Методический материал по теме: "Высшая нервная деятельность" (дисциплина "Анатомия и физиология человека")
учебно-методический материал

ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Высшая нервная деятельность (ВНД) - это совокупность психических функций, которые обеспечивают сложные индивидуальные формы адекватного поведения в изменяющихся природных и социальных условиях (речь, письмо, память, сознание, мышление). Высшая нервная деятельность высших отделов ЦНС обеспечивает сложные отношения между организмом и внешним миром. К высшим отделам ЦНС относят кору больших полушарий и ближайшие к ней подкорковые образования. ВНД реализуется за счет влияния коры больших полушарий головного мозга на другие структуры ЦНС. В основе ВНД лежит рефлекторная и интегративная деятельность мозга.

Первым сделал вывод о рефлекторном принципе деятельности всех отделов мозга И.М. Сеченов, а И.П. Павлов разделил рефлексы на безусловные и условные. 

Безусловные рефлексы – передаются по наследству и закономерно возникают в ответ на определенное раздражении, они объединяют и согласовывают функции различных органов, осуществляют адаптацию организма. Совокупность сложных безусловных рефлексов, определяющих некоторые формы поведения, называют инстинктом (например, построение гнезда, забота о ребенке).

 Условные рефлексы вырабатываются в течение индивидуальной жизни. Возникают качественно новые рефлекторные реакции, которые И. П. Павлов назвал условными рефлексами, считая их самой совершенной формой приспособления. Они на базе безусловных рефлексов обеспечивают совершенное приспособление человека к меняющимся условиям обитания.

В основе навыков — автоматизированных действий, выполняемых “почти” без контроля сознания, лежит комплекс условных рефлексов (например, чтение, письмо, управление автомашиной). Условные рефлексы могут возникнуть на всю жизнь, а если станут не нужны – то исчезнуть. В то время как относительно простые формы нервной деятельности определяют рефлекторную регуляцию гомеостаза и вегетативных функций организма, высшая нервная деятельность (ВНД) обеспечивает сложные индивидуальные формы поведения в изменяющихся условиях жизни.

 ВНД реализуется за счет доминирующего влияния коры на все нижележащие структуры центральной нервной системы. Основными процессами, динамично сменяющими друг друга в ЦНС, являются процессы возбуждения и торможения. В зависимости от их соотношения, силы и локализации строятся управляющие влияния коры. Функциональной единицей ВНД является условный рефлекс.

Условный рефлекс – это сложная многокомпонентная реакция, которая вырабатывается на базе безусловных рефлексов с использованием предшествующего индифферентного раздражителя. Он имеет сигнальный характер, и организм встречает воздействие безусловного раздражителя подготовленным. Например, в предстартовый период происходит перераспределение крови, усиление дыхания и кровообращения, и когда мышечная нагрузка начинается, организм уже к ней подготовлен.

Безусловные рефлексы

1. Врожденные, наследственно передающиеся реакции, большинство из них начинают функционировать сразу же после рождения.

2. Являются видовыми, т. е. свойственны всем представителям данного вида.

3. Постоянны и сохраняются в течение всей жизни.

4. Осуществляются за счет низших отделов ЦНС (подкорковые ядра, ствол мозга, спинной мозг).

5. Возникают в ответ на адекватные раздражения, действующие на определенное рецептивное поле.

Условные рефлексы

1. Реакции, приобретенные в процессе индивидуальной жизни.

2. Индивидуальные.

3. Непостоянны – могут возникать и исчезать.

4. Являются преимущественно функцией коры больших полушарий.

5. Возникают на любые раздражители, действущие на разные рецептивные поля.

Безусловные рефлексы могут быть простыми и сложными. Сложные врожденные безусловно-рефлекторные реакции называются инстинктами. Их характерной особенностью является цепной характер реакций.

Для выработки условного рефлекса необходимо:

1. Наличие двух раздражителей, один из которых безусловный (пища, болевой раздражитель и др.), вызывающий безусловно-рефлекторную реакцию, а другой – условный (сигнальный), сигнализирующий о предстоящем безусловном раздражении (свет, звук, вид пищи и т. д.);

2. Многократное сочетание условного и безусловного раздражителей (хотя возможно образование условного рефлекса при их однократном сочетании);

3. Условный раздражитель должен предшествовать действию безусловного;

4. В качестве условного раздражителя может быть использован любой раздражитель внешней или внутренней среды, который должен быть по возможности индифферентным, не вызывать оборонительной реакции, не обладать чрезмерной силой и способен привлекать внимание;

5. Безусловный раздражитель должен быть достаточно сильным, в противном случае временная связь не сформируется;

6. Возбуждение от безусловного раздражителя должно быть более сильным, чем от условного;

7. необходимо устранить посторонние раздражители, так как они могут вызывать торможение условного рефлекса;

8. При выработке условного рефлекса должна быть выражена мотивация, например, при выработке пищевого слюноотделительного рефлекса животное должно быть голодным, у сытого – этот рефлекс не вырабатывается. И наоборот: голодный ученик плохо воспринимает объяснения учителя, так как у него нет мотивации на получения знаний.

Физиологической основой для возникновения условных рефлексов служит образование функциональных временных связей в высших отделах ЦНС. Временная связь – это совокупность нейрофизиологических, биохимических и ультраструктурных изменений в мозге, возникающих в процессе совместного действия условного и безусловного раздражителей. И. П. Павлов высказал предположение, что при выработке условного рефлекса происходит формирование временной нервной связи между двумя группами клеток коры – корковыми представительствами условного и безусловного рефлексов. Возбуждение от центра условного рефлекса может передаваться к центру безусловного рефлекса от нейрона к нейрону. Следовательно, первый путь образования временной связи между корковыми представительствами условного и безусловного рефлексов является внутрикортикальным. Однако при разрушении коркового представительства условного рефлекса выработанный условный рефлекс сохраняется. По-видимому, образование временной связи идет между подкорковым центром условного рефлекса и корковым центром безусловного рефлекса. При разрушении коркового представительства безусловного рефлекса условный рефлекс также сохраняется. Следовательно, выработка временной связи может идти между корковым центром условного рефлекса и подкорковым центром безусловного рефлекса. Разобщение корковых центров условного и безусловного рефлексов путем пересечения коры мозга не препятствует образованию условного рефлекса. Это свидетельствует о том, что временная связь может образоваться между корковым центром условного рефлекса, подкорковым центром безусловного рефлекса и корковым центром безусловного рефлекса.

Имеются различные мнения по вопросу о механизмах образования временной связи. Возможно, образование временной связи происходит по принципу доминанты. Очаг возбуждение от безусловного раздражителя всегда сильнее, чем от условного, так как безусловный раздражитель всегда биологически более значим для животного. Этот очаг возбуждения является доминантным, следовательно притягивает к себе возбуждение от очага условного раздражения. Если возбуждение прошло по каким-либо нервным цепям, то в следующий раз оно по этим путям пройдет значительно легче (явление «проторения пути»), В основе этого лежат: суммация возбуждений, длительное повышение возбудимости синаптических образований, увеличение количества медиатора в синапсах, увеличение образования новых синапсов. Все это создает структурные предпосылки к облегчению движения возбуждения по определенным нейронным цепям.

Другим представлением о механизме формирования временной связи является конвергентная теория. В ее основе лежит способность нейронов отвечать на раздражения разных модальностей. По представлениям П. К. Анохина, условный и безусловный раздражители вызывают распространенную активацию корковых нейронов благодаря включению ретикулярной формации. В результате восходящие сигналы (условного и безусловного раздражителей) перекрываются, т. е. происходит встреча этих возбуждений на одних и тех же корковых нейронах. В результате конвергенции возбуждений возникают и стабилизируются временные связи между корковыми представительствами условного и безусловного раздражителей. 

Торможение условных рефлексов

Возбуждение — это реакция на раздражение, выработанная в процессе эволюции. Заключается в переходе от состояния относительного физиологического покоя к деятельности. В основе лежит изменение ионной проницаемости и электрических потенциалов мембраны.

Торможение — активный нервный процесс, приводящий к угнетению или предупреждению возбуждения. Выделяют дна типа торможения: безусловное и условное.

Безусловное торможение (внешнее по Павлову) относится к врожденным свойствам нервной системы. Оно выявляется при первом же предъявлении сильного постороннего раздражителя. Например, громкий звонок вызывает торможение слюноотделительного рефлекса. Ситуация в жизни: представьте, Вам одной фразой испортили аппетит. Вторая ситуация: маленький ребенок хочет есть и поэтому плачет. Пища еще не готова. Мама отвлекает его, давая игрушку. Плачь прекращается, так как поведение, связанное с требованием пищи, оказывается заторможенным.

Условное торможение бывает двух видов — угасание и дифференцировка.

Угасание формируется постепенно при неподкреплении безусловным раздражителем (например, пища) условного раздражителя (например, свет лампочки или бутылочка с соской).

Дифференцировка — это способность отличить один сигнал от других, похожих. Например, только хозяйка даст кошке лакомства. Кошка бежит к открыванию двери, если пришла хозяйка (слышит звук открываемого замка). На приход других людей кошка не реагирует (замок открывают чуть- чуть по-другому — “не те это сигналы”).

Внимание

Внимание — произвольный процесс, осуществляющийся при участии процессов условного торможения. Характеризуется: 1) устойчивостью — способностью сопротивляться утомлению и отвлечению и 2) способностью быстро переключать внимание.

Понятие о первой и второй сигнальных системах

Многообразные условные рефлексы, возникающие на основе безусловных рефлексов, принадлежат к первой сигнальной системе, при которой сигналом одного явления внешнего мира может стать лишь другое явление (например, сигналом еды может стать звонок). Она свойственна человеку и животным.

У человека, кроме того, появилась и развилась новая, более совершенная, вторая сигнальная система — сигнализация словом. Она находится в тесном взаимодействии с первой сигнальной системой и при этом играет ведущую роль в сознательной жизни человека.

Вторая сигнальная система — это система речевых сигналов. Произносимое, слышимое и видимое слово может вызвать и вызывает у человека те же действия и реакции, что и внешнее и внутреннее раздражение иного характера. Слово, по выражению И. П. Павлова, становится сигналом сигналов. В слове и в совокупности слов (речи) обобщаются сигналы первой сигнальной системы, т. е. предметы и явления окружающего мира.

Речь и, как результат, — вторая сигнальная система возник ли в процессе общественного труда и в процессе общения человека с другими людьми. Сигнальное значение слова определяется его смысловым содержанием в отличие от слухового или видимого раздражителей, на которые отвечает и мозг животного. “Слово, — писал И. П. Павлов, — сделаю нас людьми”. Способность человеческого мозга к анализу и синтезу речевых сигналов составляет “специально человеческое, высшее мышление” (И. П. Павлов). Способность через слово к обобщенному отражению происходящего во внешнем мире позволило человеку создать науку и значительно повысить возможность ориентации в окружающем мире. При наличии второй сигнальной системы человек может получать знания и накапливать опыт без непосредственного контакта с окружающей его действительностью.

Деятельность второй сигнальной системы условно-рефлекторная и подчиняется тем же законам, что и деятельность первой. Установлено, что процесс обобщения словом развивается как результат выработки системы условных связей.

Развитие второй сигнальной системы — результат деятельности всей коры больших полушарий.

Первая и вторая сигнальные системы — это разные уровни единой ВНД человека. Они находятся в тесном взаимодействии. Ведущую роль в этом взаимодействии играет вторая сигнальная система.

Соотношение между первой и второй сигнальной системой меняется в процессе онтогенеза. На первых этапах постсигнального развития преобладающее развитие имеет первая сигнальная система. С возрастом повышается роль второй сигнальной системы. После незначительного ослабления в пубертатном периоде вторая сигнальная система вновь занимает ведущее положение и, постепенно развиваясь, сохраняет его у взрослого человека.

Типы высшей нервной деятельности

Типы ВНД — это комплексы врожденных и приобретенных индивидуальных особенностей нервной системы, которые определяют различия в поведении разных людей и в их отношении к одним и тем же внешним воздействиям.

И. П. Павлов выделял четыре основных типа ВНД:

1. Сильный неуравновешенный тип — сильная нервная система (высокий уровень работоспособности нервных клеток) и преобладание процессов возбуждения над торможением.

2. Сильный уравновешенный подвижный тип — высокая подвижность сильных нервных процессов и уравновешенность возбуждения и торможения.

3. Сильный уравновешенный инертный тип — при значительной силе нервных процессов их низкая подвижность (замкнутый переход из состояния возбуждения в торможение или наоборот).

4. Слабый тип — низкая работоспособность корковых клеток (их неспособность выдерживать сильные или длительные нагрузки) и отсюда — слабость нервных процессов.

Между указанными типами существует множество переходов, и люди образуют по силе нервной системы непрерывный ряд.

И. П. Павлов усматривал совпадение между выделенными типами нервных процессов и типами темпераментов у людей (но классификации Гиппократа). Первому из приведенных типов по И. П. Павлову соответствует холерический темперамент, второму — сангвинический, третьему — флегматический, а четвертому — меланхолический.

Память

Одним из основных свойств нервной системы является более или менее длительное хранение информации о событиях внешнего мира и ответной реакции организма на эти события. Способность накопления информации о внешнем мире, ее хранение и последующее использование (воспроизведение опыта) называют памятью.

Процесс фиксации информации, процесс ее хранения и процесс ее воспроизведения — это три составных элемента памяти. Память лежит в основе сознательной деятельности человека. Она является необходимым элементом процессов мышления и связана с фиксацией условно-рефлекторных связей в мозге.

Объем памяти возрастал в ходе эволюции по мере увеличении числа нервных клеток, взаимосвязей между ними и с усложнением структуры мозга.

Период, связанный с хранением информации, может быть коротким (краткосрочная память) и длительным (долгосрочная память). Оба вида памяти в процессе мыслительной деятельности человека тесно связаны. Возможен, например, переход информации из структур кратковременной памяти в нервные структуры, обеспечивающие долговременную память и процессе закрепления информации.

Распространено представление, что в основе кратковременной памяти лежат электрофизиологические механизмы, связанные с “реверберацией импульсации” (циркуляцией нервных импульсов) по замкнутой системе нейронов (П. К. Анохин, 1968). Долговременная память формируется на основе синтеза макромолекул (нуклеиновых кислот, белков) и связана с активацией генетического аппарата. Допускают, что в качестве субстрата индивидуальной памяти выступает ДНК.

Процессы долговременной памяти зависят также от уровня метаболизма гамма-аминомасляной и глутаминовой кислот, циклических нуклеотидов, а также ионов кальция.

Важное значение в длительности хранения информации усматривают и в росте симпатических связей и самих синапсов. Подтверждением этому служит возникновение симпатических выростов-шипиков, число которых увеличивается и процессе обучения и накопления информации.

Формирование механизмов памяти человека зависит от наследственных факторов и факторов окружающей среды. Те и другие факторы находятся в тесном взаимодействии. Памяти можно тренировать.

Сознание

Сознание — это высшая форма обобщенного отражения человеком окружающей действительности и своего собственного мира (осознание собственного “Я”); с сознанием связано целенаправленное поведение человека в окружающем мире и предусмотрение результатов этого поведения. Сознание является функцией мозга, которая обеспечивает наиболее оптимальное приспособление организма к окружающей среде. Сознание не является врожденным. Однако имеются предпосылки его возникновения в онтогенезе, что определяется особенностями нервной системы, ее структурой. Эта возможность переходит в действительность в условиях общественной жизни.

Возникновение и развитие сознания исторически сопряжено с возникновением и развитием трудовой деятельности людей. Материальной формой возникновения сознания является язык (система условных звуков). Не исключено параллельное использование человеком других символов, например, математических, художественных образов и т. д.

Сознание определяет (Моунткастел, 1977, цит. по Р. Шмидт):

1) внимание и способность сосредоточиться;

2) способность порождать абстрактные мысли и оперировать ими, а также выражать их словами или каким-либо другим способом;

3) возможность оценить предстоящий поступок, т. е. способность к ожиданию и прогнозированию;

4) осознание своего “я” и признание других индивидуумов;

5) наличие эстетических ценностей.

Функциональными предпосылками сознания человека является определенный уровень функционирования ЦНС (активности нейронов). Формируется сознание в результате взаимодействия между структурами коры и подкорки. Если в реакцию вовлекается относительно небольшое число нейронов коры и подкорки, то такие реакции протекают как подсознательные; если реакции протекают при достаточно выраженной (“глобальной” — по выражению Бабского, 1985) активности ЦНС, нейронных “ансамблей” коры и подкорковых структур, то она осуществляется с участием сознания. Как слишком низкая (при наркозах, в состоянии комы), так и чрезмерная нейронная активность (при электрическом шоке, эпилептическом припадке) несовместимы с сознанием.

Подсознание и сознание — это части единого целостного процесса, два уровня, обеспечивающие непрерывность взаимодействия организма и среды. Высшим регулятором человеческого поведения является сознание, в подчинении которого находится информация, накопленная в процессе жизненного опыта. Сознание определяет целенаправленное поведение человека с учетом накопленного опыта.

Мышление

При расширении жизненных задач в процессе приспособления человека к условиям жизни большое место отводится мышлению — сложнейшему виду мозговой деятельности.

Мысль является обобщенным отражением действительности. При этом источником подсознания мира являются не только непосредственные ощущения; в процессе мыслительной деятельности возникают образы с их свойствами на основании логических построений и умозаключений. Будучи вполне естественным для человека процессом, мышление является функцией мозга. Проявление полноты мышления человека становится возможным при овладении языком, понятиями, логикой. Все это является продуктом развития общественной деятельности. Общественная деятельность является критерием истинности мышления, а также является той основой, на которой вырастают логические правила и законы.

Эмоции – это реакции организма на воздействия внешних и внутренних раздражителей, имеющие ярко выраженную субъективную окраску и охватывающие все виды чувствительности и переживаний.

Эмоции развиваются на основе активации специфических структур мозга (гипоталамус, лимбическая система).

Основные функции эмоций: определить, полезно или вредно данное воздействие и коммуникативная.

Виды эмоций: стенические и астенические.

Сон– это периодически наступающее физиологическое состояние у человека и животных, которое характеризуется обездвиживанием и почти полным отсутствием реакций на внешние раздражения, уменьшением активности ряда физиологических процессов.

По И.П. Павлову сон является тормозным процессом в головном мозгу. Это внутреннее торможение распространяется на оба полушария и нижележащие отделы головного мозга. Сон защищает клетки коры головного мозга от чрезмерного утомления.

Различают нормальный (физиологический) и несколько видов патологического сна (наркотический, летаргический и другие).

Во время сна постоянно чередуются фазы “медленного” и “быстрого” сна. Постоянным компонентов нормального сна человека являются сновидения.