Психофизиология познавательной сферы

Фиксация информации в  долговременной памяти включает в себя, по крайней мере, три этапа: 1) формирование энграммы, т. е. следа, оставляемого в  мозгу тем или иным событием; 2) сортировку и выделение новой  информации; 3) долговременное хранение значимой информации.

Механизмы запечатления.

Сложной проблемой является механизм образования следов памяти, выделение структурных образований, участвующих в хранении и воспроизведении  имеющихся следов, а также тех  структур, которые регулируют эти  процессы.

Опыты К. Лешли. Пионер в области исследования памяти Карл Лешли пытался с помощью хирургического вмешательства в мозг дать ответ о пространственном расположении памяти, по аналогии с речевыми, моторными или сенсорными зонами. Лешли обучал разных животных решать определенную задачу. Потом он удалял у этого животного один за другим различные участки коры — в поисках места расположения следов памяти — энграмм. Однако независимо от того, какое количество корковой ткани было удалено, найти то специфическое место, где хранятся следы памяти (энграммы) Лешли не удалось. Свою классическую статью он закончил выводом о том, что память одновременно находится в мозгу везде и нигде.

Впоследствии этим фактам было найдено объяснение. Оказалось, что в процессах памяти участвуют  не только кора, но многие подкорковые  образования и, кроме того, следы  памяти широко представлены в коре и при этом многократно дублируются.

Этапы формирования энграмм. По современным представлениям фиксация следа в памяти осуществляется в три этапа. Вначале в иконической памяти на основе деятельности анализаторов возникают сенсорный след (зрительный, слуховой, тактильный и т. п.). Эти следы составляют содержание сенсорной памяти.

На втором этапе сенсорная  информация направляется в высшие отделы головного мозга. В корковых зонах, а также в гиппокампе и лимбической  системе происходит анализ, сортировка и переработка сигналов, с целью  выделения из них новой для  организма информации. Есть данные, что гиппокамп в совокупности с медиальной частью височной доли играет особую роль в процессе закрепления (консолидации) следов памяти. Речь идет о тех изменениях, которые происходят в нервной ткани при образовании  энграмм. Гиппокамп, по-видимому, выполняет  роль селективного входного фильтра. Он классифицирует все сигналы и  отбрасывает случайные, способствуя  оптимальной организации сенсорных  следов в долговременной памяти. Он также участвует в извлечении следов из долговременной памяти под  влиянием мотивационного возбуждения. Роль височной области предположительно состоит в том, что она устанавливает  связь с местами хранения следов памяти в других отделах мозга, в  первую очередь в коре больших  полушарий. Другими словами, она  отвечает за реорганизацию нервных  сетей в процессе усвоения новых  знаний, когда реорганизация закончена, височная область в дальнейшем процессе хранения участия не принимает.

На третьем этапе следовые процессы переходят в устойчивые структуры долговременной памяти. Перевод  информации из кратковременной памяти в долговременную по некоторым предположениям может происходить как во время  бодрствования, так и во сне.

Системы регуляции  памяти. Важным параметром классификации памяти является уровень управления или регуляции мнестических процессов. По этому признаку выделяют непроизвольную и произвольную память. В первом случае запоминание и воспроизведение происходит без усилий, во втором — в результате осознанной мнестической деятельности. Очевидно, что эти процессы имеют разное мозговое обеспечение.

В целом, система управления и регуляции памяти в головном мозге включает неспецифические  и специфические компоненты. При  этом выделяются два уровня регуляции: 1) неспецифический (общемозговой) — сюда относят ретикулярную формацию, гипоталамус, неспецифический таламус, гиппокамп и лобную кору; 2) модально-специфический (локальный), связанный с деятельностью анализаторных систем.

По современным представлениям неспецифический уровень регуляции  участвует в обеспечении практически  всех видов памяти. Из клиники очаговых поражений мозга известно, что  существуют так называемые модально-неспецифические  расстройства памяти, когда ослабление или утрата функций памяти не зависит  от характера стимула. Они возникают  при поражении глубоких структур мозга: ретикулярной формации ствола, диэнцефальной области, лимбической  системы, гиппокампа. В случае поражения  гиппокампа возникает известное  заболевание — корсаковский синдром, при котором больной при сравнительной  сохранности следов долговременной памяти утрачивает память на текущие  события.

Установлено также, что при  активации ретикулярной формации формирование энграмм происходит эффективнее, а  при снижении уровня активации, напротив, ухудшается как непроизвольное, так  и произвольное запоминание любого нового материала, независимо от его  сложности и эмоциональной значимости. Наряду с этим улучшение кратковременной  памяти (увеличение объема при предъявлении информации в быстром темпе) может  наблюдаться при электрической  стимуляции таламокортикальной системы. В то же время при разрушении ряда областей таламуса возникают затруднения  в усвоении новой информации или  сохранении заученной ранее.

В обеспечении произвольного  запоминания или мнестической деятельности ведущую роль играют лобные доли коры, особенно левая лобная доля.

Модально-специфический  или локальный уровень регуляции  памяти обеспечивается деятельностью  анализаторных систем, главным образом  на уровне первичных и ассоциативных  зон коры. При их нарушении возникают  специфические формы нарушения  мнестических процессов, имеющие избирательный  характер.

Из сказанного следует, что  система регуляции памяти имеет  иерархическое строение, и полное обеспечение функций и процессов  памяти возможно лишь при условии  функционирования всех ее звеньев. Память следует понимать как системное (эмерджентное) свойство всего мозга  и даже целого организма. Поэтому  уровень, на котором возможно понимание  памяти, — это уровень живой  системы в целом.

4. Филогенетические уровни биологической памяти

Биологическая память — это фундаментальное свойство живой материи приобретать, сохранять и воспроизводить информацию.

Различают три вида биологической памяти, появление которых связано с разными этапами эволюционного процесса: генетическую, иммунологическую и нейрологическую (нервную) память.

Чтобы жить, органическая система  должна постоянно себя воспроизводить, иначе говоря, помнить свое строение и функции. Память о структурно-функциональной организации живой системы как  представителя определенного биологического вида получила название генетической. Носителями генетической памяти являются нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК).

С генетической памятью тесно  связана иммунологическая память. В эволюции она возникает позже генетической и проявляется в способности иммунной системы усиливать защитную реакцию организма на повторное проникновение в него генетически инородных тел (вирусов, бактерий и др.). Все чужеродные вещества, вторгшиеся в организм, независимо от их разновидности принято называть антигенами. Иммунные белки, способные разрушать чужеродные тела, получили название антител.

Иммунный ответ осуществляется двумя системами. Первая — система  Т-лимфоцитов — обеспечивает клеточную  защиту — разрушение чужеродных клеток с помощью специфических клонов лимфоцитов, т.е. являющихся потомками  одной клетки-предшественника, посредством  их прямого контакта с чужеродными  телами. Центральным органом Т-системы  является вилочковая железа (Т-тимус), которая вырабатывает различные  популяции Т-лимфоцитов (Т-киллеры, Т-хелперы, Т-клеточные рецепторы  и др., распознающие антигены). Вторая — система В-лимфоцитов, относящаяся  к костному мозгу; она обеспечивает гуморальную зашиту, продуцирует В-лимфоциты и их потомки — плазмоциты. Последние вырабатывают различные классы иммуноглобулинов в качестве антител, встроенных в их мембрану.

Неврологическая, или нервная, память появляется у животных, обладающих нервной системой. Ее можно определить как совокупность сложных процессов, обеспечивающих формирование адаптивного поведения организма (субъекта). Неврологическая память использует не только собственные специфические механизмы, обеспечивающие индивидуальную адаптацию организма, но и механизмы более древней генетической памяти, способствующей выживанию биологического вида. Поэтому в неврологической памяти выделяют генотипическую, или врожденную, память. Именно она у высших животных обеспечивает становление безусловных рефлексов, импринтинга, различных форм врожденного поведения (инстинктов), играющих роль в приспособлении и выживаемости вида. Фенотипическая память составляет основу адаптивного, индивидуального поведения, формируемого в результате научения. Ее механизмы обеспечивают хранение и извлечение информации, приобретаемой в течение жизни, в процессе индивидуального развития.

5.  Психофизиология мыслительной деятельности

Изучение мыслительной деятельности в психофизиологии имеет свою специфику. В теоретическом плане  проблема физиологических основ  мыслительной деятельности мало разработана. До сих пор не существует широко принятых концепций (как это, например, имеет место применительно к  восприятию или памяти), которые  объясняли бы, каким образом ЦНС  обеспечивает процесс мышления.

Функциональная  система как модель мыслительной деятельности. Теория функциональных систем, пишет Н. Н. Данилова (1998, с. 272), позволяет сопоставить основные этапы мыслительного процесса с этапами поведенческого акта. Так, направленность процесса мышления определяется доминирующей мотивацией субъекта. Афферентный синтез позволяет выбрать зону поиска решения проблемы. Этапу принятия решения соответствует выбор наиболее подходящей модели, который производится согласно вероятностному принципу принятия или отвержения гипотезы с целью ее последующей проверки и доказательства. В акцепторе результатов действия в соответствии с принятой гипотезой формируются конкретные цели действия. Выполнение конкретного мыслительного действия эквивалентно этапу осуществления реального действия и базируется на центральной операции, осуществляемой головным мозгом человека — на операции сравнения. Здесь сравниваются исходные параметры реальной модели-задачи с соответствующими параметрами наиболее подходящей модели, находящейся в акцепторе результатов действия. В случае несовпадения ряда параметров модели данного, конкретного решения и модели, находящейся в акцепторе, активизируются различные когнитивные процессы, зависящие, прежде всего, от модальности (типа) решаемой задачи. Все вышеописанные когнитивные операции приводят к изменению содержания акцептора результатов действия. Возникают новые замыслы, идеи и, возможно, привлекаются иные способы доказательств.

Несомненно, что в дальнейшем изложенные представления могут  послужить основой для разработки конкретных экспериментальных исследований по психофизиологии мышления.

Эмпирические  подходы к изучению мышления в  психофизиологии. В настоящее время есть немало эмпирических исследований, посвященных изучению этой проблемы. Они образуют два относительно независимых подхода. Первый из них можно условно обозначить как «моделирующий», второй как «дифференциально-диагностический».

В основе первого лежит  регистрация физиологических показателей  в ситуациях моделирования мыслительной деятельности. Он направлен на выявление  динамики этих показателей в процессе решения задач разного типа. Варьируя содержание заданий и анализируя сопутствующие изменения физиологических  показателей, исследователи получают физиологические корреляты выполняемой  деятельности. На этой основе делаются выводы относительно особенностей физиологического обеспечения решения задач разного  типа. Классическим примером такого подхода  служат эксперименты О. К. Тихомирова (1984), где в качестве моделей мыслительной деятельности использовалось решение  шахматных задач, а в качестве физиологического индикатора — динамика кожно-гальванической реакции.

При использовании таких  показателей как ЭКГ, ЭМГ и  КГР, надо иметь в виду, что эти  индикаторы отражают преимущественно  динамику общего напряжения, обусловленного активационными процессами. Поиск специфических  психофизиологических изменений, сопровождающих процесс решения задач, связан в  первую очередь с использованием электрофизиологических методов —  ЭЭГ и ВП.

Второй подход, определяемый как дифференциально-диагностический, исходит из того, что присущие человеку способы познавательной деятельности находят закономерное отражение  в физиологических показателях, которые в результате этого приобретают  устойчивые индивидуальные особенности. Главная задача в данном случае —  найти те показатели, которые статистически  достоверно связаны с успешностью  познавательной деятельности, например, коэффициентом интеллекта, причем физиологические  показатели регистрируются независимо от психометрических.

Первый подход позволяет  изучать процессуальную сторону, т. е. проследить, каким образом перестраивается  физиологическая активность по ходу решения задачи и как результат  отражается в динамике этой активности. Моделирование умственных задач  позволяет выделять новые варианты изменения физиологических показателей  и делать обобщения относительно соответствующих физиологических  механизмов. Сложность заключается  в том, чтобы, во-первых, разработать  информативные модели мыслительной деятельности (и соответствующие  им задания), и, во-вторых, подобрать  адекватные методы и показатели, позволяющие  в полном объеме охарактеризовать деятельность физиологических систем — потенциальных  «кандидатов» на участие в обеспечении  процесса решения задачи. При этом, строго говоря, выводы распространяются только на тот класс мыслительных задач, которые являются предметом  изучения. Очевидно, что моделирование  не может охватить все сферы мыслительной деятельности человека, и в этом заключается ограниченность первого  подхода.

При втором походе такого ограничения  нет, поскольку во главу угла ставится сопоставление индивидуально-специфических  устойчивых физиологических и психологических  показателей. Предполагается, что индивидуальный опыт мыслительной деятельности отражается в тех и других. Однако эта логика не позволяет исследовать психофизиологию  процесса решения задач, хотя по результатам  сопоставления и выдвигаются  некоторые предположения относительно того, что способствует его успешной организации.

Используемая  литература: