Электрические явления в коре головного мозга

Глава 11

 

ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ (ПСИХИЧЕСКАЯ) ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

 

Физиология центральной нервной системы

 

Физиология коры полушарий большого мозга

 

Большой или конечный, мозг является одним из сложных органов чело­века. Функции этого отдела ЦНС значительно отличаются от функций ствола и спинного мозга. Они составляют основу физиологии высшей нервной деятельности. Под высшей нервной деятельностью И.П. Павлов подразумевал поведение, деятельность, направленную на приспособляемость организма к изменяющимся условиям внешней средой, на равновесие с окружающей средой.

Роль отдельных областей коры большого мозга впервые была изучена в 1870 г. немецкими учеными Г. Фричем и Е. Гитцигом. Установ­лено, что разные участки коры ведают определенными функциями. Было создано учение о локализации функций в коре большого мозга. Отечест­венными авторами в это учение было внесено много новых данных. Так, например, киевский анатом В.А. Бец в 1874 г. доказал, что каждый участок коры отличается по строению от других участков мозга. Этим было поло­жено начало учению о разнокачественности коры головного мозга. И.П. Павлов рассматривал кору полушарий большого мозга как сплошную воспринимающую поверхность, как совокупность корковых концов анали­заторов. Он доказал, что корковый конец анализатора - это не какая-либо строго очерченная зона. В коре большого мозга различают ядро и рассеян­ные элементы. Ядро - это место концентрации нейронов коры, составляю­щих точную проекцию всех элементов определенного рецептора, где про­исходит высший анализ, синтез и интеграция функций. Рассеянные эле­менты могут располагаться как по периферии ядра, так и на значительном расстоянии от него. В них совершаются более простые анализ и синтез. Наличие рассеянных элементов при разрушении (повреждении) ядра от­части позволяет компенсировать нарушенную функцию.

По наиболее распространенной классификации К. Бродмана в коре выделено 52 клеточных поля, каждое из которых имеет свой порядковый номер (1,2,3...52).

В зависимости от функциональных особенностей в коре выделяют моторные (двигательные), сенсорные (чувствительные) и ассоциативные зоны, осуществляющие связи между различными зонами коры (рис № 147, 149, 172). Нейтраль­ные (немые) зоны в коре, как правило, отсутствуют.

Рассмотрим некоторые, наиболее важные функциональные зоны ко­ры.

А. Моторные зоны.

1) Моторная (двигательная) зона коры представлена в передней цен­тральной (предцентральной) извилине лобной доли и парацентральной дольке. При неполном повреждении предцентральной извилины наблюда­ются парезы (ослабление движений) скелетной мускулатуры на противо­положной стороне, при полном повреждении - параличи (отсутствие дви­жений), а при раздражении - разнообразные сокращения скелетных мышц.

Б. Сенсорные зоны.

2) Зона кожной чувствительности (тактильной, болевой и темпе­ратурной) представлена в задней центральной (постцентральной) из­вилине теменной доли. При неполном повреждении постцентральной из­вилины возникают нарушения кожной чувствительности на противопо­ложной стороне тела, при двустороннем полном повреждении - анестезия (полная потеря чувствительности).

3) Мышечно-суставная (проприоцептивная) чувствительность про­ецируется в переднюю (предцентральную) и заднюю (постцентральную) центральные извилины.

4) Зрительная зона (ядро зрительного анализатора) находится в заты­лочной доле по краям шпорной борозды. При поражении затылочной доли наступает полная корковая слепота.

5) Слуховая зона (ядро слухового анализатора) локализуется в верх­ней височной извилине (поперечные височные извилины, или извилины Р. Гешля) в глубине латеральной борозды. Сюда поступает информация от рецепторов улитки внутреннего уха.

6) Вкусовая зона расположена в лимбической системе (парагиппо-кампальной извилине и крючке). Эта область получает им пульсацию от вкусовых рецепторов слизистой оболочки полости рта и языка.

7) Обонятельная зона расположена также в лимбической системе (парагиппокампальной извилине и крючке). Сюда поступают импульсы от обонятельных рецепторов слизистой оболочки полости носа.

В. Зоны речи.

В коре имеется несколько зон, ведающих функцией речи.

8) Моторный центр речи (центр П. Брока) находится в лобной доле левого полушария - у "правшей", в лобной доле правого - у "левшей".

9) Сенсорный центр речи (центр К. Вернике) расположен в височной доле.

10) 3она, обеспечивающая восприятие письменной (зрительной) речи, находится в угловой извилине нижней теменной дольки.

Г. Ассоциативные зоны расположены в теменных, лобных и других долях коры. Они осуществляют связь между различными областями коры, объединяя все поступающие импульсы в целостные акты научения (чте­ние, речь, письмо), логического мышления, памяти и обеспечивая возмож­ность целесообразной реакции поведения. При нарушении ассоциативных зон появляется агнозия (греч. а - отрицание, gnosis - знание, познание) - неспособность узнавать предметы и апраксия (греч. apraxia - бездействие) - неспособность производить заученные движения.

Долгое время считалось, что левое полушарие (у "правшей") является доминантным (лат. dominans - господствующий), а правое - подчиненным. К настоящему времени имеются данные о функциональной асимметрии полушарий, под которой понимают такое неравенство, при котором в от­ношении одних функций главным является левое, а в отношении других - правое полушарие. Установлено, что левое полушарие ответственно за речевые функции, логическое и математическое мышление, за формирова­ние положительных эмоций. Правое полушарие отвечает за формирование музыкальных, художественных и других способностей, отрицательных эмоций (печаль, страх и т.д.).

Электрические явления в коре головного мозга

 

Коре большого мозга свойственна постоянная электрическая активность. Если к поверхности коры или к коже головы приложить два электрода и соединить их с усилителем, то можно записать колебания электрических потенциалов различной формы, амплитуды и частоты. За­пись этих колебаний (биопотенциалов) непосредственно от коры называ­ется электрокортикограммой, от кожи головы - электроэнцефалограммой, а сам метод исследования - электроэнцефалографией. Впервые электроэн­цефалограмма (ЭЭГ) была зарегистрирована у животных в 1913 году вра­чом В.В. Правдич-Неминским, у человека - в 1929 году врачом Г. Бергером.

Биоэлектрическую активность головного мозга в функциональном отношении делят на 2 основных вида:

1) спонтанную (фоновую) активность;

2) вызванные потенциалы - ответы на фоне спонтанной активности.

Под спонтанной активностью понимают те ритмы, которые регистри­руются в покое. Предполагают, что спонтанные волны ЭЭГ являются постсинаптическими потенциалами возбуждения и торможения, преиму­щественно дендритного (75%) и аксосоматического происхождения (25%). Задающим ритм структурами большинство авторов считает гиппокамп, таламус и ретикулярную формацию, так как стоит только отделить кору от этих образований, как ритм коры исчезает. Физиологический смысл ритма заключается в том, что, если бы нейроны все время работали, они быстро бы истощились.

Различают 4 основных типа ритмов ЭЭГ.

1) Альфа-ритм - это ритмические колебания потенциалов синусо­идальной формы с частотой 8-13 в секунду и амплитудой 20-80 мкВ (мик­ровольт). Регистрируется в условиях покоя при закрытых глазах. Лучше выражен в затылочной области; у слепых людей альфа-ритм может отсут­ствовать.

2) Бета-ритм - это потенциалы с частотой колебаний от 14 до 35 в секунду и более низкой амплитудой от 10 до 30 мкВ. Более выражен в лобных долях.

3) Тета-ритм - потенциалы с частотой колебаний от 4 до 7 в секунду и высокой амплитудой - 100-150 мкВ. Наблюдается во время неглубокого сна, при гипоксии, неглубоком наркозе.

4) Дельта-ритм - самые медленные волны. Имеет частоту колеба­ний потенциалов 0,5-3 в секунду, амплитуду 250-300 мкВ (до 1000 мкВ). Наблюдается в состоянии глубокого сна, наркоза, вокруг очага опухоли (локальные дельта-волны с большой амплитудой - дельта-фокус).

Электроэнцефалография широко используется в клинической практи­ке для наблюдения за состоянием головного мозга во время больших операций, а также для диагностики ряда заболеваний (эпилепсия, опухоли головного мозга и др.).

Сигнальные системы

 

В формировании качественных особенностей высшей нервной деятельности человека существенную роль сыграли предпосылки, имеющиеся в высшей нервной деятельности животных. У животных могут вырабатываться условные рефлексы не только на простой, но и на комплексный раздражитель; они могут дифференцировать один комплексный раздражитель от другого, образовывать цепи условных рефлексов, условные рефлексы высшего порядка и, наконец, способны, хотя и к примитивному, обобщению условных сигналов.

Переход к высшей нервной деятельности человека — это качественный скачок, совершившийся в социальных условиях.

Сигнальные системы. Различают первую и вторую сигнальные системы коры головного мозга.

Первая сигнальная система обеспечивает восприятие конкретных раздражителей (звук, химические и физичес­кие факторы и др.) внешней среды, их анализ и синтез ко­рой головного мозга. Она свойственна как человеку, так и животному.   Деятельность этой системы проявляется в условных рефлексах, формирующихся на любые раздражения внешней среды (свет, звук и др.), за исключением слова. Следовательно, условные рефлексы первой сигнальной системы возникаю; в результате непосредственного контакта животных и человека с разнообразными конкретными раздражителями внешней среды. У человека, живущего в определенных социальных условиях, первая сигнальная система имеет социальную окраску.

Условные рефлексы первой сигнальной системы образуются в результате деятельности клеток коры головного мозга, кроме лобной области и области мозгового конца речедвигательного анализатора.

В первой сигнальной системе действительность воспринимается непосредственно, в чувственно-конкретных образах. Вследствие этого за счет деятельности первой сигнальной системы у животных и человека возможно осуществление предметного конкретного мышления.

На определенном этапе по И.П. Павлову «... в развивающемся животном мире на фазе человека произошла чрезвычайная прибавка и механизмом нервной деятельности».

Вторая сигнальная система возникла в процессе трудо­вой деятельности, общественных отношений и формирова­ния нервных функций мозга: восприятия и произношения слов, мимики, жестов, их понимания. При этом словесная сигнализация, речь, язык являются главнейшими средства­ми отношений между людьми. Таким образом, вторая сиг­нальная система играет важную роль в обучении человека. Изменение социальной среды влечет за собой и изменения в формировании второй сигнальной системы. Труд и речь способствовали развитию рук, головного мозга и органов чувств.

Деятельность второй сигнальной системы проявляется в речевых условных рефлексах. Эти рефлексы особенно и отвлеченно сигнализируют человеку об окружающей действительности. Мы можем в данный момент не видеть какой-то предмет, но достаточно его словесного обозначения, чтобы мы ясно себе его представили. Слово является «сигналом сигналов»

Речевые рефлексы второй сигнальной системы формируются благодаря активности нейронов лобных областей и области речедвигательного анализатора. Периферический отдел этого анализатора представлены рецепторами, которые расположены в словопроизносящих органах (рецепторы гортани, мягкого неба и др.). От рецепторов импульсы поступают по соответствующим кофферентным путям в мозговой отдел речедвигательного анализатора, представляющий собой сложную структуру, которая включает несколько зон коры головного мозга.

Образование условного рефлекса на основе речевой деятельности является качественной особенностью высшей нервной деятельности человека. Со второй сигнальной системой теснейшим образом связана особенность ВНДЧ способность к отвлечению и обобщению.

Сигнальное значение слова связано не с простым звукосочетанием, а с его смысловым содержанием. У собаки, например можно выработать условный рефлекс на слова «сидеть», «дай лапу» и т.д. Однако у животного в этом случае образование условного рефлекса связано не со смысловым содержанием слова, а с определенным звукосочетанием. Для собаки слово-это комплексный звуковой условный раздражитель. Можно подобрать слова, имеющие сходное звукосочетания, на которые собака будет отвечать одинаковой реакцией, хотя смысл сигнала будет разный.

Таким образом, животные и человек рождаются только с безусловными рефлексами. В процессе роста и развития происходит формирование, условнорефлекторных связей первой сигнальной системы, единственной у животных. У человека в дальнейшем на базе первой сигнальной системы постепенно формируются связи второй сигнальной системы, когда ребенок начинает говорить и познавать окружающую действительность.

Между первой и второй сигнальными системами существуют тесные функциональные взаимосвязи. В физиологических условиях вторая сигнальная система несколько притормаживает активность первой сигнальной системы. С появлением второй сигнальной системы вводится новый принцип нервной дыхательности — отвлечение и обобщение бесчисленных сигналов, поступающих в мозг. Этот принцип обусловливает безграничную ориентировку человека в окружающем мире. Вторая сигнальная система форм поведения человека в общеприродной и социальной среде. Однако вторая сигнальная система правильно отражает внешний объективный мир только в том случае, если постоянно сохраняется ее согласованное взаимодействие с первой сигнальной системой.