) и физическое (звучание в устной речи, очертание букв и слов — в письменной). С помо­щью слова осуществляется переход от чувственного образа первой сигна­льной системы к понятию второй сигнальной системы.

Существенное отличие словесных сигналов от естественных сигналов первой сигнальной системы обусловлено особенностями лежащих в их основе безусловных раздражителей. У животных биологическое значение воспринимаемых сигналов обусловлено только характером последующего подкрепления, при этом связь между новым сигнальным раздражителем и подкрепляющим его раздражителем каждый раз вырабатывается заново. Сигнальное значение слова определяется всем коллективным опытом лю­дей, пользующихся данной системой словесных знаков. Таким образом, информация, содержащаяся в самих словах, связана не с природой сигна­лизации явлений и предметов реальной действительности, а с отраженной, преломленной человеческим сознанием деятельностью.

Умение использовать знаковую систему языка позволяет человеку опе­рировать осознанными понятиями об окружающей среде и представлять любой предмет, любую ситуацию в форме мысленных моделей. Способ­ность оперировать абстрактными понятиями, выражаемыми произнесен­ными или написанными словами, служит основой мыслительной деятель­ности и составляет сущность высшей формы абстрактно-обобщенного от­ражения окружающей действительности. Оперирование речью (устной или письменной) дает человеку огромные преимущества в адаптивно-приспо­собительном поведении, в познании и рациональном использовании окру­жающей природы.

Функция речи включает в себя способность не только кодировать, но и декодировать данное сообщение при помощи соответствующих условных знаков, сохраняя при этом его содержательное смысловое значение. В от­сутствие такого информационного моделирующего изоморфизма стано­вится невозможным использование этой формы общения в межличност­ной коммуникации Так, люди перестают понимать друг друга, если они пользуются разными кодовыми элементами (разные языки, недоступные всем участвующим в общении лицам) Такое же взаимное непонимание наступает и в том случае, если в одни и те же речевые сигналы закладыва­ется разное смысловое содержание.

Система символов, используемая человеком, отражает наиболее важ­ные перцептивные и символические структуры в системе коммуникации. Следует заметить, что овладение языком существенно дополняет способ­ность к восприятию окружающего мира на базе первой сигнальной сис­темы, составляя тем самым ту «чрезвычайную прибавку», о которой гово­рил И.П Павлов, отмечая принципиально важное различие в содержа­нии ВНД человека по сравнению с животными.

Слова как форма передачи мысли образуют единственную реально на­блюдаемую основу речевой деятельности. Смысл слов определяется струк­турой и объемом памяти, информационным тезаурусом индивида Смыс­ловая структура языка содержится в информационном тезаурусе субъекта в форме определенного семантического кода, преобразующего соответст­вующие физические параметры словесного сигнала в его семантический кодовый эквивалент. При этом устная речь служит в качестве средства не­посредственного прямого общения, письменная позволяет накапливать знания, информацию и выступает в качестве средства опосредованного во времени и пространстве общения.

В нейрофизиологических исследованиях речевой деятельности показа­но, что при восприятии слов, слогов и их сочетаний в импульсной актив­ности нейронных популяций мозга человека формируются специфические паттерны с определенной пространственной и временной характеристи­кой. Использование разных слов и частей слов (слоги) в специальных опытах позволяет дифференцировать в электрических реакциях централь­ных нейронов как физические (акустические), так и смысловые компо­ненты мозговых кодов психической деятельности.

Наличие информационного тезауруса индивида и его активное влияние на процессы восприятия и переработки сенсорной информации являются существенным фактором, объясняющим неоднозначную интерпретацию входной информации в разные временные моменты и в разном функцио­нальном состоянии человека Для выражения любой смысловой структуры существует множество разнообразных форм представлений, например предложений. Известная фраза¹ «Он встретил ее на поляне с цветами», — допускает три разных смысловых понятия (цветы у него в руках, у нее в руках, цветы на поляне) Одни и те же слова, словосочетания также могут означать разные явления, предметы (бор, ласка, коса и др.).

Рис. 14.5. Локализация цен­тральных частей анализатора словесных сигналов в коре большого мозга человека

Центр Брока (1), центр артику­ляции речи (2), центр контроля движения руки при письме (3), центр анализа речи (4), центр Вернике (5), центр письменных словесных сигналов (6), центр зрительного анализатора (7)

Языковая форма коммуникации как ведущая форма обмена информа­цией между людьми, ежедневное использование языка, где лишь немногие слова имеют точный однозначный смысл, во многом способствует разви­тию у человека интуитивной способности мыслить и оперировать неточны­ми размытыми понятиями (в качестве которых выступают слова и слово­сочетания — лингвистические переменные) Человеческий мозг в процес­се развития его второй сигнальной системы, элементы которой допускают неоднозначные отношения между явлением, предметом и его обозначени­ем, приобрел замечательное свойство, позволяющее человеку действовать разумно и достаточно рационально в условиях вероятностного, «размыто­го» окружения, значительной информационной неопределенности. Это свойство основано на способности манипулировать неточными количест­венными данными, «размытой» логикой в противоположность формаль­ной логике и классической математике, имеющим дело только с точными, однозначно определенными причинно-следственными отношениями. Та­ким образом, развитие высших отделов мозга приводит не только к воз­никновению принципиально новой формы восприятия, передачи и пере­работки информации в виде второй сигнальной системы, но и принци­пиально новой формы мыслительной деятельности, построении умоза­ключений на базе использования многозначной логики. Человеческий мозг оперирует «размытыми», неточными терминами, понятиями, качест­венными оценками легче, чем количественными категориями, числами. По-видимому, постоянная практика использования языка с его вероятно­стным отношением между знаком и его денотатом (обозначаемое им явле­ние или предмет) послужила прекрасной тренировкой для человеческого ума в манипулировании нечеткими понятиями. Именно «размытая» логи­ка мыслительной деятельности человека, основанная на функции второй сигнальной системы, обеспечивает ему возможность эвристического реше­ния многих сложных проблем, которые невозможно решать обычными ал­горитмическими методами

Функция речи осуществляется определенными структурами коры боль­шого мозга Двигательный центр речи, обеспечивающий устную речь, изве­стный как центр Брока, расположен у основания нижней фронтальной из­вилины (рис 14.5) При повреждении этого участка мозга наблюдаются расстройства двигательных реакции, обеспечивающих устную речь

Акустический центр речи (центр Вернике) находится в области задней трети верхней височной извилины и в прилегающей части — надкраевой

извилине. Повреждение этих областей приводит к потере способности по­нимать смысл услышанных слов. Оптический центр речи расположен в уг­ловой извилине; поражение этого участка мозга лишает возможности уз­навать написанное.

Левое полушарие ответственно за развитие отвлеченного логического мышления, связанного с преимущественной обработкой информации на уровне второй сигнальной системы. Правое полушарие обеспечивает вос­приятие и переработку информации преимущественно на уровне первой сигнальной системы.

Несмотря на указанную определенную левополушарность локализации центров речи в структурах коры большого мозга, следует отметить, что на­рушения функции второй сигнальной системы обычно наблюдаются и при поражении многих других структур коры и подкорковых образований. Функционирование второй сигнальной системы определяется работой це­лостного мозга.

Среди наиболее распространенных нарушений функции второй сигналь­ной системы различают агнозию — потерю свойства узнавания слов (зри­тельная агнозия наступает при поражении затылочной зоны, слуховая агно­зия — при повреждении височных зон коры большого мозга), афазию — на­рушение речи, аграфию — нарушение письма, амнезию — забывание слов.

Слово как основной элемент второй сигнальной системы превращается в сигнал сигналов в результате процесса обучения и общения ребенка со взрослыми. Слово как сигнал сигналов, с помощью которого осуществляют­ся обобщение и абстракция, характеризующие человеческое мышление, стало той исключительной особенностью ВНД, которая обеспечивает не­обходимые условия прогрессивного развития человеческого индивидуума. Способность произносить и понимать слова развивается у ребенка в ре­зультате ассоциации определенных звуков — слов устной речи. Пользуясь языком, ребенок меняет способ познания: на смену чувственного (сенсор­ный и моторный) опыта приходит оперирование символами, знаками. Обучение уже не требует обязательного собственного чувственного опыта, оно может происходить опосредованно с помощью языка; чувства и дейст­вия уступают место слову.

В качестве комплексного сигнального раздражителя слово начинает формироваться во второй половине первого года жизни ребенка. По мере роста и развития ребенка, пополнения его жизненного опыта расширяется и углубляется содержание используемых им слов. Основная тенденция развития слова заключается в том, что оно обобщает большое количество первичных сигналов и, отвлекаясь от их конкретного разнообразия, делает заключенное в нем понятие все более абстрактным.

Высшие формы абстракции в сигнальных системах мозга обычно ассо­циируются с актом художественной, творческой деятельности человека в мире искусства, где продукт творчества выступает как одна из разновидно­стей кодирования и декодирования информации. Еще Аристотель подчер­кивал неоднозначный вероятностный характер информации, содержащей­ся в художественном произведении. Как и всякая другая знаковая сигна­льная система, искусство имеет свой специфический код, обусловленный историческими и национальными факторами. В плане общения информа­ционная функция искусства позволяет людям обмениваться мыслями и опытом, дает возможность человеку приобщиться к историческому и на­циональному опыту других, далеко отстоящих и во временном, и в про­странственном отношении от него людей. Лежащее в основе творчества знаковое или образное мышление осуществляется путем ассоциаций, ин- 620

туитивных предвосхищений. С этим, видимо, связано и то обстоятельство, что многие авторы художественных произведений, художники и писатели обычно приступают к созданию произведения искусства в отсутствие предварительных четких планов, когда неясной представляется им конеч­ная форма продукта творчества, воспринимаемого другими людьми далеко не однозначно. Источником многогранности, многозначности такого ху­дожественного произведения служат недосказанность, дефицит информа­ции, особенно для читателя, зрителя в плане понимания произведения ис­кусства. Об этом говорил Э.Хемингуэй, сравнивая художественное произ­ведение с айсбергом: лишь небольшая часть его видна на поверхности (и может восприниматься всеми более или менее однозначно), большая и существенная часть скрыта под водой, что предоставляет зрителю и чита­телю широкое поле для воображения.

14.7. ПРИНЦИП ВЕРОЯТНОСТИ И «РАЗМЫТОСТИ» В ВЫСШИХ ИНТЕГРАТИВНЫХ ФУНКЦИЯХ МОЗГА

Эффективность адаптивного поведения человека в значительной степе­ни обусловлена уникальной способностью его мозга предвидеть, прогно­зировать наступление определенных событий, а значит, соответствую­щим образом подготовиться к ним. Образование условного рефлекса — один из ведущих приемов формирования приспособительного поведе­ния животного и человеческого организма — представляет собой физио­логический феномен преобразования неопределенной информации в определенную, т.е. реакцию на уменьшение неопределенности в среде.

Прогнозирование на основе прошлого опыта не может быть абсолют­ным, прогнозирование всегда носит вероятностный характер. Под вероят­ностным прогнозированием понимается предвосхищение будущего, осно­ванное на усвоении вероятностной структуры прошлого опыта и восприя­тии информации о реально существующей ситуации. На основе вероятно­стного прогноза осуществляется подготовка к таким действиям, которые в наибольшей степени способствуют достижению цели.

Способность к вероятностному прогнозу является результатом эволю­ции живых организмов в условиях вероятностно организованной среды. Прогнозы живого организма направлены на оптимизацию результатов его действий. Поскольку в естественных условиях организм сталкивается с множеством различных случайных воздействий, для построения рацио­нального прогноза необходима соответствующая статистическая обработка этих сигналов. Современные теории вероятностного обучения основаны на представлении о предсказании статистических закономерностей и вы­боре оптимальных стратегий поведения при обучении субъекта распозна­ванию вероятностной структуры раздражителей.

Поведенческие реакции организма в соответствии с вероятностным прогнозом позволяют ему резко уменьшить число ошибочных реакций, следовательно, являются эффективным средством активного приспособле­ния к окружающей среде.

В условиях неопределенного прогноза организм выполняет работу по подготовке к нескольким возможным действиям. Это соответствует ориен­тировочной реакции организма на неопределенность ситуации. Чем боль­ше неопределенность прогноза, тем больше физиологических систем вы­нужден подготовить к действию организм, тем более сильную ориентиро-

вочную реакцию мы наблюдаем. Напротив, условнорефлекторную реак­цию следует рассматривать как ответ, организуемый на базе индивидуаль­ного опыта человека и позволяющий прогнозировать появление в буду­щем некоторой определенной ситуации. Условнорефлекторная реакция организма проявляется всегда в ситуации определенного прогноза, ориен­тировочная реакция — в условиях неопределенного прогноза.

Характерной особенностью многих приобретаемых навыков является то, что они формируются в условиях стохастической внешней среды, ког­да вероятность одновременного наступления во времени и в пространстве двух разных стимулов почти всегда меньше единицы, и тем не менее через некоторое время в центральных нервных структурах, отвечающих за опре­деленные поведенческие реакции, формируется функциональная связь. Это в полной мере относится к механизму образования условного рефлек­са, наиболее распространенной ситуацией образования которого в реаль­ных условиях жизни живого организма является положение, когда вероят­ность подкрепления условного стимула безусловным почти никогда не до­стигает единицы, а сама последовательность подкрепляемых условных стимулов носит случайный характер.

Вероятностный компонент реакции занимает значительное место на всех этапах условнорефлекторного акта, состоящего из ряда последовате­льно протекающих процессов в периферических, афферентно-эфферент­ных и центральных ассоциативных системах.

Вероятностная природа закономерностей формирования условнореф­лекторной деятельности хорошо проявляется в опытах с нерегулярным подкреплением условного стимула безусловным. Результаты образования условных рефлексов, выработанных на раздражения, подкрепленные сте­реотипно или стохастически, указывают на отсутствие сколько-нибудь су­щественных различий в скорости формирования этих приспособительных ответов. В экспериментах по выработке двигательных условных рефлексов с частичным подкреплением установлено, что рефлекс вырабатывается тем лучше, чем выше вероятность подкрепления условного раздражителя безусловным.

Решение многих задач повседневной жизни человека, связанных с хра­нением и воспроизведением информации, как правило, происходит при нечетких условиях, в ситуациях, недоступных точному количественному описанию. Одним из перспективных методических подходов к анализу и познанию неточно определенных, трудноформализуемых систем является теория «размытых» множеств и «размытых» алгоритмов, представляющая собой логическое развитие концепции вероятностного детерминизма яв­лений и процессов в сложных и сверхсложных системах. Теория «размы­тых» множеств и «размытых» алгоритмов в сущности является попыткой создания концептуальной основы для оперирования «размытыми» поняти­ями, «размытыми» представлениями в количественном или квазиколиче- ственном плане.

В жизни человека число проблем, решаемых с большой точностью, на­много меньше, чем тех, которые могут решаться лишь приблизительно. Неопределенность в системе, известная под названием «размытость», иг­рает существенную роль в человеческом сознании, так как большинство явлений реального мира являются размытыми, одни в большей, другие в меньшей степени. Умение правильно решать неформализуемые пробле­мные ситуации в основном обусловлено способностью человеческого моз­га оперировать неколичественными терминами, нечеткими понятиями. Оперирование нечеткими понятиями является не слабостью, а силой, од- 622

ним из самых больших приобретений человека, возникших в процессе эволюции живого мира. Решение, принятое приблизительно, грубо, но во­время, предпочтительнее вывода, который взвешен, выверен, вычислен, но отстал от событий. Человек наращивает нечеткость понятий, когда же­лает проявить осторожность и не делать опрометчивых суждений. Усиле­ние расплывчатости — часто используемый людьми прием, когда другими способами вообще невозможно решение стоящей перед ним задачи.

Принцип «размытости» лежит в основе многих форм сознательной ин­теллектуальной деятельности, в особенности в процессах распознавания образов, в логических операциях мышления, в устной и письменной речи и др. Видимо, вопросы точной оценки, абсолютного измерения имеют скорее теоретическое значение, а в практической деятельности человека необходима лишь приблизительная оценка ситуации, отдельных составля­ющих ее компонентов. Мозг человека допускает такую неточность, коди­руя информацию, достаточную для решения задачи элементами теории «размытых» множеств, при помощи которых он лишь приблизительно оценивает исходные данные.

В повседневной жизни человек постоянно сталкивается с ситуациями, когда стратегия его поведения не может, а возможно, и не нуждается в точной регламентации. Об этом хорошо сказал Н. Винер, подчеркнувший, что главное из преимуществ человеческого мозга перед вычислительной машиной заключается в его способности оперировать нечетко очерченны­ми понятиями. Если бы человек использовал для решения проблемных ситуаций точные алгоритмы, то во многих случаях его работа сделалась бы невозможной, так как решение сложных информационных задач при по­мощи таких алгоритмов требует чрезвычайно большого объема информа­ции, огромных объемов памяти и длительного времени для переработки информации.

Замечательное свойство человеческого мозга оперировать нечеткими, плохо формализованными понятиями во многом обусловлено ролью в его жизни такой ведущей формы описания информации, каким являются ес­тественные языки. Известно, что отличительной особенностью человече­ского языка является неоднозначное отношение между знаком и обозна­чаемым им предметом. Система языков как различная форма кодирования информации составляет весьма протяженную шкалу, один конец которой занят «тяжелыми» языками, другой — «мягкими». В «тяжелых» языках каждый знак имеет четкое и определенное значение различных математи­ческих или логических операций. Напротив, в «мягких» языках вероятно­стная структура содержания, обозначаемого данным языком, проявляется особенно хорошо. Крайним образцом «мягкого» языка может служить язык абстрактного искусства. На языковой шкале кодирования и декоди­рования информации современный разговорный или письменный язык занимает среднее положение.

14.8. МЕЖПОЛУШАРНАЯ АСИММЕТРИЯ

I

 Одним из основных принципов функционирования полушарий большо­го мозга является асимметрия.

Межполушарная асимметрия определяется двумя моментами: 1) асим­метричной локализацией нервного аппарата второй сигнальной системы и 2) доминированием правой руки как мощного средства адаптивного поведения человека. Этим и объясняется, что первые представления о функциональной роли межполушарной асимметрии возникли тогда, ког­да удалось установить локализацию центров речи (моторный — центр Брока и сенсорный — центр Вернике в левом полушарии). Перекрестная проекция видов сенсорной чувствительности и нисходящих пирамидных путей в сочетании с левосторонней локализацией центра устной и пись­менной речи определяет доминирующую роль левого полушария в пове­дении человека. Экспериментальные данные подтверждают представле­ние о доминирующей роли левого полушария мозга в реализации функ­ций второй сигнальной системы, в мыслительных операциях, в творче­ской деятельности с преобладанием форм абстрактного мышления. Мож­но считать, что люди с левополушарным доминированием относятся к мыслительному типу, а с правополушарным доминированием — к худо­жественному.

По данным современной нейро- и психофизиологии, левое полушарие большого мозга у человека специализируется на выполнении вербальных символических, правое — на обеспечении и реализации пространственных, образных функций. В этом проявляется важнейшая форма функциональ­ной асимметрии мозга — асимметрия психической деятельности. Повреж­дения левой височной области коры приводят обычно к существенным на­рушениям в моторной реализации функции языка: наблюдаются элементы заикания, нечеткое произношение и т.д.; повреждения в правой височной области приводят к нарушению в четкости образного восприятия и пред­ставления внешних стимулов, явлений, предметов; при стимуляции этой зоны у больных возникают очень яркие образы, воспоминания. Установ­лено, что правое полушарие быстрее обрабатывает информацию, чем ле­вое. Результаты пространственного зрительного анализа раздражителей в правом полушарии передаются в левое полушарие в центр речи, где про­исходят анализ смыслового содержания стимула и формирование осознан­ного восприятия.

Человек с преобладанием правого полушария предрасположен к со­зерцательности и воспоминаниям, он тонко и глубоко чувствует и пере­живает, но медлителен и малоразговорчив. Доминирование левого полу­шария ассоциируется у человека с большим словарным запасом, актив­ным его использованием, с высокой двигательной активностью, целеуст­ремленностью, высокой способностью экстраполяции, предвидения, про­гнозирования. Отмечены определенные различия и в типах мыслитель­ных операций у людей с доминированием правого или левого полуша­рия. В процессах обучения правое полушарие реализует процессы дедук­тивного мышления (вначале осуществляются процессы синтеза, а затем анализа). Левое полушарие преимущественно обеспечивает процессы ин­дуктивного мышления (вначале осуществляется процесс анализа, а затем синтеза).

Во многих исследованиях установлены феноменологические особенно­сти межполушарной асимметрии в динамике образования условного реф­лекса, формирования определенного навыка. Несмотря на то что межпо­лушарное взаимодействие препятствует совершенствованию, укреплению условного рефлекса, на начальных стадиях это взаимодействие принимает определенное участие в образовании условного рефлекса. При этом благо­даря активации тормозных влияний симметричных зон коры через мозо­листое тело стимулируется образование условнорефлекторной связи; в случае закрепления рефлекса доминирующее полушарие мозга тормозит проявления условнорефлекторной памяти.

Рис. 14.6. Межполушарные взаимоотношения (по В.Л. Бианки).

 

Кора: вверху — ассоциативная, внизу — проекционная; полушария: слева — левое, справа — правое; стрелки: жирные стрелки — доминирующие влияния, тонкие — недоминирующие, белые стрелки — облегчающие влияния, прерывистые — тормозящие; 1,5 — транскалло­зальные влияния; 2, 7, 10 — восходящие афферентные влияния; 3,8— дивергенция возбуж­дения; 4 — конвергенция; 6 — экстракаллозальные влияния; 9 — межзональные транскалло­зальные влияния; 11 — межзональные внутриполушарные влияния; 12, 13 — транскалло­зальные облегчающие влияния; 14, 15 — транскаллозальные тормозящие влияния; 16 — экс­тракаллозальные облегчающие влияния; 17 — экстракаллозальные тормозящие влияния.

Синтетическая доминантная модель межполушарных взаимоотношений базируется на принципах симметрии и доминанты (рис. 14.6). В проекци­онных зонах коры преимущественно реализуется принцип гомотопично- сти, а в ассоциативных — гетеротопичности. Главная роль транскаллозаль­ных коммуникаций в проекционных зонах заключается в обмене сенсор­ной информацией, а в ассоциативных — в регуляции уровня возбудимости симметричных областей. Гомотопические связи в корковых структурах об­разуют как бы канву, на которой внутриполушарные влияния выписывают свой асимметричный узор.

Функциональная межполушарная асимметрия, реализующая в своей динамике принцип доминанты, рассматривается как саморегулирующаяся система с обратной тормозной связью. Эта система состоит из связанных между собой первичных и вторичных доминантных очагов, образующихся и поддерживающихся за счет восходящих внутриполушарных и межполу­шарных потоков возбуждения. При этом в доминирующем полушарии под влиянием восходящих внутриполушарных и межполушарных, а также гу­моральных воздействий формируется стойкий очаг повышенной возбуди­мости, способный к суммированию возбуждения, обладающий известной инерционностью и оказывающий тормозящее действие на недоминирую- шее полушарие. Передача межполушарных влияний осуществляется глав­ным образом по мозолистому телу, но определенное значение имеют и эк- стракаллозальные пути. В соответствии с индуктивно-дедуктивной гипоте­зой правое полушарие осуществляет дедуктивную обработку информации, а левое — индуктивную (в правом полушарии доминируют процессы син­теза, а в левом — процессы анализа). В общем виде схема межполушарно­го взаимодействия сводится к следующей последовательности аналити­ко-синтетической деятельности полушарий большого мозга. Сначала пра­вое полушарие посредством дедуктивного метода (от общего к частному, от синтеза к анализу) оперативно оценивает ситуацию, затем левое полу­шарие на основе индуктивного метода (от частного к общему, от анализа к синтезу) вторично формирует представление об общей закономерности и разрабатывает соответствующую стратегию поведения. Результаты этого процесса передаются в противоположное полушарие в основном по систе­ме волокон мозолистого тела.

Как образно подчеркивал В. Л. Бианки, левое полушарие обладает «за­конодательной властью, а правое — исполнительной», левое полушарие определяет цели, а правое реализует их выполнение.

14.9. ОСНОВЫ ХРОНОФИЗИОЛОГИИ

Роль фактора времени в деятельности живых систем изучает область ес­тествознания — хронобиология. Фундаментальным понятием хронобио­логии является хроном — закон, или правило, времени.

Это полный объем алгоритмически предсказуемой временной структу­ры, генетически закодированной физиологической функции или системы, которая может быть синхронизирована с окружающей средой и может из­меняться в эволюции. Следовательно, хроном — это генетически обуслов­ленная, развившаяся в процессе эволюции закодированная временная структура многочастотных ритмов, периодов роста развития и зрелости, развития как функции возраста с выраженными изменениями в начальном и позднем периодах жизни человека. Частью хронобиологии является хро­нофизиология — наука о временной зависимости физиологических процес­сов. В состав хронобиологии входит и хрономедицина с разделами хронопа­тология, хронофармакология, хронотерапия.

Объектом изучения хронофизиологии являются биологические часы — механизмы отсчета времени живым организмом. Различают два рода био­логических часов: оценку астрономического времени — биологические ритмы и измерение промежутков времени — аутохронометрию. Изучение организации функций во времени, их ритмичности имеет большое тео­ретическое и практическое значение для всех сторон жизни здорового и больного человека.

14.9.1. Биологические ритмы

Древняя форма отсчета времени в живых организмах в известной мере закреплена генетически. Биологическим ритмом (биоритм) называют автоколебательный процесс в биологической системе, характеризую­щийся последовательным чередованием фаз напряжения и расслабле­ния. Биоритмология (наука, изучающая биоритмы) использует матема­тическую теорию колебаний.

Характеристику каждого биоритма можно изобразить графически в виде хронограммы. Принцип построения хронограммы суточного измене­ния частоты сердечных сокращений представлен на рис. 14.7. Как видно, хронограмма имеет синусоидальный характер. В ней различают: 1) период; 2) фазу напряжения; 3) фазу расслабления; 4) амплитуду напряжения; 5) амплитуду расслабления; 6) акрофазу; 7) размах данного биоритма.

Любая точка хронограммы (фаза) обозначает результирующий эффект противоположных физиологических механизмов, лежащих в основе обеих фаз — напряжения и расслабления. В данном примере речь идет о комп­лексах механизмов, учащающих работу сердца (возбуждение симпатиче­ских нервов, секреция катехоламинов мозговым веществом надпочечни­ков) и замедляющих работу сердца (возбуждение парасимпатического от­дела нервной системы, понижение тонуса центров симпатико-адреналовой системы и др.).

Период — это время, необходимое для завершения одного полного цик­ла ритмического процесса. Фазы напряжения и расслабления характеризуют усиление и спад функции в течение суток. Амплитуда — разница межд} максимальной и минимальной выраженностью функции в дневное (амп­литуда напряжения) и ночное (амплитуда расслабления) время. Размах — разница между максимальной и минимальной выраженностью функций i рамках всего суточного цикла. Акрофаза — время, на которое приходите» наивысшая точка данного биоритма. Если в повторных измерениях био­ритма положение акрофазы меняется, то диапазон отклонений рассматри­вается в качестве зоны блуждания фазы. При согласованности ритмов гово­рят о синхронизации, а в случае рассогласования во времени — о десинхро низации, которую нередко сопровождает патологический синдром — де синхроноз. Поддержание ритмических процессов зависит от задатчико! времени (синхронизаторов) — физических или социальных. Например, че редование света и темноты служит задатчиком суточных ритмов.

Ритмичность биологических процессов —• неотъемлемое и универсаль ное свойство живой материи на всех уровнях ее существования — от моле кулярного до организменного, популяционного, биогеоценотического Живые организмы в течение многих миллионов лет живут в условиях рит мических изменений геофизических параметров среды. Основной смыс: временной организации состоит в согласованности течения ритмически: процессов внутри организма с ритмами вне его. Биоритмы — это эволю ционно закрепленная форма адаптации, определяющая выживаемость ор ганизмов путем приспособления их к ритмически меняющимся условия» среды обитания. Закрепленность этих биоритмов обеспечила опережаю щий характер изменения функций. Это означает, что физиологически процессы начинают меняться еще до того, как произойдут соответствую щие изменения в окружающей среде. Грубое нарушение ритмических про цессов чревато опасностью развития патологии, а их прекращение несо вместимо с жизнью.

801

Рис. 14.7. Структура хронограммы на примере циркадианного ритма частоты сер­дечных сокращений (ЧСС).

На абсциссе — время суток (фаза); на ординате — ЧСС (уд/мин). 1 — временной период (сутки), 2 — фаза напряжения (день), 3 — фаза расслабления (ночь), 4 — амплитуда напря­жения, 5 — амплитуда расслабления, 6 — акрофаза, 7 — размах, 8 — зона блуждания фазы. Точки — результаты отдельных измерений. Пунктирная хронограмма и светлые точки — по­вторное измерение (остальные объяснения в тексте).

 

Классификация биологических ритмов. К настоящему времени у челове­ка и животных описано около 1000 биоритмов, что продиктовало необхо­димость их классифицировать.

По выполняемой функции биоритмы делят на физиологические — рабо­чие циклы функционирования клеток, органов и систем организма и цир- каритмы — группу из четырех биоритмов, близких к геофизическим цик­лам: суткам, сезону, месяцу и году. Их назначение — приурочивать биоло­гическую активность к благоприятному времени.

По величине периода выделяют следующие виды ритмов.

Микроритмы (от долей секунды до 30 мин): осцилляции на молекуляр­ном уровне (синтез и распад АТФ, образование молекулярных комплексов и др.), периодичность перистальтики кишечника, частота дыхания.

Ритмы средней частоты (от 30 мин до 28 ч) — ультрадианные (до 20 ч) и циркадианные (околосуточные — 20—28 ч) ритмы: чередование сна и бодрствования, суточные изменения температуры тела, работоспособно­сти, мочеобразования, артериального давления. Циркадианный ритм — основной ритм физиологических функций человека.

Мезоритмы (длительностью от 28 ч до 6—7 дней): циркасептальные рит­мы (около 7 дней); с этими ритмами связана работоспособность человека, и в практику издавна вошла традиция выходного дня в конце каждой недели.

Макроритмы (от 20 дней до года): циркануальные, или окологодовые, ритмы; в эту группу входят сезонные и околомесячные (циркасинодиче- ские) ритмы.

Мегаритмы (длительностью в десяток или многие десятки лет): этому виду колебаний подчинены некоторые инфекционные процессы (эпиде­мии); примером мегаритма может служить и волнообразное изменение физического развития людей на протяжении многих веков (чередование процессов акселерации и ретардации).

Известны многолетние биологические ритмы. Так, через 5—6 лет у че­ловека наблюдаются подъемы творческой активности, индивидуальной ре- 628

зультативности спортсменов через 2 года, у спортсменок — через год Описан трехлетний волновой процесс становления эндокринных функций у детей с 7 до 13 лет. Тот же ритм установлен для иммунных процессов i организме. Перечень подобных процессов, имеющих большой не толью теоретический, но и клинический интерес, достаточно велик (Ф.И. Кома ров, С.И. Рапопорт). Описана зависимость критерия здоровья от времен! и года рождения.