Высшая нервная деятельность человека. Высшая нервная деятельность. " Безусловные рефлексы"

ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

Жизнь на каждом шагу показывает неизмеримое превосходство разума людей над примитивными мыслительными способностями животных. Громадный разрыв между психической жизнью человека и животных долгое время служил поводом для попыток представить человеческое сознание как сверхъестественное явление, недоступное объективному изучению. Однако успехи психологии и физиологии высшей нервной деятельности дают все больше возможностей для естественно-научного объяснения работы мозга мыслящего человека.

Высшая нервная деятельность человека включила в себя многие достижения биологической эволюции условных рефлексов животных и, кроме того, приобрела системы совершенно новой, чисто человеческой психологической деятельности, оперирующей отвлеченными понятиями, выраженными речью и образующей все более сложные словесные условные связи. Слово устное, а потом и письменное объединило людей в совместном труде, помогло накапливать знания и достичь той высокой ступени культуры, на которой стоит современный человек.

Биологические предпосылки к возникновению и развитию высших функций мозга человека

Изучение естественной истории происхождения человека из мира животных лишает почвы мистические домыслы о его «божественном создании». Выдающейся победой науки в этом споре была смелая по тому времени книга Ч. Дарвина «Происхождение человека» (1871). Им были накоплены и систематизированы многочисленные убедительные факты, показывающие генетическую общность строения тел и функций органов человека и его антропоидных предков.

Что же в жизни антропоидов повернуло их эволюцию в таком направлении? Образ жизни на деревьях, видимо, был в значительной мере обусловлен развитием конечностей, способных к захватыванию веток и плодов с помощью пальцев, которые ощупывали встречающиеся предметы. Это позволило обезьянам манипулировать ими в зависимости от потребностей. Когда же при отступлении лесов они спустились на землю, то уже не могли вернуться к четвероногому способу передвижения. Лишь задние конечности, став опорными, претерпели некоторое обратное развитие и превратились в ноги, а передние еще более интенсивно совершенствовали свои манипуляторные функции. «Четверорукая» обезьяна превратилась в двуногого предка человека, имеющего руки. Появление и развитие руки было важнейшей биологической предпосылкой развития высших функций мозга. «Этим был сделан решающий шаг для перехода от обезьяны к человеку».

Действия руками ознаменовали новые формы эффективного приспособительного поведения, в котором использовались сломанные ветки, камни и разнообразные предметы для добывания пищи и борьбы с врагами. Задачи управления сложными точно координированными движениями многих мышц, которые осуществляли действия рук, вызывали чрезвычайное развитие структур мозга, ведающих моторными функциями. Сигналы об этой деятельности и сведения, получаемые при исследовании попавших в руки предметов, имели настолько важное значение, что преимущественное развитие получали и структуры соответствующих сенсорных кинестетических функций, а также формирующиеся на их основе ассоциативные функции, организующие поведение.

Стадный образ жизни особей, научившихся действовать руками, стал другой важной биологической предпосылкой развития высших функций мозга. На основе высокого совершенства сенсомоторных координаций при манипулировании попавшими в руки предметами и образования множественных прямых и обратных связей при взаимодействии особей возникли сложные формы аналитико-синтетической деятельности мозга. Особенное значение приобрели подражательные рефлексы, которые усиливаются воспитанием и обусловливают появление условий для развития разнообразных видов совместной деятельности. Этому способствовали подробно описанные в предыдущей главе свойства высшей нервной деятельности антропоидов - быстрота образования условных связей, тонкость дифференцировок, легкость выработки адекватных реакций на следы и комплексы сигналов, решение сложных задач поведения и т.д. Особое значение приобрело развитие исследовательской и ассоциативной деятельности и способности к формированию богатого фонда памяти, определяющего поведение в разных ситуациях.

Изменение облика поднявшегося на ноги антропоида особенно затронуло форму его головы и размеры мозгового отдела черепа. Чрезвычайное усложнение, главным образом, сенсомоторных механизмов привело к стремительному развитию передних отделов мозга и разрастанию его лобных долей, что изменило форму черепа и обусловило его выпячивание над глазницами. У первобытных людей лицо уже приобрело черты, характерные для современного человека.

Условные рефлексы ребенка

Развитие физиологической деятельности мозга ребенка отражает историю становления человеческой мысли. Поведение грудного ребенка вначале кажется состоящим из обычных пищевых, оборонительных и других рефлексов, свойственных животным. Однако уже в это время у ребенка можно обнаружить зачатки специально человеческой системы нервной деятельности, которая позже проявляет себя в речи.

Условные рефлексы у новорожденного ребенка. Для выяснения вопроса о том, когда мозг ребенка приобретает способность к образованию условных рефлексов, ставили большое число опытов. Попытки выработать условные рефлексы у еще не родившегося плода привели к противоречивым результатам.

В опытах с недоношенными младенцами, родившимися на 1–2 месяца раньше срока, удалось выработать оборонительные условные рефлексы зажмуривания на метрономный сигнал, сопровождаемый обдуванием личика (Н.И. Касаткин, 1948). Эти рефлексы были выработаны в течение второго месяца постнатальной жизни. Однако состояние высшей нервной деятельности недоношенных детей в значительной мере зависит от сроков недоношенности, условий внутриутробного развития и ряда других причин. Специальные исследования показали, что способность к выработке условных рефлексов у недоношенных детей находится в определенном соотношении со степенью развития у них ориентировочного рефлекса и формирования его поведенческих и вегетативных компонентов. Зрительные пищевые условные рефлексы у детей, недоношенных 1–1,5 месяца, образуются к 22–39-му дню постнатальной жизни, а у недоношенных 3 месяца - к 59–75-му дню.

Попытки вырабатывать пищевые и оборонительные условные рефлексы у новорожденных в первые дни жизни также привели к противоречивым результатам, что, по-видимому, отражает и неравномерное созревание нервных механизмов коры больших полушарий мозга человека. Лишь примерно с недельного возраста способность ребенка к образованию условных рефлексов становится несомненной. К этому времени у него можно наблюдать и первые натуральные условные рефлексы.

Развитие ранних условных рефлексов у детей. Некоторые матери утверждают, что ребенок уже в возрасте одной-двух недель узнает их, тянется навстречу и посасывает, когда они берут его на руки. Однако в действительности ребенок еще не дифференцирует окружающих людей. Кто бы ни взял его на руки в обычное положение для кормления, ребенок ответит такой же двигательной реакцией. Дело в том, что у младенца примерно в недельном возрасте образуется натуральный условный пищевой рефлекс на положение кормления. Сигналом здесь служит комплекс главным образом кожных и проприоцептивных раздражений, подкреплением - кормление (В.М. Бехтерев, Н.М. Щелованов, 1925).

Возможно, еще раньше образуется натуральный условный рефлекс на время кормления. Так, при точном соблюдении правильных промежутков времени между кормлениями уже у пятидневных младенцев можно наблюдать пробуждение и появление сосательных движений за несколько минут перед каждым сроком кормления. По другим наблюдениям, если соблюдать постоянное время кормления, то уже у 8–9-дневных детей отмечается увеличение числа лейкоцитов в крови перед каждым кормлением, т.е. выработка условной реакции пищеварительного лейкоцитоза.

Уже в течение первого месяца жизни у детей можно вырабатывать разнообразные искусственные условные рефлексы. Так, если перед каждым кормлением 2–3-недельных младенцев за 15 с до дачи груди включать звуковые или световые сигналы, то через несколько дней включение одного только сигнала может вызвать сосательные движения. Возраст, в котором образовался тот или иной рефлекс, зависел от рода примененного сигнального раздражения.

Образованные в раннем возрасте рефлексы специализируются в зависимости от конкретных жизненных обстоятельств, усложняя и уточняя поведение ребенка. Например, вид матери становится привычным сигналом кормления, а белый халат врача, причиняющего боль, вызывает бурную защитную реакцию. Ребенок тянется к бутылочке с молоком и с плачем отворачивается от ложки, в которой получает горькое лекарство.

Развитие торможения ранних условных рефлексов у детей. Проходит немало времени, пока ребенок действительно начнет узнавать свою мать. Только в 3–4-месячном возрасте он оказывается в состоянии четко дифференцировать раздражители комплексного сигнала получения пищи. К этому времени реакция на кожные и проприоцептивные члены сигнального комплекса угаснет, и пищевой рефлекс специализируется на его зрительном компоненте.

Четкое дифференцирование искусственных зрительных и слуховых условных раздражителей происходит также в 3–4-месячном возрасте. До этого попытки вырабатывать дифференцировки приводят к очень неопределенным результатам. Торможение запаздывания вырабатывалось только тогда, когда детям исполнялось 5 месяцев, и то с большим трудом.

Таким образом, мозг ребенка обнаруживает первые признаки способности к выработке разных видов внутреннего торможения примерно в следующие сроки: дифференцировочного - в 1,5–2 месяца, угасательного - в 2–2,5 месяца, к выработке условного тормоза - в 2,5–3 месяца и торможения запаздывания - в 5 месяцев.

Повседневная жизнь приводит много примеров специализации и уточнения натуральных условных рефлексов ребенка посредством разных видов внутреннего торможения. Наиболее простым случаем является выработка дифференцировок зрительных раздражителей при специализации пищевого условного рефлекса на вид матери. Более сложным оказывается выработка условного тормоза.

Например, когда сваренная для ребенка каша еще горячая, мать сначала дует на нее, а потом зачерпывает ложкой и кормит ребенка. В первые дни кормления ребенок, увидев блюдце с кашей (положительный пищевой раздражитель), сразу открывает ротик и непрерывно тянется к блюдцу. Но через несколько дней достаточно матери подуть на блюдце (прибавочный агент), чтобы пищевая реакция временно прекратилась (условное торможение).

Комбинирование форм тормозного уточнения рефлекса с возрастом становится все более сложным и разнообразным.

Двигательные условные рефлексы ребенка. Для исследования двигательных условных рефлексов детей были разработаны специальные методики (А.Г. Иванов-Смоленский, 1933). Наиболее широко применяли выработку условных рефлексов схватывания рукой предмета или выполнения какого-либо заданного движения. Такое участие руки в условном рефлексе связано с деятельностью сложных механизмов мозга, работу которых психология определяет как произвольные или волевые поступки. Они входят в разнообразные категории действий взрослого человека. На рис. 101 показана установка для выработки простых условных хватательных рефлексов с пищевым подкреплением.

Рис. 101. Установка для исследования условных хватательных рефлексов у детей (по А. Иванову-Смоленскому):

1 - сигнальный звонок, 2 - трубка для подачи пищевого подкрепления (конфеты), 3 - застекленная часть трубки, 4 - верхний затвор, открываемый экспериментатором, 5 - нижний затвор, открываемый испытуемым, 6 - запись условно-рефлекторного движения схватывания и сжатия резиновой груши, 7 и 8 - отметки условного раздражителя и пищевого подкрепления

Ребенка вначале приучают пользоваться аппаратом. Для этого экспериментатор открывает при помощи груши верхний пневматический затвор наклонной трубки, по которой начинает скользить конфета. Когда конфета попадает в поле зрения испытуемого, последний, увидев ее через застекленную часть трубки, должен схватить резиновую грушу и открыть нижний затвор. Тогда конфета выпадет на блюдце, откуда ребенок ее может взять и съесть.

После того как вырабатывается такой условный рефлекс открывания затвора для получения конфеты, его используют в качестве подкрепляющего для образования условных рефлексов на зрительные, слуховые и любые иные сигналы.

Другой своеобразной формой двигательных условных рефлексов ребенка являются те, которые вырабатываются на подкреплении ориентировочно-исследовательскими реакциями. Ориентировочные рефлексы очень сильно выражены у детей. Если, например, включать звонок и затем показывать на расположенном сбоку экране движущиеся картинки, то вскоре, только услышав звонок, ребенок поворачивается в сторону экрана.

Изучение двигательных рефлексов показало, что и эти более подвижные проявления психической деятельности ребенка подчиняются общим законам развития возбуждения и торможения, движения и индукции нервных процессов, по которым работают высшие отделы мозга. В этих рефлексах еще больше, чем в слюнных, наблюдается чрезвычайный прогресс в развитии даже общих свойств нервных процессов у детей по сравнению с самыми высокоразвитыми животными, и наличие таких форм высшей нервной деятельности, которые вообще не имеют места у животных.

Например, экспериментатор образовал у ребенка условный хватательный рефлекс и хочет выработать дифференцировку сигнальных тонов. Он включает неподкрепляемый тон, а ребенок вместо движения рукой реагирует словами: «Дядя, не надо плохо гудеть, дай конфетку». Не достигнув цели биологическим хватательным рефлексом, ребенок обратился к чисто человеческому средству сигнализации - слову.

Овладение речью - переломный момент в жизни ребенка. Таким образом, хотя двигательные условные рефлексы детей и осуществляются по общим законам высшей нервной деятельности, но в них можно встретить и такие проявления, которые составляют исключительную особенность человека, прежде всего речевые реакции.

Вторая сигнальная система мозга человека

Пока мозг ребенка осуществлял даже весьма сложные пищевые, оборонительные, ориентировочные и другие условные рефлексы, его работа еще не выходила за границы общих с животными закономерностей приспособительной биологической деятельности. Но уже очень скоро эту форму поведения заслоняют проявления принципиально нового рефлекторного механизма, свойственного только человеку, что находит наиболее полное свое выражение в устной и письменной речи.

Человеческая «прибавка» нервной деятельности. Коренная особенность психической деятельности мозга человека, отличающая его от всех животных, состоит в наличии у человека сознания. Сознание человека характеризуется образованием обобщенных и отвлеченных комплексов условных раздражителей - понятий, выражаемых словами.

Сознание человека возникло в результате того, что биологическая борьба за существование и «потребительская» форма поведения животных сменились общественным образом жизни и созидающей трудовой деятельностью людей. Поэтому психическое восприятие животными природных раздражителей как суммы непосредственных пищевых, оборонительных и т.п. сигналов сменилось у человека целостным восприятием окружающего мира в понятиях, созданных историей и потребностями человеческого общества. Поэтому и пролегла такая резкая граница между исключительно предметным, конкретным мышлением животных и всегда абстрагирующим, создающим идеи сознанием человека.

Благодаря сознанию человек может в уме сопоставлять, пробовать, приходить к новым выводам и, составив определенный план, руководствоваться им в действиях. Животные не способны к заранее обдуманной деятельности по плану. Хотя «пчела постройкой своих восковых ячеек посрамляет некоторых людей-архитекторов. Но и самый плохой архитектор от наилучшей пчелы с самого начала отличается тем, что, прежде чем строить ячейку из воска, он уже построил ее в своей голове».

Наиболее ярко человеческое сознание проявляется в речи. Речь возникла как средство общения людей, у которых при совместном труде «явилась потребность что-то сказать друг другу». Словами люди выражают мысли, передают знания, побуждают к тем или иным действиям. Человек думает словами, даже не произнося их. Невозможно представить себе психическую жизнь человека без использования речи - устной, письменной, мысленной. Ни одно животное не в состоянии обмениваться мыслями путем разговора, это чисто человеческая способность.

Итак, высшая нервная деятельность животных исчерпывается условными рефлексами на конкретные сигналы пищи, опасности и т.п., в высшей нервной деятельности человека, кроме того, появляются условные рефлексы на обобщающие понятия, выраженные словами. Первая категория рефлексов имеет биологическую природу, вторая - социальную.

Существуют различные предположения о происхождении словесных условных рефлексов, отличающих человека от животных. Прежде полагали, что они образуются путем «нанизывания» сигнала на сигнал по типу условных рефлексов второго, третьего, четвертого и т.д. порядка. Считали, что так возникают условные цепи связей, которые с возрастом все более удлиняются.

Предполагали, например, что маленький ребенок сначала образует простой условный рефлекс - связывает вид пищи с едой. Потом он начинает говорить и связывает с пищей слова, обозначающие ее название. Потом он узнает от взрослых, что продукты надо покупать, и связывает с ними понятие о заработке.

Многие понятия и побуждения человека объясняли как развившиеся из натурального пищевого условного рефлекса. Другие цепи связей, согласно такому представлению, появляются на основе защитных рефлексов. Например, запрещение, подкрепленное в детстве наказанием, формирует понятие «нельзя» и связанные с ним нормы поведения человека.

Однако такое представление, как и все другие, связывающие возникновение словесных рефлексов с биологическими факторами, противоречит тому, что известно о природе речи: очевидно, речь возникла не из животных инстинктов, а в результате совместного труда людей. Именно поэтому сознание человека, его мысли и поведение обусловливаются не страхом и голодом, а интересами человеческого общества.

Исходя из всех изложенных соображений, И.П. Павлов разделил условные рефлексы человека на две принципиально разные категории. Условные рефлексы на конкретные сигналы составляют первую сигнальную систему деятельности мозга, общую для человека и животных, а словесные условные рефлексы образуют вторую сигнальную систему деятельности мозга, свойственную только людям.

Различие свойств деятельности первой и второй сигнальной систем. Характерными чертами механизма условного рефлекса первой сигнальной системы являются: 1) конкретность сигнала (то или иное явление окружающей действительности), 2) безусловная основа подкрепления (пищевое, защитное или половое значение), 3) биологическая природа достигаемого приспособления (к наилучшему питанию, обороне, размножению). Эти же характерные черты свойственны и первой сигнальной системе ребенка.

Условные рефлексы второй сигнальной системы возникают на основе иного физиологического механизма, иных движущих сил с привлечением понятийных и нравственных категорий. Например, услышав крики о помощи, человек спасает утопающего. Словесный сигнал, поданный тонущим, вызвал у его спасителя сложные второсигнальные условные рефлексы. Каковы характерные черты рефлексов второй сигнальной системы?

1. В отличие от конкретности сигнала в рефлексах первой сигнальной системы слово является сигналом отвлеченным. Оно действует не своим звуком, а заключенным в нем понятием. Утопающий мог призывать на помощь разными словами. Они звучали по-разному, но заключенная в них мысль доходила до каждого, услышавшего призыв.

То, что слово действует не своей звуковой оболочкой, а внутренним содержанием, было убедительно доказано опытами со словами-синонимами. Например, если выработать у человека условный рефлекс отдергивания руки на слово «огонь», то можно сказать «пламя», и испытуемый отдернет руку. Ясно, что дело не в звуках, а в смысле слов. Ничего подобного нельзя получить в опытах с животными. Там сигналом является раз навсегда определенный конкретный звук.

Слово как отвлеченный раздражитель вызывает условное возбуждение не одного какого-либо анализаторного пункта, а их сложного комплекса с участием многих анализаторов.

2. В то время как подкреплениями в первой сигнальной системе служат пищевые, оборонительные, половые рефлексы, в рефлексах второй сигнальной системы понятия, выраженные словами, подкрепляются тем, что человек видит, слышит, делает сам и обсуждает с другими людьми. Только так и могла образоваться связь призыва на помощь с немедленными действиями по спасению утопающего, с действиями, которые не только не дают непосредственной биологической выгоды спасающему, но даже связаны с риском для его жизни. Недаром именно такие нравственные поступки называют настоящими человеческими.

3. Наконец, в то время как условные рефлексы первой сигнальной системы обеспечивают непосредственное удовлетворение биологических потребностей особи, сознательная деятельность человека направлена на обеспечение жизненных потребностей каждого человека через пользу людям и всему человечеству. Поэтому в сознательных поступках человека выступают прежде всего мотивы общественного долга и взаимопомощи.

По всем свойствам деятельности, движущим силам своего образования и развития вторая сигнальная система является принципиально новой. Сигнализация с помощью слова открыла человеку недоступные животным возможности прогресса. Слово позволило каждому человеку пользоваться жизненным опытом всего человечества и, вместе с тем, каждое свое достижение делать всеобщим достоянием, накапливать и умножать знания, передавать их в виде готовых понятий подрастающим поколениям. Письменность еще более расширила возможности слова, облегчила преемственность культуры и помогла человечеству достичь современных высот науки, техники, искусства и общественных отношений.

Формирование слова как «сигнала сигналов». Важные сведения о формировании словесного раздражителя как синтетического «сигнала сигналов» может дать изучение процесса овладения речью ребенком. Речевая функция не является врожденной, она приобретается путем обучения при общении ребенка с говорящими людьми.

Описаны случаи, когда младенцы, унесенные дикими зверями, оставались живы и вырастали, например, в волчьей стае. Такие дети, когда их нашли, были бессловесны, они не понимали окружающих, у них не функционировала вторая сигнальная система.

Обучение речи начинается с того, что у ребенка обычно во второй половине первого года жизни начинают вырабатываться разнообразные реакции на комплексные раздражители, членом которых является слово. Например, ребенку говорят: «сделай ладушки», берут его ручки, производят соответствующее движение, а окружающие при этом сами хлопают в ладоши. Подобным образом ребенка обучают на вопрос: «где мама?» или «где папа?» оглядываться на мать или отца, на слова «покажи глазки» или «покажи ушки» указать названные части тела и т.д. Вначале роль слова в таких сигнальных комплексах сравнительно невелика. Определяющими членами комплекса являются статокинетические компоненты (положение ребенка), зрительные (обстановка, окружающие люди), звуковые (интонации, тембр голоса). Это ясно видно из наблюдений, результаты которых представлены в табл. 18.

Таблица 18. Значение различных членов комплексного раздражителя для реакции 8-месячного ребенка (по М.М. Кольцовой)

Когда присутствуют все статокинетические, зрительные и звуковые члены комплексного раздражителя, ставшего сигналом движения к отцу, реакция происходит. Но стоит выпасть хотя бы одному из них, и реакция отсутствует. Как видно из табл. 18, это происходит, если изменить положение ребенка (уложить его в кроватку), обстановку (перенести из спальни в столовую) или интонацию голоса (сердитый тон). Словесный член комплекса в этих случаях не в состоянии обеспечить его раздражающее действие.

Однако дальнейшая практика речевого обозначения реакции постепенно повышает роль слова среди других членов комплексного раздражителя, значение которых постепенно уменьшается. Так, уже через 2 недели после опыта, представленного в таблице, ребенок правильно реагировал на вопрос: где папа? не только находясь на руках у матери, но и лежа в кроватке. Еще через некоторое время теряет свое значение обстановка, реакция наступает не только в спальне, но и в столовой, и даже на улице. Наконец, примерно к концу первого года происходит окончательное «освобождение» слова от других компонентов комплекса, и оно начинает выступать как основной раздражитель, замещающий весь комплекс. В педагогическом отношении важно отметить, что быстрота процесса становления слова как самостоятельного и ведущего раздражителя чрезвычайно зависит от условий воспитания, особенно от продолжительности и частоты разговорного общения со взрослыми.

Возможным физиологическим механизмом такого выделения словесного раздражителя является тренировка силы и концентрации вызываемых ими нервных процессов с отрицательной индукцией на другие члены комплекса, чему способствует постоянство словесного компонента при бесконечных вариациях всех остальных компонентов в разнообразных ситуациях жизни ребенка. Оставаясь естественным выразителем целого комплекса явлений, слово осуществляет известную степень обобщения и начинает превращаться из простого звукового раздражителя в речевой сигнал.

Завершение такого превращения определяется накоплением большого числа условных связей, последовательно образующихся с данным словом у ребенка, в частности при игровой и ориентировочной деятельности.

В образовании этих связей особое значение приобретает деятельность двигательного анализатора. Так, обобщающие свойства словесного раздражителя оказываются более выраженными и стойкими при образовании на данное слово определенного количества условных связей с двигательного анализатора, чем при образовании такого же количества условных связей со зрительного анализатора. Отсюда понятна большая роль разных форм двигательной, в частности игровой и ориентировочной, деятельности. В свою очередь слово организует двигательную активность ребенка.

В чрезвычайной степени возрастает роль двигательного анализатора, когда ребенок начинает говорить сам. Каждое произносимое слово получает свое выражение в определенной комбинации кинетических сигналов от аппарата фонации, обладающих тем же постоянством, которое выделяло слово, слышимое среди всех других членов комплексного раздражителя. В более старшем возрасте овладение письмом добавляет стереотипы кинетических сигналов от движений пишущей руки и зрительных сигналов чтения. Синтез всех этих сигналов и приводит к формированию слова - понятия, «сигнала сигналов», рабочего механизма деятельности второй сигнальной системы мозга человека.

Основные свойства рефлексов второй сигнальной системы. Особенности условных рефлексов второй сигнальной системы наглядно выступают в сопоставлении с рефлексами первой сигнальной системы, которые достигли у человека высокого совершенства. Их изучение, особенно при словесных инструкциях, выявляет совместную деятельность этих систем.

Для специальных исследований свойств второсигнальной деятельности разрабатывали методики, предусматривающие использование словесных раздражителей (А.Г. Иванов-Смоленский, 1934). Из них наиболее широко была распространена методика выработки условных рефлексов на основе речевого подкрепления. Например, экспериментатор дает в руки испытуемому резиновый баллон, соединенный с манометром, включает сигнал (звонок, лампочку) и говорит ему «нажмите баллон». Когда между сигналом и словом образуется связь, испытуемый выполняет это движение, не ожидая приказа. Наряду с описанным используют и другие условные рефлексы выполнения различных движений на световые, звуковые и речевые сигналы без предупреждения или с предварительной словесной инструкцией. Применяют также защитный мигательный, пищевой глотательный и разнообразные вегетативные слюноотделительные, сердечно-сосудистые, потоотделительные, фотохимические и другие рефлексы. Техника их подробно описана в специальном руководстве (С.М. Гальперин, А.Э. Татарский, 1973).

При изучении рефлексов второй сигнальной системы выступили следующие наиболее характерные их свойства.

1. Непрерывное синтезирование, расширяющее содержание словесных сигналов (возбуждение анализаторного комплекса, выражающего определенное понятие, непрерывно иррадиирует). Оно распространяет сигнальное значение этого понятия на все смежные, т.е. обобщает эти понятия все шире, отвлекаясь все дальше от конкретных частностей.

Такое обобщение четко выступало в следующем опыте. У школьника был отработан положительный условный слюнной рефлекс на слово «хорошо» с дифференцировкой слова «плохо». После этого фразы, содержащие слово «хорошо», например «пионеры хорошо отдохнули», вызывали условный рефлекс, а содержание слова «плохо» оказывалось тормозным. Тогда испытали действие фраз, в которых слова «хорошо» и «плохо» были заменены близкими по смыслу, например «пионер прекрасно занимается» или «ученик слабо отвечает». На первую фразу наступила отчетливая условная реакция, на вторую же рефлекса не было. Наконец, были применены высказывания, которые лишь по самому общему своему значению говорили о хорошем или плохом. Результаты этого опыта представлены в табл. 19.

Таблица 19. Условные слюноотделительные рефлексы на словесные раздражения у 13-летнего мальчика (по В.Д. Волковой)

Номер сочетания // Условный словесный раздражитель // Слюноотделение, капли/30 с // Примечание

50 // Хорошо // 18 // Подкреплено

12 // Плохо // 1 //Не подкреплено

51 // Хорошо // 16 // Подкреплено

1 // Ленинград - замечательный город // 15 // »

1 // Школьник не сдал экзамена // 2 // Не подкреплено

52 // Хорошо // 15 // Подкреплено

1 // Брат обижает сестру // 1 // Не подкреплено

1 // Мой брат тяжело заболел // 2 // » »

1 // Вражеская армия была разбита и уничтожена // 24 // Подкреплено

1 // Ученик сдал экзамен на посредственно // 10 // »

Из табл. видно, что по объективным показателям величины условных рефлексов словесные сигналы «хорошо» или «плохо» непрерывно расширяли свое содержание вплоть до самых общих понятий школьных обязанностей «школьник не сдал экзамены» и патриотического сознания «вражеская армия была разбита и уничтожена».

2. Одномоментность формирования и перестройки временных сигналов системы. В то время как временные связи первой сигнальной системы вырабатываются лишь постепенно в результате ряда сочетаний, временные связи словесных условных рефлексов образуются сразу в один прием. Например, можно объяснить приезжему, как найти нужный ему дом, и человек, никогда не бывший в этом городе, прямо придет к месту назначения (сколько «проб и ошибок» сделает животное, пока найдет правильный путь в лабиринте?).

Также одномоментно происходит словесная отмена условного рефлекса. Человек, прочитав объявление на дверях столовой «закрыто на ремонт», перестанет туда ходить (сколько дней будет напрасно прибегать на задний двор столовой кормившаяся там собака, пока наступит, наконец, полное угашение ее условного пищевого рефлекса?).

Одномоментно осуществляются во второй сигнальной системе перестройки этих связей и все основные акты условно-рефлекторной деятельности, например выработка дифференцировок («переходите улицу при зеленом светофоре и не переходите при красном»), запаздывания («включив телевизор, подождите, пока появится изображение») и т.д. Прочность таких одномоментно образованных связей и легкость их условного возобновления лежит в основе памяти.

3. Отображение во второй сигнальной системе временных связей, образованных в первой, и наоборот. Примером могут служить следующие наблюдения.

У детей вырабатывали условный двигательный рефлекс на звук звонка. После этого в одном из опытов вместо того, чтобы включить звонок, экспериментатор произносил слово «звонок». На это слово испытуемый отвечал той же реакцией, что и на звук звонка. Такое же действие оказывала надпись «звонок» при ее предъявлении испытуемому.

Следовательно, когда мозг человека образует условный рефлекс даже на конкретный сигнал первой системы, то ответная реакция одновременно оказывается связанной и со словесным его обозначением, т.е. сигналом второй системы. Это происходит в результате того, что каждый конкретный сигнал входит как один из членов в синтетический комплекс слова.

Избирательная иррадиация условного возбуждения в пределах словесного комплекса от каждого из его членов проявляется в виде «передачи» связей из первой сигнальной системы во вторую. Так, могут быть «переданы» и дифференцировки, и сложные отношения раздражителей вплоть до полной картины стереотипа. Наоборот, «передача» связей из второй сигнальной системы в первую обнаруживается в том, что условные реакции, выработанные на словесные раздражители, воспроизводятся по сигналам конкретных явлений, которые обозначаются данным словом.

Взаимодействие сигнальных систем совершенствуется с возрастом. Так, словесный отчет детей о действующих конкретных условных раздражителях становится полноценным, лишь начиная с 7–8-летнего возраста.

4. Отвлеченность понятия, выраженного словом, находится в обратном отношении к прочности его связи с конкретными раздражителями действительности. Это свойство обнаруживается, например, в следующем опыте.

У ребенка был выработан условный слюноотделительный рефлекс на слово, обозначающее название определенной птицы. Величина рефлекса составляла 7–8 капель слюны. Когда испытывали обобщающее слово «птицы», то оказалось, что оно обладает условным действием даже более сильным, чем первичный словесный раздражитель. Оно дало 10 капель слюны. Однако еще более широкое обобщение, выраженное словом «летают», оказалось менее сильным условным раздражителем слюноотделительного рефлекса, величина которого упала до 4–5 капель. Наконец, наибольшая степень обобщения живых существ словом «живут» имела результатом только 1 каплю слюны.

Следовательно, чем абстрактнее понятие, чем шире сфера его обобщения, чем дальше оно стоит от действительности, тем слабее связь его словесного сигнала с конкретным сигналом основной условной реакции.

5. Более высокая утомляемость и подверженность внешним влияниям рефлексов второй сигнальной системы по сравнению с первой. Это, естественно, вытекает из филогенетической молодости и большой чувствительности рефлексов второй сигнальной системы. Поэтому, например, напряженная умственная работа отражается в первую очередь на состоянии словесных рефлексов, в то время как в рефлексах на конкретные раздражители не проявляется еще никаких признаков утомления.

У школьников в начале и конце учебного дня исследовали двигательные условные рефлексы на звук и на произносимое экспериментатором слово «звонок». Оказалось, что условный рефлекс на звук звонка, т.е. осуществляемый по конкретному сигналу, не обнаружил никаких изменений в течение учебного дня. В то же время рефлекс на слово «звонок», т.е. осуществляемый посредством второй сигнальной системы, претерпел значительные изменения. Латентный период условной реакции удлинился, а ее величина снизилась.

Более высокая чувствительность рефлексов второй сигнальной системы к химическим влияниям проявилась, например, в известной последовательности явлений алкогольного опьянения. Вначале утрачивается способность к сознательным, разумным суждениям, т.е. страдает деятельность второй сигнальной системы, и лишь позже начинаются расстройства рефлексов первой сигнальной системы.

Локализация центральных механизмов речевой деятельности и парность работы полушарий. Хотя деятельность второй сигнальной системы, обобщающей и абстрагирующей в виде понятий комплексы разномодальных сигналов, охватывает все основные механизмы мозга (сенсорные, моторные и ассоциативные), выполнение различных актов речевой функции связано с определенными структурами высших отделов мозга человека. Эти структуры, названные центрами речи, были выявлены в клинических наблюдениях и обозначены по именам описавших их исследователей (рис. 102). Так, двигательный центр речи Брока, поражение которого вызывает расстройство движений, осуществляющих устную речь, находится у основания нижней фронтальной извилины. Слуховой центр речи Вернике, при повреждении которого теряется способность понимать смысл услышанных слов, занимает заднюю треть верхней височной извилины. Оптический центр речи, патология которого лишает человека возможности узнавать написанное, расположен в ангулярной извилине.

Рис. 102. Расположение некоторых специальных частей анализатора словесных сигналов в коре головного мозга человека:

1 - речевые движения (центр Брока), 2 - артикуляция речи, 3 - движения руки при письме, 4 - анализ звуков речи, 5 - устные словесные сигналы (центр Вернике), 6 - письменные словесные сигналы, 7 - зрительный анализ

Преимущественная локализация «центров речи» в левом полушарии связана в эволюции мозга человека с ведущей ролью его правой руки. Таким образом, наряду с парностью работы полушарий мозга во многих видах его деятельности существует и некоторая их неравноценность в отношении реализации его высших функций преимущественно левым полушарием. На этом основании предполагают, что левое полушарие выполняет основные функции второй сигнальной системы. В качестве доказательства приводили наблюдения над больными, подвергавшимися одностороннему лечебному электрошоку.

Когда таким способом угнеталась деятельность левого полушария, то резко нарушались речь, понимание слов, способность читать текст, решать логические задачи, но сохранялась способность узнавать окружающие предметы, понимать значение бытовых звуков, например звонка, чтобы открыть дверь, расстановки на столе тарелок, ложек и вилок для приготовления к обеду и т.д., а также эмоциональное восприятие музыки. Когда электрошоку подвергалось правое полушарие, то нарушались понимание бытовых сигнальных звуков и эмоциональное восприятие музыки, но сохранялись все проявления речи устной и письменной.

В пользу мнения о раздельности функций левого и правого полушарий приводят результаты исследования реакций электроэнцефалограммы на словесные и неречевые обращения к человеку. В первом случае реакция десинхронизации была более выражена при отведениях на левой стороне, во втором - на правой. Исследования ЭКоГ, фокальных ВП и импульсных ответов нейронов у кошек показали, что при образовании условного рефлекса вначале наступает синхронизация активности в симметричных участках полушарий, затем регистрируется ее преобладание в полушарии, контралатеральном стороне подкрепления (первые проявления условного рефлекса), и после широкой генерализации активность вновь сосредоточивается в этом полушарии (прочный условный рефлекс).

Типология человека. Для диагностики типологии человека широко применяют методику изучения условных двигательных рефлексов, образуемых на словесном подкреплении. Типологические различия можно обнаружить также в изменениях электрической активности мозга при действии прерывистых раздражений нарастающей интенсивности (рис. 103). Здесь сила, уравновешенность и подвижность нервных процессов отражаются в наиболее переносимой силе раздражителя, превышение которой ведет к запредельному угнетению электрической активности, в степени изменения активности и быстроте развития этих изменений. Типологические особенности выявляются и при испытании готовых, сложившихся в течение жизни речедвигательных рефлексов, например в силовых отношениях условного раздражителя (громкость приказа) и рефлекса (величина ответного движения) (рис. 104).

Рис. 103. Установка для исследования изменений основной электрической активности мозга при действии прерывистых раздражений нарастающей интенсивности (по методу М.Н. Ливанова):

1 - металлический экран кабины для испытуемого, 2 - осветитель с лампой (4) и обтюратором (3), вращаемым мотором (5), 6 - реостат ступенчатого наращивания интенсивности светового раздражения, 7 - включение светового раздражения, передаваемое шнуром (8) ключу (9) для отметки на электроэнцефалограмме, 10 -отведение потенциалов мозга

Рис. 104. Индивидуальные различия протекания готовых речедвигательных рефлексов при изменении силы словесного сигнала (регистрируется величина движения, выполняемого по приказу). А, Б, В - реакции у различных исследуемых с большей (А) или меньшей (В) силой нервных процессов: I-V - степень громкости приказа от очень тихого (I) до оглушающе громкого (V)

Типологические различия проявляются и в повседневном поведении. Так, описания жизни известных писателей дали основания отнести И.С. Тургенева к сагвиникам, И.А. Крылова к флегматикам, А.С. Пушкина к холерикам, а Н.В. Гоголя к меланхоликам. Наличие у человека двух сигнальных систем, совместно осуществляющих его психическую деятельность, усложнило типологию людей. Кроме различий общих типов нервной системы существуют индивидуальные особенности степени участия словесных и конкретных сигналов в сложной аналитико-синтетической работе человеческого мозга. Они выражаются в объеме использования первой и второй сигнальных систем и определяют специальные типы высшей нервной деятельности человека. Различия эти имеют лишь относительный характер, так как в каждом впечатлении, движении мысли и поступке человека участвуют обе системы при ведущей роли сознательной, словесной.

По соотношению деятельности первой и второй сигнальных систем встречаются разные типы людей. Крайние случаи таких типологических отношений И.П. Павлов называл мыслительным и художественным. Мыслительный тип характеризуется резким доминированием второй сигнальной системы над первой и поэтому сильной склонностью к абстрактному мышлению. Люди, обладающие мыслительным типом, воспринимают окружающее не столько в виде непосредственных ярких картин жизни, сколько в форме словесных, обобщенных его определений. Художественный тип характеризуется меньшим, чем обычно, преобладанием второй сигнальной системы над первой и поэтому склонностью к конкретному мышлению. Это люди, живо и ярко воспринимающие окружающее в образах, звуках, красках, прикосновениях и запахах. Ярким проявлением художественного типа мышления И.П. Павлов считал творчество Л. Толстого. Однако, как правило, люди обладают смешанным (средним) типом нервной деятельности. Более поздние функциональные исследования (О.М. Теплов, 1956) выявили связь состояния нервных процессов с личностными характеристиками человека; также было показано, что высокая чувствительность может компенсировать слабость нервной системы человека и обеспечивать полноценность его деятельности. Исследования в области типологии человека усложняются тем, что необходимо различать общие и частные свойства его нервной системы (В.Д. Небылицын, 1976). Частные свойства могут в различной степени проявлять, например, разные сенсорные системы мозга, обусловливая сравнительную выраженность зрительных, слуховых или иных компонентов восприятия. Общие свойства характеризуют деятельность интегративных механизмов мозга, определяющих личность человека на всех уровнях ее проявления, осуществляемую главным образом передними областями коры во взаимодействии с подкорковыми структурами. Электрофизиологические исследования показали, что активность именно этих отделов мозга характерна для испытуемых, обнаруживших высокие показатели уровня двигательной и умственной деятельности.

Нейрофизиологические механизмы мышления человека

Изучение того, как мозг «делает мысль», только недавно стало предметом физиологии. Поэтому сведения о нейрофизиологическом механизме деятельности второй сигнальной системы еще крайне ограничены. При современном уровне знаний для характеристики особенностей этой деятельности приходится изучать не столько ее физиологический механизм, сколько локализацию и условия образования возникающих при этом условных связей. В настоящее время накоплены пока разрозненные сведения о нервных процессах, которые разыгрываются в структурах мозга человека при его мыслительной деятельности. Некоторые результаты получены при выяснении общих вопросов отражения процессов мышления человека в электрических показателях активности нервных механизмов мозга, а также в изучении процессов восприятия, принятия решений и формирования понятий. Однако здесь еще остаются неясные и спорные вопросы, начиная со значения электрических показателей для определения нервных процессов и кончая проблемой интеллекта человека.

Электрические показатели основных процессов деятельности мозга человека. Мозг человека, как и животных, генерирует электрические потенциалы фоновой ритмики, отвечает вызванными потенциалами на афферентные раздражения, развивает сверхмедленные потенциалы, обнаруживает импульсацию отдельных нейронов. По этим показателям можно до некоторой степени судить о протекании нервных процессов в высших отделах мозга, оценивать сравнительное участие его структур в формировании и осуществлении актов высшей нервной деятельности.