Сознание и мозг По материалам программы «Очевидное-невероятное»
Возникновение сознания — одна из величайших тайн природы, над разрешением которой не одно тысячелетие бьются физики и писатели, философы и священнослужители, медики и психологи. В последние годы накопление знаний о работе мозга происходит очень быстро. Поэтому наука вплотную подошла к решению загадки сознания. Каков же современный взгляд на соотношение сознания и процессов, происходящих в мозге? Ответить на этот не только естественно-научный, но и философский вопрос в передаче „Очевидное-невероятное" попытался член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, руководитель лаборатории высшей нервной деятельности человека Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Алексей Михайлович Иваницкий.
Сознание человека — есть, по существу, его жизнь, состоящая из бесконечной смены впечатлений, мыслей и воспоминаний. Загадка нашего мозга многопланова и затрагивает интересы многих наук, исследующих тайны бытия. Один из главных вопросов — как сознание связано с мозгом. Данная проблема находится на стыке естественно-научного и гуманитарного знания, поскольку сознание возникает на основе происходящих в мозге процессов, но его содержание в значительной мере определяется социальным опытом. Решение этой головоломки могло бы перекинуть мост между двумя основными видами научного познания и способствовать созданию единой картины мироздания, органично включающей человека с его духовным миром. Вероятно, такова высшая цель науки, достижение которой необходимо для удовлетворения присущего человеку стремления к всеобъёмлющему знанию. Но велико и практическое значение данной проблемы для медицины, образования, организации труда и отдыха.
Интерес к взаимосвязям сознания и мозга возник давно. Для русской физиологии начиная со времен И.М. Сеченова и И.П. Павлова он в известной мере традиционен. Однако долгое время решение столь сложной проблемы считалось делом отдалённого будущего. Понимание того, что исследование проблемы сознания — насущная задача сегодняшнего дня, пришло к физиологам сравнительно недавно: быстрый прогресс науки о мозге вывел данную тему на первые страницы журналов по нейронаукам. Возникла даже, по образному выражению английского ученого Джона Тейлора, „гонка за сознанием". Прорыв в данной области был во многом связан с появлением методов „изображения живого мозга", таких как позитронно-эмиссионная томография, функциональный магнитный резонанс и многоканальная запись электрических и магнитных полей мозга. Новейшие приборы позволили увидеть на экране дисплея, какие зоны активизируются при выполнении различных задач, требующих умственного напряжения, а также с большой точностью определять локализацию поражения при заболеваниях нервной системы. Учёные обрели возможность получать соответствующие изображения в виде красочных карт мозга.
С философской точки зрения, можно задаться вопросом, насколько правомерно вообще пытаться объяснить движением нервных импульсов то, что мы воспринимаем как цвет или звук. Ощущение — сугубо личное чувство, „внутренний театр" каждого из нас, и задача науки о мозге — понять, какие нервные процессы приводят к возникновению субъективного образа. В то же время загадка человеческой психики по своей методологической сложности не уникальна и стоит в ряду других тайн природы. По существу, возникновение нового качества происходит на каждом этапе принципиального усложнения природных процессов. Примером качественного перехода, сопоставимого по сложности с возникновением сознания, американские учёные Ф. Крик и К. Кох считают зарождение жизни в результате действия цепочек ДНК и ферментных белков. Присущие живым объектам свойства не вытекают непосредственно из физико-химических свойств каждой из этих молекул. Такой пример кажется особенно убедительным в устах Ф. Крика, одного из первооткрывателей генетического кода.
Опыт научного познания показывает, что сложное явление, как правило, не возникает из ничего, а развивается в процессе эволюции из более простых форм. То же в полной мере относится и к субъективным переживаниям. Они проходят путь от элементарных проявлений, таких как ощущения и эмоции, к сознанию высшего порядка, связанному с абстрактным мышлением и речью. Если исходить из данных соображений, существует несколько подходов к изучению сознания, которые, однако, не исключают, а взаимно дополняют друг друга, объясняя феномены разной степени сложности. При этом некоторые базисные принципы организации нервных процессов, обнаруженные на ранних этапах эволюции психики, постепенно приобретают более сложные формы для обеспечения их высших проявлений. Возврат возбуждения и механизм ощущений
Первый подход к пониманию принципов природы психики основан на идее, что субъективный опыт возникает в результате определённой организации происходящих в мозге процессов и сопоставления в зонах коры новой информации с той, которая извлечена из памяти. Сведения о внешних событиях как бы проецируются на индивидуальный опыт субъекта. Это возникает в результате кольцевого движения возбуждения, которое после дополнительной обработки в других структурах мозга возвращается к местам первоначальных проекций. Впервые такая гипотеза была выдвинута нами в 1970-х гг. в результате исследований мозговых механизмов ощущений. В настоящее время её разделяют многие специалисты.
Как уже сказано, данная гипотеза была основана на наших исследованиях механизма ощущений. Мы изучали вызванные потенциалы (ВП) мозга, то есть его электрическую реакцию на вновь поступивший сигнал. ВП представляет собой сложное по форме колебание, состоящее из ряда последовательных компонентов, и необходимо было понять, какие информационные процессы мозга они отражают. Анализ данных привёл к выводу, что ранние волны ВП связаны с поступлением импульсов в кору по сенсорным путям от органов чувств. Они отражают физические параметры стимула. Поздние волны, вызванные передачей возбуждения от мотивационных центров, характеризуют значимость сигнала. Далее возник вопрос, как данные информационные процессы соотносятся с субъективным опытом. Я обратился к директору Института психологии РАН — в те годы этот пост занимал член-корреспондент АН СССР Б.Ф. Ломов. Его ответ был неожиданным и интересным. Он сказал, что в психологии есть теория, близкая по своим положениям к нашим взглядам. Речь шла о теории обнаружения сигнала, рассматривающей восприятие как результат взаимодействия сенсорного и мотивационного факторов, которые называются, соответственно, показателем сенсорной чувствительности и критерием решения. Интересно, что данный подход позаимствован психологией из техники, в частности, из принципа устройства радаров, состоящих из чувствительного приёмника и системы опознавания сигнала.
В ходе дальнейших исследований предстояло сопоставить в одном эксперименте две концепции: физиологическую и психологическую. Трудность заключалась в том, что теория обнаружения работает в области слабых сигналов, близких к порогу, так как вычисления соответствующих индексов восприятия основано на соотношении правильных и ошибочных реакций. В то же время запись ВП с его ранними волнами требует достаточно интенсивных раздражителей. Было принято решение использовать не абсолютный, а дифференциальный порог. Участник эксперимента должен был различить интенсивность двух близких по силе раздражителей (в одной серии — зрительных, в другой — кожных), при этом записывались ВП мозга на предъявляемые стимулы. Для получения количественных параметров ощущений были использованы методы теории обнаружения сигнала с вычислением двух упомянутых показателей. Затем была получена корреляция между физиологическими и психологическими показателями, причём результаты, в принципе, оказались сходными для зрения и кожного чувства. Как и ожидалось, было установлено соответствие ранних волн ВП с сенсорным фактором психофизики, а поздних — с критерием решения. Несколько неожиданной и поэтому наиболее интересной оказалась взаимосвязь промежуточных волн ВП проекционной коры (куда поступают импульсы от органов чувств) с обоими индексами восприятия, то есть и с показателем сенсорной чувствительности, и с критерием решения. Такая двойная корреляция отражает синтез информации о физических и сигнальных свойствах стимула на нейронах проекционной коры. Эти волны возникали в ВП через 150–180 мс после стимула.
Принципиально важно, что это время достаточно точно совпало со скоростью возникновения ощущений, полученных ранее в ходе психофизических экспериментов. Ещё в 20-30-е гг. прошлого века было установлено, что ощущения появляются только через 100–150 мс после предъявления стимула. При этом использовались методы, основанные, главным образом, на феномене „обратной маскировки". Суть его такова: если после одного слабого стимула через короткий интервал следует второй, более сильный, первый не воспринимается. Постепенно увеличивая промежуток времени между обоими сигналами, можно вычислить момент, когда маскирующий эффект исчезает, так как успевает сформироваться ощущение первого раздражителя. Было установлено, что ощущение появляется примерно через 150 мс после воздействия стимула. Наиболее достоверные данные были, однако, получены, когда в качестве маскирующего сигнала была использована прямая стимуляция коры коротким магнитным импульсом, который прикладывался к коже головы непосредственно над соответствующей областью коры мозга — полученные результаты практически совпали с приведёнными выше. Важно, что магнитный импульс вызывал маскирующий эффект только в том случае, если он воздействовал на затылочную кору, проекционную для зрительных стимулов, то есть только там, где наблюдалась описанная выше двойная корреляция волн ВП с показателями восприятия. Интервал в 150 мс называется „психологическим рефрактерным периодом", и психическое переживание не может быть короче его. Интересно сравнить приведённые показатели с данными физиологии о продолжительности обработки информации на одиночный стимул в зрительной коре, которая составляет около 200 мс (И.А. Шеелев).
Синтез информации о физических и сигнальных свойствах стимула на нейронах зрительной коры приводит к возникновению ощущения, которое затем опознаётся, категоризируется при участии лобной коры Синтез информации о физических и сигнальных свойствах стимула на нейронах зрительной коры приводит к возникновению ощущения, которое затем опознаётся, категоризируется при участии лобной коры. Ощущения возникают в результате циклического движения нервных импульсов и синтеза в проекционной коре сенсорной информации со сведениями, извлекаемыми из памяти. Числа в рамках — миллисекунды после предъявления стимула. На основе данных о физиологическом механизме волн вызванного потенциала и их связи с отделами мозга нами был описан процесс, обеспечивающий синтез информации. Он включает кольцевое движение возбуждения по отделам мозга. Из проекционной коры, получающей сигналы от органов чувств, возбуждение поступает в ассоциативную кору (нижневисочную для зрительных стимулов), где сведения сравниваются с эталоном и опознаются. Затем возбуждение переходит на энторинальную кору, находящуюся на внутренней поверхности височной доли полушарий и имеющую отношение к памяти. Там определяется значимость сигнала, его отношение к той или иной потребности организма. Потом импульсы возбуждения перемещаются в мотивационные центры промежуточного мозга, откуда вновь возвращаются по системе диффузных проекций в кору, в том числе и в зоны первичной проекции. Через 100 мс также возникают связи между проекционной и лобной корой. Такой цикл, продолжительность которого составляет около 150 мс, получил название „круг ощущений". Суть его в том, что он обеспечивает сравнение сенсорного сигнала со сведениями, извлечёнными из памяти, включая данные о значимости полученной информации, что предположительно и лежит в основе перехода физиологического процесса на уровень психического, субъективного переживания. В результате возникшее ощущение не только точно передаёт физические характеристики стимула, но и эмоционально окрашено. Вышеприведённая концепция получила название гипотезы информационного синтеза.
На картах мозга цветом обозначены области коры, в зависимости от нормированного числа подходящих к ним связей На картах мозга цветом обозначены области коры, в зависимости от нормированного числа подходящих к ним связей. При образном мышлении фокусы расположены в теменно-височной, а при вербальном — в лобной коре. Центр восприятия речи в левой височной коре (зона Вернике) задействован в обоих случаях. В последующие годы её подтвердили результаты многих исследований, в том числе данные о топографии отделов мозга, входящих в „круг ощущений", и использование самой идеи возврата возбуждения для объяснения механизмов сознания. Среди наиболее значимых можно назвать работы нобелевского лауреата Дж. Эдельмана, который использовал термин „повторный вход (re-entering)", обозначающий не обратную связь, под которой обычно понимают сигнал коррекции, а поступление дополнительной информации, полученной в результате опроса структур мозга, связанных с функцией памяти и мотивацией.
Помимо информационного синтеза возврат возбуждения по диффузным проекциям обеспечивает и интеграцию отдельных признаков стимула в единый образ. Исследования последних лет показали, что при этом важную роль играет ритм электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с частотой около 40 Гц. Именно синхронизация биопотенциалов мозга на определённом ритме создаёт условия для объединения нейросетей в единую систему, что необходимо для поддержания сознания.
Ощущение относится к достаточно простым психическим феноменам, которые некоторые учёные относят к так называемому первичному сознанию, куда можно отнести и эмоции, в исследование которых выдающийся вклад внес П.В. Симонов. Он впервые предложил формулу, согласно которой сила эмоции Э пропорциональна потребности П, умноженной на разность между сведениями, имеющимися у индивидуума, и теми, что необходимы ему для удовлетворения данной потребности:
Э = П (Инф. налич. — Инф. необх.)
Из этой формулы следует, что эмоции, так же как и ощущения, возникают в результате сравнения двух информационных потоков. Здесь действует, таким образом, некоторая универсальная закономерность.
Интерес представляет вопрос, как в ходе эволюции могла возникнуть система возврата возбуждения и сравнения двух информационных потоков. В соответствии с концепцией Н. Хамфри психическое появилось в результате действия ответвлений отходящих от коры двигательных волокон к направляющимся к коре чувствительным путям, что сделало возможным направленную регуляцию поступающей к коре информации. В более простых системах такой процесс мог происходить на периферии, однако постепенно развились внутрикорковые способы фильтрации исполнительными центрами наиболее значимой для определения поведения информации, которые могли действовать и в отсутствие моторных команд. Н. Хамфри назвал такой механизм „чувственной петлёй" (sentient loop), что даже терминологически близко к нашему „кругу ощущений".
Говоря о механизмах ощущений, уместно вспомнить слова, сказанные некогда И. Гёте: „Если бы я не носил в себе весь мир, я был бы слепцом со здоровыми глазами". Сознание и речь. Мышление. Лобная кора
Более сложные психические феномены, в первую очередь связанные с появлением речи, относят к сознанию высшего порядка. По мнению П.В. Симонова, оно возникло в результате общения между людьми. Данный процесс также связан со специализацией полушарий. Интересное мнение высказал М. Корбаллис: он считает, что речь развилась из необходимости в передаче достаточно сложной информации, причём сначала на уровне обмена жестами. Лишь потом, когда передние конечности оказались заняты орудиями труда, движения рук стали соединяться с голосовыми сигналами, которые постепенно превратились в главное средство общения. Поскольку голосовые центры у многих животных расположены слева, корковые центры речи возникли также в левом полушарии. Одновременно изменились и функции зоны Брока — двигательного центра речи, находящегося у человека в левой лобной области. Аналогичные корковые зоны у обезьян имеются в обоих полушариях, но их функция несколько иная: там находятся „зеркальные нейроны", которые управляют действиями, повторяющими движения другой особи („обезьянничанием"). Любопытно, что и у маленьких детей речевые двигательные центры также двусторонни, и повреждение одного из них не приводит к потере речи, как это бывает у взрослых. Говоря о механизмах высших психических функций, особенно мышления, необходимо сказать и о работах Н.П. Бехтеревой и её школы.
ПСИХИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ Психическая функция возникает на основе синтеза трёх видов информации: исходящей из внешней среды (сенсорной), извлекаемой из памяти и приходящей из центров мотивации. Первая определяет связь сознания с внешним миром, вторая связывает настоящее и прошлое, включая личный опыт субъекта, и обеспечивает конитинуум сознания. Третья посылка связывает реальную ситуацию с удовлетворением определённой потребности, что придаёт сознанию жизненный смысл и лежит в основе понимания, которого нет у компьютера.
Корковые связи в двух поддиапазонах частот бета-ритма при решении пространственной (слева) и вербальной (справа) задачи Корковые связи в двух поддиапазонах частот бета-ритма при решении пространственной (слева) и вербальной (справа) задачи. В первом случае исследуемый должен был определить, одинаковы или зеркально симметричны две показанные ему фигуры, во втором — найти слово, относящееся к иной смысловой категории, чем три остальных. Связи показаны по мере их появления в процессе решения задачи, в соответствии с приведённой временной шкалой. Последние годы прошлого века, объявленные „десятилетием мозга", ознаменовались быстрым накоплением знаний о принципах корковой организации психических функций. С помощью „изображений живого мозга" было установлено, что определённые поля коры отвечают за отдельные когнитивные, мыслительные операции. Однако высшие психические функции возникают в результате объединения специализированных полей за счёт корковых связей.
В исследовании связей — центральной проблемы мозговой интеграции — особенно плодотворной оказалась выдвинутая российской нейрофизиологической школой идея, что нервная связь образуется на основе согласования ритмов работы нейронных ансамблей, расположенных в разных отделах коры, что напоминает явление резонанса. При этом нервные импульсы от одной группы нейронов постоянно подходят к другой в повышенной фазе её возбудимости, то есть возникает явление, до известной степени сходное с „зелёной волной" при движении транспорта. Исследования М.Н. Ливанова и В.С. Русинова установили, что показателем связи является синхронизация ритмов ЭЭГ, включая и отдельные составляющие её спектра.
В наших работах по изучению мышления с применением нового метода картирования корковых связей впервые был описан рисунок связей, типичный для разных видов мышления. Испытуемому на экране монитора предлагались задания на образное, пространственное и абстрактно-вербальное мышление, о готовом ответе он сообщал словесно или движением джойстика. При этом проводилась многоканальная запись ЭЭГ в период между постановкой задачи и её решением.
В результате исследований было установлено, что симметричный в состоянии покоя рисунок связей при решении задачи изменяется: связи начинают сходиться к определённым полям коры, которые были обозначены как фокусы взаимодействия. При этом их топография различается в зависимости от вида мыслительной деятельности. Так, при образном мышлении (допустим, следует определить, какие эмоции выражают лица на фотографиях) фокусы локализовались в теменно-височной коре. При абстрактно-вербальном мышлении (решении анаграмм или категоризации слов) они располагаются в лобной коре. При пространственном мышлении, включающем элементы как образного, так и абстрактного мышления, связи сходились к теменной и лобной коре. Было установлено также, что информация поступает к фокусам из различных отделов коры, имеющих свою специализацию, по связям, которые поддерживаются на разных частотах. В синтезе важную роль играет определённая мотивационная составляющая, так же как и при возникновении ощущений.
Структуры мозга, связанные с функцией памяти Структуры мозга, связанные с функцией памяти В фокусе, нейронные группы которого соединены жёсткими связями, происходит синтез поступающих сведений, вследствие чего, вероятно, и принимается решение. В этих работах идея информационного синтеза была распространена и на мышление, так как оказалось, что принцип организации нервных процессов при ощущении и мышлении в известной степени сходен. Различие заключается в том, что в первом случае происходит сопоставление двух потоков информации, а во втором — нескольких. Кроме того, центры синтеза при мышлении находятся не в проекционной, как при возникновении ощущений, а в ассоциативной коре. Интересно, что при решении любых задач, даже не требующих словесного ответа, на последнем этапе мыслительного процесса фокусы возникают в левой височной области, где расположен центр восприятия речи (так называемая зона Вернике), что говорит о том, что вербализация — важный компонент человеческого мышления. Итак, психическое восприятие возникает на основе определённой организации нервных процессов, в ходе которых происходит возврат возбуждения к местам первоначальных проекций. При более сложных функциях в этом процессе участвуют отделы лобной коры.
Такой вывод нашёл подтверждение и в наших исследованиях коркового механизма вербальных ассоциаций, проведённых совместно с лабораторией М. Познера в США. Испытуемый должен был подобрать глагол, ассоциирующийся с предложенным существительным (например, молоток — ударить). Поскольку такой поиск занимал менее одной секунды, нами был разработан метод, временное разрешение которого составляло 100 мс, т. е. было близко к длительности отдельных мыслительных операций. При поиске ассоциаций сначала возникала диффузная система связей, которая захватывала достаточно обширные области коры, затем образовывались более специализированные связи между левой и правой лобной корой. Потом возникали мощные связи между лобной и левой височно-теменной корой. Височная кора, таким образом, активировалась дважды: в первые 100–150 мс после предъявления слова и затем в интервале 185–460 мс. Семантика, то есть значение слова, определяется главным образом в лобной, а не в височной коре. В то же время для определения смысла предложения — элементарной единицы вербального мышления — необходимо взаимодействие лобной коры с зоной, расположенной в левой височной коре Вернике, поражение которой приводит к нарушению понимания речи. Запоминание последовательности событий. Декларативная память и гиппокамп. Избирательное внимание
Важным свойством сознания представляется способность удерживать в голове последовательность происходивших событий и произвольно извлекать их из недр памяти. Французский философ Анри Бергсон (1859–1944) называл данное свойство „памятью души", в отличие от „памяти тела", ответственной за двигательные и другие навыки. Современная терминология именует их, соответственно, декларативной и процедурной памятью.
ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ ВНИМАНИЯ КАК БЛОКАДА ЗАПОМИНАНИЯ НЕЗНАЧИМЫХ СЛОВМеханизм избирательного внимания к словесным сигналам Механизм избирательного внимания к словесным сигналам. При необходимости запоминать все слова — будь то прочитанные или услышанные — вызванные потенциалы различаются в поздней части ответа, относящейся к когнитивным компонентам ВП. Сдвиг отрезка вызванного потенциала в сторону позитивности при запоминании нужных слов (красная заливка) и в сторону негативности при торможении запоминания ненужных слов (синяя заливка). Последние десятилетия ознаменовались прорывом в исследовании их мозговых механизмов. Считается, что долговременная память связана с ассоциативной корой. В адресации памятных следов в определённые участки коры важную роль играют медиальные отделы височной области полушарий, включающие энторинальную кору и гиппокамп (он представляет собой изогнутую полоску нейронов, напоминающую по форме морского конька, откуда и название). Вышеназванные образования имеют обширные связи как между собой, так и с проекционными (теми, куда приходят сигналы от органов чувств) и ассоциативными отделами коры. При запоминании они направляют сигнал в ассоциативную кору для длительного удержания в памяти, а при необходимости вспомнить — указывают адрес, где хранится связанная с поступившим сигналом информация. Приведём простой пример. Долговременная память соответствует книгохранилищу в библиотеке, а гиппокампальный комплекс можно сравнить с каталогом, который показывает, где хранится нужная книга. Различие между двумя структурами гиппокампального комплекса заключается в том, что энторинальная кора участвует в сохранении сведений вне их связи с контекстом (процедурная, а для более сложных сигналов — семантическая память), а гиппокамп важен для декларативной памяти. Для пояснения различия между видами памяти можно привести такой пример. Предположим, что вы встречаете человека, лицо которого вам знакомо, но вы не можете понять, кто он, — это узнавание, или семантическая память. Если же вы помните, кто этот человек и при каких обстоятельствах вы познакомились, речь идёт о вспоминании, о декларативной памяти. Оба вида памяти имеют определённое электрофизиологическое выражение в рисунке ВП в виде позитивного сдвига его поздних „когнитивных" волн с латентностью около 400 мс для семантической и 500–700 мс для декларативной памяти, что было доказано, в частности, с помощью прямого отведения ВП от гиппокампальных структур через вживлённые электроды. Повреждение гиппокампа приводит к нарушению декларативной памяти. Такие больные могут достаточно хорошо усваивать новые сведения, в том числе язык, приобретать сложные двигательные навыки, успешно учиться в школе и иметь высокий интеллектуальный коэффициент. В то же время они беспомощны в повседневной жизни, так как не помнят последовательности событий, не ориентируются во времени, не могут составить плана на будущее. Англоязычные авторы говорят при этом о нарушении двух свойств: belongings (принадлежности) и appointments (приурочения события ко времени). Интересно, что данное заболевание проявляется только с 5-6-летнего возраста, то есть с того момента, когда здоровый человек начинает себя помнить.
В сохранении в памяти последовательности событий важную роль наряду с гиппокампом играет лобная кора. В ней можно выделить три группы нейронов: одни реагируют на действующий сигнал, другие сохраняют его след до того момента, когда необходимо дать поведенческий ответ, и, наконец, третьи включают ответную реакцию. Нейроны разряжаются последовательно и как бы передают эстафету от одной группы к другой. Можно заключить, что „память души", та самая, которую писатель Д. Гранин сравнил с прочитанной книгой, которую можно листать, останавливаясь на нужной странице, обеспечивается взаимодействием лобной коры и гиппокампа.
Сознание тесно связано с вниманием: осознается только то, на что обращается внимание. Наши исследования показали, что память играет важную роль в механизмах избирательного восприятия словесных сигналов, когда человек должен реагировать лишь на определённые слова, выделяя их из массы других. Такая ситуация возникает, например, когда человек читает книгу при включённом радио. Сложность заключается в том, что слово всегда имеет определённую значимость, несёт смысловую нагрузку. В нашей работе использовалась запись ВП мозга на слова, одновременно появлявшиеся на экране монитора и звучавшие через компьютерные колонки. Задача испытуемого состояла в том, чтобы запомнить как можно больше слов, поступавших по одному из каналов, игнорируя другие. В следующей серии экспериментов нужно было определить, означает слово абстрактное или конкретное понятие. Как уже говорилось, запоминание и извлечение из памяти вербальной информации имеет определённое электрофизиологическое выражение в „когнитивных" компонентах ВП с латентностью от 400 до 700 мс. Было установлено, что ВП на значимый раздражитель характеризовался позитивным сдвигом, в то время как в ответ на игнорируемый сигнал имел место негативный сдвиг потенциала, то есть сдвиг, обратный по полярности тому, который возникает при запоминании, что свидетельствует об активном торможении процессов запоминания. Судя по всему, избирательность внимания обеспечивается за счёт того, что ненужная информация хотя и воспринимается (так как сохранены компоненты ВП, ответственные за данный процесс; человек также может узнать это слово, если ему показать список слов, которые он должен был проигнорировать), но затем передача сведений на структуры гиппокампа блокируется. Преимущества такой организации вербального внимания в том, что человек может отреагировать на неожиданный сигнал, если потребует изменившаяся ситуация (в нашем примере — важное сообщение по радио). В обычных же условиях лишняя информация просто не сохраняется в сознании.
Таким образом, мысль о важной роли памяти в возникновении субъективного опыта получает в исследованиях внимания дополнительное подтверждение. Полученные результаты дают основание с новых позиций подойти к пониманию природы некоторых детских и старческих болезней. К первым относится синдром двигательной гиперактивности и дефицита внимания у детей школьного возраста, ко вторым — нарушения памяти при болезни Альцгеймера и церебральном атеросклерозе. Можно предполагать, что в последнем случае, особенно на ранних этапах болезни, ослаблена не только память, но и способность сосредоточивать внимание на нужной информации (такие нарушения внимания известны клиницистам). В таком случае для борьбы с заболеванием может быть рекомендован новый класс лекарственных средств. Дело в том, что отделы мозга, регулирующие внимание, и структуры, ответственные за память, используют различные медиаторы. В первом случае это дофамин, во втором — ацетилхолин и глютамат. Имеющиеся клинические наблюдения указывают на перспективность данного подхода.
Подведём итог представлениям о наиболее вероятных механизмах сознания. Фундаментальным принципом является возврат возбуждения к местам первоначальных проекций, что обеспечивает информационный синтез; в формировании абстрактных представлений и речи большую роль играет лобная кора; медио-базальные отделы височной области полушарий важны для поддержания декларативной памяти и обеспечения процессов избирательного внимания. Сопоставление вновь поступившей информации с прошлыми переживаниями определяет содержание сознания как постоянную корректировку личного опыта и того, что можно назвать чувством внутреннего „я". В основе сознания лежит идея обновления, придающего жизни её высший смысл и определяющего постоянное стремление человека к новизне. Сознание и искусственный интеллект
В заключение несколько слов ещё об одной проблеме, которая в последнее время привлекает всё больше внимания, — сравнения живого мозга с искусственным интеллектом. Остановимся на том аспекте проблемы, который в наибольшей степени связан с сознанием. По мнению известного английского математика и физика Р. Пенроуза, сознание не может быть сведено к вычислениям, так как живой мозг отличается от компьютера тем, что обладает способностью к пониманию. На вопрос, что такое понимание и каковы его мозговые механизмы, ответ должен дать физиолог. Представляется, что понимание возникает в результате того, что, как уже говорилось, вновь поступившая информация всё время сравнивается в мозге с накопленным опытом, с тем, что хранится в памяти в результате обучения. Важно, что в информационном синтезе весьма существенна роль мотивационной составляющей. Благодаря этому внешний стимул соотносится с прошлыми действиями субъекта и удовлетворением определённой потребности. Понимание, таким образом, имеет глубокий жизненный, приспособительный смысл. Оно свойственно не только человеку, но и животным. Животное научается производить определённые действия, чтобы удовлетворить ту или иную потребность, то есть начинает понимать связь внешних событий, своего поведения и достижение желаемого результата. На этом же основана и дрессировка: чтобы научить собаку выполнять, то есть понимать, определённые команды, дрессировщик использует подкрепление в виде пищи или наказания. По существу, всё это изначально относится и к человеку начиная с раннего детства. Так, приобретая жизненный опыт, ребёнок начинает понимать, „что такое хорошо и что такое плохо". Хороший ученик получает высокие оценки, хороший работник имеет более высокую зарплату, а нерадивого работника штрафуют, герой получает награду, а преступника сажают в тюрьму, чтобы он понял, что нельзя нарушать закон. Практически всё поведение основано на тех же принципах.
Для обоснования своих взглядов Р. Пенроуз использует теорему Гёделя о том, что нельзя доказать вычислением правильность основных действий арифметики, например, что 1 + 1 = 2. Но живое существо в этом убеждается, когда получает два банана, двух врагов или двух жён, добавляя в результате тех или иных действий к первому объекту (или субъекту) второй (или вторую). При этом понимание сущности удвоения (или сложения вообще) возникает в эволюции раньше, чем умение считать. Описан, например, случай, когда коренной житель севера не знал, сколько у него оленей, но легко мог перечислить каждого по их признакам. Ребёнок также может перебрать в памяти всех окружающих его людей или свои игрушки, хотя ещё не знает счёта. Может быть, это покажется парадоксальным, но понимание как в эволюции, так и в процессе индивидуального развития предшествует вычислению. Дело в том, что вычисление основано на абстракции, а это функция более совершенного мозга. Приспособительный эффект достигается, когда эти сложные функции, такие как способность к абстракции, сочетаются с более простыми.
Сознание человека — результат долгой эволюции. По мере совершенствования высших функций мозга становилось более полным и понимание, основанное на фундаментальных принципах его работы.
Сказанное выше, конечно, является далеко не полным. Мы ещё многое не знаем о работе мозга, и особенно о том, что лежит в основе его высших функций и человеческого сознания. Тем не менее прогресс в этой области в последние годы достаточно очевиден, и наука о мозге постепенно приближается к раскрытию этой тайны природы.
Работа выполнена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований, программы Президиума РАН „Фундаментальные науки — медицине" и программы ОБН РАН „Интегративные механизмы регуляции функций и организмов".
Вы верите, что всего за несколько часов можно понять, как поставить правильное произношение, не изучая долго и нудно теоретическую фонетику, а всего-лишь поймав "фокус" языка?
Вы верите, что за несколько часов можно понять всю систему английских времен, которую безуспешно учат годами в школе, институте или на курсах?
Вы верите, что вместо скучных учебников можно заниматься по Вашим любимым фильмам и сериалам, испытывая при этом восторг и наслаждение от занятий английским?
Мы не только верим, а и твердо убеждены, так как уже сотни людей прошли по этому пути и поделились с нами своми успехами и достижениями!
И мы верим в Вас, потому что Вы легко научились говорить на языке, который на порядок сложнее английского!
Поэтому более простым и логичным английским Вы овладеете гораздо быстрее и легче! Конечно,если будете делать это правильно, естественным путем - моделируя носителей языка. Руководствуясь при этом не громоздкими правилами, а простыми и понятными визуальными моделями!
Получите бесплатно материалы - подпишитесь на рассылку!
Получите результат немедленно - приступайте к занятиям прямо сейчас!
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
Главная страница 
На основе данных о физиологическом механизме волн вызванного потенциала и их связи с отделами мозга нами был описан процесс, обеспечивающий синтез информации. Он включает кольцевое движение возбуждения по отделам мозга. Из проекционной коры, получающей сигналы от органов чувств, возбуждение поступает в ассоциативную кору (нижневисочную для зрительных стимулов), где сведения сравниваются с эталоном и опознаются. Затем возбуждение переходит на энторинальную кору, находящуюся на внутренней поверхности височной доли полушарий и имеющую отношение к памяти. Там определяется значимость сигнала, его отношение к той или иной потребности организма. Потом импульсы возбуждения перемещаются в мотивационные центры промежуточного мозга, откуда вновь возвращаются по системе диффузных проекций в кору, в том числе и в зоны первичной проекции. Через 100 мс также возникают связи между проекционной и лобной корой. Такой цикл, продолжительность которого составляет около 150 мс, получил название „круг ощущений". Суть его в том, что он обеспечивает сравнение сенсорного сигнала со сведениями, извлечёнными из памяти, включая данные о значимости полученной информации, что предположительно и лежит в основе перехода физиологического процесса на уровень психического, субъективного переживания. В результате возникшее ощущение не только точно передаёт физические характеристики стимула, но и эмоционально окрашено. Вышеприведённая концепция получила название гипотезы информационного синтеза.
В последующие годы её подтвердили результаты многих исследований, в том числе данные о топографии отделов мозга, входящих в „круг ощущений", и использование самой идеи возврата возбуждения для объяснения механизмов сознания. Среди наиболее значимых можно назвать работы нобелевского лауреата Дж. Эдельмана, который использовал термин „повторный вход (re-entering)", обозначающий не обратную связь, под которой обычно понимают сигнал коррекции, а поступление дополнительной информации, полученной в результате опроса структур мозга, связанных с функцией памяти и мотивацией.
В исследовании связей — центральной проблемы мозговой интеграции — особенно плодотворной оказалась выдвинутая российской нейрофизиологической школой идея, что нервная связь образуется на основе согласования ритмов работы нейронных ансамблей, расположенных в разных отделах коры, что напоминает явление резонанса. При этом нервные импульсы от одной группы нейронов постоянно подходят к другой в повышенной фазе её возбудимости, то есть возникает явление, до известной степени сходное с „зелёной волной" при движении транспорта. Исследования М.Н. Ливанова и В.С. Русинова установили, что показателем связи является синхронизация ритмов ЭЭГ, включая и отдельные составляющие её спектра.
В фокусе, нейронные группы которого соединены жёсткими связями, происходит синтез поступающих сведений, вследствие чего, вероятно, и принимается решение. В этих работах идея информационного синтеза была распространена и на мышление, так как оказалось, что принцип организации нервных процессов при ощущении и мышлении в известной степени сходен. Различие заключается в том, что в первом случае происходит сопоставление двух потоков информации, а во втором — нескольких. Кроме того, центры синтеза при мышлении находятся не в проекционной, как при возникновении ощущений, а в ассоциативной коре. Интересно, что при решении любых задач, даже не требующих словесного ответа, на последнем этапе мыслительного процесса фокусы возникают в левой височной области, где расположен центр восприятия речи (так называемая зона Вернике), что говорит о том, что вербализация — важный компонент человеческого мышления. Итак, психическое восприятие возникает на основе определённой организации нервных процессов, в ходе которых происходит возврат возбуждения к местам первоначальных проекций. При более сложных функциях в этом процессе участвуют отделы лобной коры.
Последние десятилетия ознаменовались прорывом в исследовании их мозговых механизмов. Считается, что долговременная память связана с ассоциативной корой. В адресации памятных следов в определённые участки коры важную роль играют медиальные отделы височной области полушарий, включающие энторинальную кору и гиппокамп (он представляет собой изогнутую полоску нейронов, напоминающую по форме морского конька, откуда и название). Вышеназванные образования имеют обширные связи как между собой, так и с проекционными (теми, куда приходят сигналы от органов чувств) и ассоциативными отделами коры. При запоминании они направляют сигнал в ассоциативную кору для длительного удержания в памяти, а при необходимости вспомнить — указывают адрес, где хранится связанная с поступившим сигналом информация. Приведём простой пример. Долговременная память соответствует книгохранилищу в библиотеке, а гиппокампальный комплекс можно сравнить с каталогом, который показывает, где хранится нужная книга. Различие между двумя структурами гиппокампального комплекса заключается в том, что энторинальная кора участвует в сохранении сведений вне их связи с контекстом (процедурная, а для более сложных сигналов — семантическая память), а гиппокамп важен для декларативной памяти. Для пояснения различия между видами памяти можно привести такой пример. Предположим, что вы встречаете человека, лицо которого вам знакомо, но вы не можете понять, кто он, — это узнавание, или семантическая память. Если же вы помните, кто этот человек и при каких обстоятельствах вы познакомились, речь идёт о вспоминании, о декларативной памяти. Оба вида памяти имеют определённое электрофизиологическое выражение в рисунке ВП в виде позитивного сдвига его поздних „когнитивных" волн с латентностью около 400 мс для семантической и 500–700 мс для декларативной памяти, что было доказано, в частности, с помощью прямого отведения ВП от гиппокампальных структур через вживлённые электроды. Повреждение гиппокампа приводит к нарушению декларативной памяти. Такие больные могут достаточно хорошо усваивать новые сведения, в том числе язык, приобретать сложные двигательные навыки, успешно учиться в школе и иметь высокий интеллектуальный коэффициент. В то же время они беспомощны в повседневной жизни, так как не помнят последовательности событий, не ориентируются во времени, не могут составить плана на будущее. Англоязычные авторы говорят при этом о нарушении двух свойств: belongings (принадлежности) и appointments (приурочения события ко времени). Интересно, что данное заболевание проявляется только с 5-6-летнего возраста, то есть с того момента, когда здоровый человек начинает себя помнить.
