Теории системной работы мозга

По мнению философа Д.И. Дубровского, сторонника и разработчика идеи информационного подхода в анализе психофизиологической проблемы, «явления сознания не могут быть достаточно полно и адекватно описаны в поведенческих терминах и тем более, конечно, в терминах рефлекторной теории». На его взгляд, гораздо более широкие методологические и теоретические возможности для разработки проблемы «психика и мозг» имеет функционалистский подход. С позиций этого подхода психические явления рассматриваются в качестве функциональных состояний мозга, как функциональные свойства протекающих в нем нейрофизиологических процессов. Функционалистский подход связан с развитием кибернетики, теории информации, семиотики, системных и структуральных исследований. В рамках данного подхода существуют различные варианты решения вопроса о соотношении психических явлений с мозговыми процессами (Дубровский, 1994).

Сегодня является очевидным, что психические процессы теснейшим образом связаны с физиологическими явлениями, но не сводимы к ним. Вульгарный материализм, таким образом, можно считать преодоленным. Психическое рассматривается как системное свойство мозговой «сверхсистемы» или мозга как целого. Применение системного подхода в психофизиологии диктует необходимость сопоставлять психические явления не с частичными нейрофизиологическими процессами, а с их целостной структурной организацией. Этим и занимается новое направление в отечественной науке – системная психофизиология (Марютина, Ермолаев, 1997).

Основные идеи и концепция системной физиологии были заложены в работах русского и советского физиолога Алексея Алексеевича Ухтомского (1875–1942), в его учении о доминанте.

Теоретико-экспериментальные основы системной психофизиологии составляет теория функциональных систем, разработанная советским физиологом Петром Кузьмичом Анохиным (1898–1974). Как отмечает В.Б. Швырков, «методологически непротиворечивое решение психофизиологической проблемы возможно только на основе теории функциональной системы, согласно которой психическое и физиологическое являются разными уровнями организации процессов жизнедеятельности в поведении» (Системный подход к психофизиологической проблеме, 1982). Отмечается, что П.К. Анохину принадлежит заслуга перехода физиологии на системную основу, создавшую «концептуальный мост» между психологией и физиологией. Теория функциональной системы, созданная им в противовес картезианскому «энергетическому» соотношению между стимулами и реакциями, утвердила именно информационный характер отношений организма со средой (Системный подход к психофизиологической проблеме, 1982).

С идеей функциональных систем связан и принцип саморегуляции физиологических процессов, сформулированный советским психофизиологом Николаем Александровичем Бернштейном (1896–1966) задолго до появления кибернетики. Это дало возможность совершенно по-новому подойти к изучению физиологических механизмов отдельных психических процессов, в частности, процессов построения и управления движениями. Идеи Н.А. Бернштейна в послевоенные годы были использованы при конструировании шагающих автоматов и разработке соответствующих управляющих устройств на основе ЭВМ (Дубровский, 1994; Словарь по психологии, 1990).

Значительный вклад в разработку функционалистской модели соотношения психических явлений и мозговой нейродинамики, как отмечает Д.И. Дубровский, внесен Н.П. Бехтеревой и ее школой. В работах этих ученых ставиться задача расшифровки мозговых кодов психических явлений, рассматриваемых в качестве информационных процессов. Ими разрабатывается и развивается общая информационно-кодовая концепция психической деятельности и ее мозговой организации (Дубровский, 1994).

Учение о доминанте А.А. Ухтомского. Принцип доминанты А.А. Ухтомского объясняет, как из множества отдельных рефлекторных актов складывается единство.

Доминанта – теоретический конструкт, введенный в 1923 году и призванный объяснить протекание нервных процессов. Это – господствующий в тот или иной отрезок времени в центральной нервной системе очаг физиологического возбуждения. Он «суммирует» импульсы, связанные с какой-либо определенной формой поведения, а также «переключает» раздражители, которые обычно индифферентны относительно этого поведения. За счет этого возбуждение «накапливается», а работа других нервных центров тормозится (Ухтомский, 1978).

По А.А. Ухтомскому, в случае реализации сложных поведенческих актов рефлекторные реакции организма обеспечиваются деятельностью не одного анатомического центра, а целой совокупности функционально взаимосвязанных нервных центров. Эти центры расположены в различных отделах спинного и головного мозга и объединены в рабочий ансамбль. Ухтомский писал: «По всем данным, доминанта в полном разгаре есть комплекс определенных симптомов во всем организме – и в мышцах, и в секреторной работе, и в сосудистой деятельности. Поэтому она представляется скорее как определенная констелляция центров с повышенной возбудимостью в разнообразных этажах головного и спинного мозга, а также в автономной нервной системе» (Соколова,1995).

Доминанта, таким образом, связана с возбуждением целого созвездия, или констелляции нервных центров, которые временно кооперируются при выполнении важной для организма функции. Это созвездие создает, согласно А.А. Ухтомскому, динамический функциональный орган. Этим подчеркивалось следующее: дело не столько в том, что в нервной системе складываются определенные констелляции связанных между собой центров, морфологически далеко разбросанных по мозговой массе, но и в том, что они функционально объединены единством действий, своей векторной направленностью на определенный результат. Единство их действия достигается способностью данной совокупности мозговых структур влиять друг на друга с точки зрения усвоения ритма, т.е. синхронизации их активности (Батуев, 1991; Общий курс физиологии, 1991).

Продукт пережитой доминанты, ее своеобразный след в памяти, в который в единое целое сплетены ее поведенческие, мотивационно-эмоциональные признаки и комплекс вызывавших ее раздражителей, были названы А.А. Ухтомским интегральным образом. Интегральный образ нельзя рассматривать как «пассивный отпечаток», так как в нем отражена активная деятельность организма (Батуев, 1991; Общий курс физиологии, 1991).

Механизмом доминанты А.А. Ухтомский объяснил многие психические явления. Например, избирательность внимания, его направленность на определенные объекты, предметность мышления, «бессознательный рост чувств» и др.

Теория функциональной системы (ТФС) П.К. Анохина. Важнейшим событием в развитии ТФС стало определение системообразующего фактора, т.е. фактора, являющегося причиной формирования и реализации системы. Под ним стали понимать полезный приспособительный эффект в соотношении «организм – среда», достигаемый при реализации системы. Например, хищнику нужно выследить, достичь и умертвить жертву, чтобы насытиться.

Полезный приспособительный эффект – это то, что должно наступить в будущем, то чего организм должен достичь посредством определенных действий. Таким образом, в качестве детерминанты (причины) поведения в ТФС рассматривается не прошлое по отношению к поведению событие – стимул, а будущее – результат. При анализе внешнего поведения индивида, отмечает В.Б. Швырков, результат может быть описан как определенное соотношение организма и внешней среды, которое прекращает действие, направленное на его достижение, и делает возможным реализацию следующего поведенческого акта.

Рассмотрев функцию как достижение этого результата, П.К. Анохин дал следующее определение функциональной системы: системой можно назвать только такой комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношение приобретают характер взаимоСОдействия компонентов, направленного на получение полезного результата.

Для ответа на вопрос о том, каким образом результат (событие, которое наступит в будущем) может быть причиной текущей активности, разрабатывается представление об «информационном эквиваленте результата», о модели будущего результата (цели). В ТФС эти представления отражены в понятии «акцептор результатов действия», который формируется до реального появления результата и содержит его прогнозируемые параметры.

Заслуга П.К. Анохина, отмечает В.Б. Швырков, состоит не в том, что он использовал понятие цели в анализе поведения, а в том, что, введя представление об акцепторе результатов действия, он устранил противоречия между каузальным и телеологическим описанием поведения. Именно поэтому рассмотрение поведенческого акта с позиций ТФС и как целенаправленного, и как причинного вполне правомерно.

Рассматривая эволюцию и происхождение жизни с позиций теории функциональных систем, П.К. Анохин пришел к необходимости введения новой категории: «опережающее отражение». Оно связано с активным отношением живой материи к пространственно-временной структуре мира и состоит в опережающей, ускоренной подготовке к будущим изменениям среды (Александров, 1998).

Функциональная структура поведенческого акта. Ю.И. Александров указывает в своем анализе еще одно важное преимущество и признак, отличающие ТФС от других вариантов системного подхода. Оно связано с введением в концептуальную схему системных механизмов, которые составляют операциональную архитектонику любой функциональной системы (см. рис. 1). Новый рисунок!

На основе доминирующей мотивации, при учете обстановки и прошлого опыта, т.е. в процессе реализации специального механизма афферентного синтеза, создаются условия для устранения избыточных степеней свободы, т.е. принятия решения о том, что, как и когда сделать, чтобы получить полезный приспособительный результат.

Афферентный синтез включает в себя, таким образом, следующие фрагменты: доминирующую мотивацию, использование аппаратов памяти, обстановочную и пусковую афферентацию. Доминирующая мотивация как первичный системообразующий фактор определяет все последующие этапы мозговой деятельности по формированию поведенческих программ. Мотивационное возбуждение появляется в ЦНС с возникновением у животного и человека какой-либо потребности. Любая информация, поступающая в ЦНС по разнообразным сенсорным каналам, соотносится с доминирующим в данный момент мотивационным возбуждением, которое, подобно фильтру, отбирает нужное и отбрасывает ненужное для данной мотивационной установки. Выделяют два класса внешних воздействий на организм: с функциями пусковой афферентации и с функциями обстановочной афферентации. Условные и безусловные раздражители, ключевые стимулы служат толчком к развертыванию определенного поведения или отдельного поведенческого акта. Этим стимулам присуща пусковая функция. Однако способность пусковых стимулов инициировать поведение не является абсолютной. Она зависит от той или иной обстановки, условий, в которых действуют, применяются эти стимулы, т.е. от обстановочной афферентации. Существенную роль играет при этом также опыт прошлых взаимодействий со средой. В процессе афферентного синтеза из памяти извлекаются и используются именно те фрагменты прошлого опыта, которые позволяют максимально точно отбирать обстановочные и пусковые раздражители, которые, как известно по прошлому опыту, могут привести к полезному поведенческому результату.

Таким образом, реализация афферентного синтеза способствует принятию решения о переходе к действию. Принятие решения, в свою очередь, завершается формированием акцептора результатов действия. Он представляет собой аппарат прогнозирования параметров будущих результатов (этапных и конечного) и их сличения с параметрами результатов, реально полученных при реализации программы действия. Иными словами, благодаря аппарату акцептора результатов действия, в котором программируется цель и способы поведения, становится возможным сопоставлять реально достигнутый и ожидаемый результат, т.е. возможна обратная афферентация. При сличении с параметрами полученных этапных результатов выявляется соответствие хода выполнения программы тому, что был запланирован; при сравнении с параметрами конечного результата – соответствие достигнутого соотношения организма и среды тому, для достижения которого была сформирована система.

В структуре поведенческого акта формирование акцептора результатов действия опосредованно содержанием эмоциональных переживаний. Различают ведущие и ситуативные эмоции. Ведущие эмоции связанны с появлением или усилением потребностей, они способствуют выделению цели поведения и тем самым инициируют поведение. Ситуативные эмоции возникают в процессе действий. Они побуждают организм действовать либо в прежнем направлении, либо менять поведение, его тактику, способы достижения цели (Александров, 1998; Анохин, 1974).