Михаил Грабиленков
Михаил Васильевич Грабиленков
Предисловие.
В первом выпуске книги были рассмотрены некоторые принципы и особенности строения человеческого мозга. Было показано, что эти, казалось бы, чисто научные, довольно сложные, вопросы имеют огромное значение для понимания ряда проблем образования и практической жизни. В этом плане ещё большее значение имеют вопросы организации работы мозга, установленные науками о мозге в последние несколько десятилетий.
Второй выпуск книги как раз и посвящён основным принципам организации работы мозга взрослого человека, которые, к сожалению, не изучаются в должной мере в общеобразовательной школе. В этом выпуске даются сведения о роли разных областей мозга в реализации психических процессов, важных для образования.
Эти вопросы имеют большое значение для понимания проблем образования, связанных с внедрением новых информационных и коммуникационных технологий. Во многих случаях эти проблемы обусловлены тем, что большинство активных пользователей электронных средств и компьютерных программ не имеют ясных представлений о работе собственного мозга и условиях, обеспечивающих его эффективную, плодотворную деятельность.
Например, сотни миллионов людей используют замечательные технологии для развлечения и попадают в ловушку болезненных зависимостей. Они собственными руками лишают свой мозг возможности концентрироваться и развиваться, ограничивая способность к творчеству.
Привыкая к потреблению облегчённой и фрагментарной информации, пользователи, прежде всего молодые люди, тормозят развитие сложных систем своего мозга. А это ограничивает уровень развития интеллекта и психики в целом. Тем самым они теряют возможность подъёма на более высокий уровень сознания, к духовным вершинам. Более того, в ряде случаев уже в молодые годы наблюдается тяжёлое заболевание, названное цифровым слабоумием.
Полученные новые данные о работе мозга представляют собой одну из основ, необходимых для серьёзного обсуждения вопросов совершенствования образования. В последующих выпусках они помогут лучше уяснить многие проблемы образования. В противном случае нам ещё долго придётся иметь дело с такими «проектами», как реформирование или «модернизация» системы образования с целью уменьшения коррупции в обществе или перенос начала учебного года, чтобы учесть время окончания туристского сезона.
Глава 1. Обработка сенсорной информации в мозге
Первичные области коры
Тайна восприятия.
Многолетние исследования показали, что организация работы мозга человека отличается едва ли не большей сложностью, чем его строение. Чтобы разобраться в принципах организации работы мозга, полезно выделить и рассмотреть по отдельности некоторые основные направления его деятельности. Логичнее всего начать с аппарата обработки в мозге информации из внешнего мира. Оказалось, что привычное всем восприятие окружающего мира организовано поразительно сложно. Уже здесь мы вплотную сталкиваемся с удивительной тайной превращения энергии внешнего воздействия в факт сознания.
Как уже говорилось в первом выпуске, с внешним миром мозг связан посредством органов чувств. В рецепторных отделах каждого из органов чувств энергия воздействий внешнего мира преобразуется в нервные импульсы, которые по нервным волокнам направляются в мозг. Какие же таинственные явления, и в каких отделах мозга, происходят в процессе восприятия?
Напомним, что восприятием называют понимание ощущения и способность обозначить его словами. Но за пониманием ощущения стоят загадочные, таинственные процессы.
Куда ведут нервные волокна от рецепторных отделов органов чувств.
Тщательное изучение путей нервных волокон в мозге человека, идущих от рецепторных отделов каждой из сенсорных систем, - зрительной, слуховой и других, - показало, что они проходят через несколько различных нейронных структур в глубине мозга, под корой, но всегда ведут в строго определённые области коры больших полушарий. Эти области принято называть первичными зонами коры.
Так, например, нервные волокна, идущие от сетчатки глаза, через ряд подкорковых структур приходят в первичную зрительную кору, расположенную в затылочных долях мозга. Нервные волокна от рецепторов внутреннего уха, также переключаясь в подкорковых структурах, заканчиваются в первичной слуховой коре, расположенной в височных долях мозга. Нервные волокна от рецепторов кожи и мышц, переключаясь в подкорковых образованиях, приходят к первичной коре общей чувствительности, которая расположена в теменных долях мозга и так далее.
В каждой первичной коре обрабатывается, в основном, информация только одного вида. В первичной зрительной коре обрабатывается только зрительная информация, в первичной слуховой коре - только слуховая и т.д.
Как выяснилось, главная задача любой первичной коры – анализ однородной сенсорной информации, полученной от соответствующего рецепторного отдела.
Обработка информации в первичной зрительной коре
Первичная зрительная кора.
В качестве примера рассмотрим немного подробнее вопрос о характере обработки информации в первичной зрительной коре.
Первичная зрительная кора представляет собой слой нервной ткани толщиной около двух миллиметров, который включает шесть слоёв нервных клеток. Общее число нейронов в первичной зрительной коре - примерно 200 миллионов.
Площадь первичной зрительной коры в мозге человека – всего несколько квадратных сантиметров. В этой области коры находится около 15 полей, обрабатывающих зрительную информацию. Каждое из этих полей первичной зрительной коры связано с тремя или четырьмя другими полями. И каждое из этих полей примерно отображает карту сетчатки. То есть, раздражение светом определённого участка сетчатки вызывает возбуждение соответствующего ему участка первичной зрительной коры.
Как выяснилось в ходе долгих, трудоёмких исследований, в первичной зрительной коре информация, полученная от сетчатки, тщательно анализируется.
Осуществляется такой анализ нейронами, каждый из которых избирательно реагирует на строго определённые свойства воздействия.
Нейроны первичной зрительной коры узко специализированы.
В ходе кропотливых многолетних исследований удалось выяснить, что большая часть нейронов первичной коры высоко специализирована. Каждый из этих нейронов строго избирательно реагирует лишь на какой-то один признак воспринимаемого объекта.
В первичной зрительной коре есть нейроны, реагирующие на движущийся объект, контраст или границу. Другие нейроны избирательно реагируют на элементы фигуры, например, линии и полосы, различной ориентации и длины. Есть нейроны, которые реагируют на различные оттенки цвета. Также имеются нейроны, которые реагируют на разные направления движения объекта и так далее.
Таким образом, специализированные нейроны первичной коры выделяют наиболее простые признаки сигнала.
Анализ сигналов в первичной зрительной коре.
В нейронных структурах первичной зрительной коры поступающий от рецепторных отделов огромный поток зрительной информации тщательно анализируется. Специализированные нейроны дробят эту информацию на множество составляющих элементов, каждый из которых несёт какой-то один признак. Таким путём нейронные структуры первичной зрительной коры дробят воспринимаемую информацию на миллионы составляющих её признаков и тем самым готовят её для дальнейшей более глубокой обработки.
Заметим, что человеческое дитя не получает при рождении готовых нейронов, уже настроенных на восприятие отдельных признаков внешнего воздействия. Эта колоссальная работа по настройке сотен миллионов нейронов должна быть выполнена в детстве.
Иерархический принцип работы зрительной коры.
Выделение и отбор отдельных признаков информации осуществляется на нескольких восходящих уровнях обработки. В процессе обработки информация, собранная рецепторными клетками сетчатки глаза, обработанная и переданная нейронами сетчатки, в первичной зрительной коре передаётся с одного уровня на другой. Чем выше уровень, тем сложнее устройство и функции нервных клеток, и тем более глубокой обработке подвергается информация.
Все поля первичной зрительной коры связаны между собой сложной сетью нервных волокон. При этом нервные волокна идут не только от нижележащих уровней коры к вышележащим уровням, но и от лежащих выше к тем, что расположены ниже. То есть, более высокие уровни связаны двусторонними связями с нижележащими уровнями. Это означает, что вышележащие уровни коры не только получают информацию от нижележащих уровней, но и оказывают влияние на работу нижележащих уровней. Такой принцип работы коры называют иерархическим.
Подтверждения аналитического характера работы первичной коры.
Аналитический характер работы первичной зрительной коры подтвердился во время операций на открытом мозге. В ряде случаев, например, когда нужно было определить границы опухоли в мозге, применяли раздражение участков коры слабым электрическим током. В мозге нет болевых рецепторов, поэтому больной во время операции находился в полном сознании и мог отвечать на вопросы о своих ощущениях. Оказалось, что раздражение участков первичной зрительной коры слабым электрическим током вызывало у больного появление элементарных зрительных ощущений в виде мелькающих светящихся точек, цветовых пятен и тому подобных явлений. Эти неоформленные зрительные явления возникали в строго определенных участках зрительного поля в зависимости от того, какие участки коры раздражались.
Аналогичным образом процессы обработки однородной сенсорной информации идут и в других областях первичной коры. Например, при раздражении слабым электрическим током первичной слуховой коры в височных долях мозга, у человека возникали элементарные слуховые ощущения – шумы, тоны и т.п.
Вторичные области коры
Во вторичной коре идёт более глубокая обработка и синтез однородной сенсорной информации.
После обработки в нейронных структурах каждой первичной зоны коры информация передаётся в более сложные и по структуре, и по выполняемой работе области коры более высокого уровня, которые осуществляют более глубокую обработку соответствующей однородной информации. Эти области образуют системы вторичных зон коры.
Поля вторичных зон коры расположены по соседству с полями первичных зон коры. Эти поля состоят из нервных клеток, большая часть которых не имеет прямой связи с рецепторными отделами. Эти нейроны получают нервные импульсы от первичной коры или от нейронных структур, расположенных в глубине мозга. В этих более сложных по своему строению полях коры происходит более глубокая обработка информации, её объединение, интеграция.
Например, по соседству с полями первичной зрительной коры в затылочных долях мозга, расположены поля вторичных зон зрительной коры. Поля вторичной зрительной коры как бы «надстроены» над первичной зрительной корой и осуществляют более глубокую обработку зрительной информации.
Вторичные зоны коры включают значительное число нейронов, которые способны комбинировать поступающие сигналы и осуществлять первый этап синтеза информации. Нейроны каждой из вторичных областей коры синтезируют различные сигналы, на которые был раздроблен поток информации одной сенсорной системы. Во вторичной зрительной коре происходит синтез зрительной информации, во вторичной слуховой коре синтезируется слуховая информация и так далее.
Вторичные зоны коры включают в себя нейроны, имеющие значительно более сложные функции по сравнению с нейронами первичных зон. Более глубокий уровень обработки осуществляется нейронами, ответственными за выделение более сложных признаков и целых образов.
Во вторичной коре обнаружены, в частности, нейроны, которые сравнивают новые воздействия со следами старых и реагируют при появлении изменений.
Во вторичной коре более развиты верхние слои коры, которые содержат более сложные по строению и выполняемой работе нервные клетки. Верхние слои мозговой коры играют важную роль в осуществлении наиболее сложных форм психической деятельности. Их развитие происходит на поздних ступенях развития мира живых организмов и на поздних этапах индивидуального развития человека. Например, у младенца эти верхние слои коры ещё весьма слабо развиты, а у развитого взрослого человека занимают очень значительное место.
Следует также заметить, что при врождённом слабоумии эти слои коры недоразвиты, а у больных, мозг которых деградировал до слабоумия, резко сужены.
Синтез зрительной информации во вторичной зрительной коре.
В качестве примера рассмотрим немного подробнее процессы, происходящие во вторичной зрительной коре.
После обработки в первичной зрительной коре информация передаётся соседним зрительным полям вторичной коры. Как правило, для каждого поля вторичной коры имеется несколько полей первичной коры, откуда приходят нервные волокна. Каждое поле вторичной коры, в свою очередь, связано, с несколькими другими полями вторичной коры. Таким образом, во вторичной коре имеется несколько уровней обработки информации. У человека площадь вторичной зрительной коры заметно больше площади первичной зрительной коры.
Вторичные области зрительной коры, благодаря своему более сложному устройству, обеспечивают синтез зрительных сигналов на нескольких всё более высоких уровнях и организуют их в определенные системы.
Раздражение вторичных отделов зрительной коры слабым электрическим током не вызывает элементарных зрительных ощущений, как в случае первичной зрительной коры. В случае раздражения вторичной зрительной коры возникают сложные оформленные зрительные образы лиц, животных, предметов и т.д. Иногда всплывают целые сцены, например, какие-то действия людей. Появляющиеся образы отражают прежний зрительный опыт человека, пробуждают следы тех зрительных образов, которые хранятся в долговременной памяти.
Таким образом, второй этап процесса зрительного восприятия осуществляется во вторичной зрительной коре, которая содержит структуры, необходимые для синтеза зрительно воспринимаемых элементов.
В отделах вторичной коры сосредоточены нейроны, выделяющие сложные признаки и целостные образы. Именно эти нейроны позволяют почти мгновенно, с первого взгляда узнавать знакомое лицо или знакомый предмет.
Объединение элементарных признаков происходит вследствие включения их в иерархически организованную нейронную сеть. Формирование целостного образа связано с участием нейронов более высокого порядка, реагирующего на сложные изображения.
Нейроны первичной коры выделяют отдельные элементарные признаки. Сигналы нейронов нижних уровней сходятся на нейроне более высокого порядка, избирательно реагирующем на сложные изображения, например, лица.
Нейроны более высокого порядка, реагирующие на сложные изображения, являются продуктом обучения. Сложные изображения хранятся в памяти и становятся своеобразными эталонами, с которыми сравниваются новые восприятия. Чтобы сформировать в сознании ребёнка образ предмета, должна быть проделана значительная внутренняя работа. Ещё большая работа нужна, чтобы этот образ закрепился в памяти, стал орудием мышления.
Значительная часть таких нейронов формируется в ранние периоды индивидуального развития под влиянием внешней среды. Поэтому, если, например, в детстве русский ребёнок не видел лиц китайцев, то нейроны, отвечающие за их различение, не были сформированы, и в зрелом возрасте он будет плохо их различать. Аналогично, если китайский ребёнок в детстве не видел лиц европейцев, он будет плохо различать их в зрелые годы.
Синтез слуховой информации во вторичной слуховой коре
Заметим, что при раздражении вторичной слуховой коры в левом полушарии большинство людей слышат слова или фразы. Если же раздражается вторичная слуховая кора в правом полушарии, то большинство людей слышат музыкальные мелодии, звучание песен и т.д. При этом исследуемые больные полностью осознавали отсутствие внешнего источника звука, так что то, что они слышали, оказывалось чем-то средним между реальными слуховыми ощущениями и слуховыми воспоминаниями.
Опознание образов
Во вторичной коре осуществляется очень сложная операция - опознание образов. Каждый образ относится к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался человек. Синтезируя сигналы нейронов, вторичная кора формирует «образ» воспринимаемого объекта и сравнивает его с множеством образов, хранящихся в памяти. Опознание завершается принятием решения о том, с чем или с кем встретился человек, чьё лицо он видит перед собой и так далее. Таким образом, предмет или явление включается в систему уже знакомых связей.
Опознание – очень сложная деятельность, которая включает в свой состав поиск существенных элементов информации, их сопоставление друг с другом, создание гипотезы о значении целого, сверку этой гипотезы с исходными признаками и так далее. Чем сложнее предмет, чем менее он знаком человеку, тем более развернутый характер принимает эта деятельность.
Основные механизмы, обеспечивающие синтез этих элементов в единое целое, а, следовательно, и процесс узнавания объекта или его изображения, пока остаются тайной.
Подчеркнём, что тонкие настройки нейронов и нейронных сетей во вторичной коре не даются при рождении. Эта огромная, сложнейшая работа должна быть выполнена в ходе индивидуального развития в детские годы.
Глава 2. Интеграция сенсорной информации в мозге.
Третичные области коры
Интеграция сенсорной информации.
Человек воспринимает мир как целое, во всём его многообразии. Но в первичной и вторичной коре каждый вид сенсорной информации - зрительная, слуховая и другие - обрабатывается по отдельности. То есть, где-то в мозге должен осуществляться синтез всей этой разнородной информации.
Действительно, в коре больших полушарий есть более высокие и сложные, так называемые третичные области коры. У человека развита третичная кора двух типов. Сначала мы рассмотрим третичные области коры, которые заняты сложной комплексной работой по интегрированию, синтезу информации, в ходе которой объединяются данные от рецепторных отделов разных органов чувств.
Эти третичные области коры расположены в задней части мозга. Они охватывают самые сложные и высокие части затылочной, височной и теменной долей коры каждого полушария и интегрируют зрительную, слуховую, осязательную, температурную и другую информацию. У человека эти третичные области коры занимают почти половину всей поверхности коры.
В этих областях коры преобладают сложные нейроны верхних слоёв, которые не имеют прямой связи с рецепторными отделами органов чувств. Они обладают особенно тонким и сложным строением и обрабатывают информацию, уже проанализированную и обобщенную на более низких уровнях в разных сенсорных системах и обеспечивают её совместную обработку.
В третичной коре, благодаря множественным связям между разными сенсорными системами многие нейроны приобретают способность отвечать на сложные комбинации сигналов от разных органов чувств. Нейроны третичной коры очень пластичны, что даёт возможность перестраивать их свойства в процессе обучения опознанию новых объектов.
В первичных и вторичных зонах коры по отдельности обрабатываются сигналы от зрительных, звуковых, температурных и других рецепторов. В третичных зонах коры осуществляется синтез всех этих видов информации. Информация в них объединяется, интегрируется, и человек получает более или менее целостное представление о какой-то части окружающего нас мира.
Описаны, например, случаи, когда слабым электрическим током раздражались более сложные височные отделы коры. Раздражение этих отделов коры вызывало у исследуемого больного целые сложные сцены, которые включали как зрительные образы, так и слуховые ощущения.
Третичные области коры рассматриваются как структуры, ответственные за синтез поступающей информации, и как аппарат, необходимый для перехода от чувственного восприятия к абстрактным символическим процессам.
У взрослого человека вторичные и третичные области коры имеют исключительное значение, поскольку над ними надстраиваются все более высокие уровни деятельности мозга.
Наглядный пример интеграции информации в мозге
Приведём простой наглядный пример. Представьте себе, что вы стоите на поляне в весеннем лесу. Одновременно вы видите свежую зелень деревьев и кустарников, красивые цветы и зелёную травку, слышите пение птиц и жужжание насекомых, чувствуете запах цветов, ощущаете тепло солнечных лучей и лёгкое дуновение ветерка.
Разные рецепторные отделы воспринимают все эти виды внешних воздействий, превращают их в нервные импульсы и передают в соответствующие отделы мозга. Там эти сигналы обрабатываются сначала на разных уровнях зрительной, слуховой и других сенсорных систем, затем каким-то образом вся эта информация объединяется, интегрируется во вторичных и третичных зонах коры, и вы воспринимаете целостный образ части сложнейшего окружающего мира со всем богатством и сложностью цвета, форм, глубины и движения. Это вызывает в вас определённые чувства и мысли.
Воспринимаемая картина мира кажется цельной. Но она создаётся на основе нервной деятельности в десятках взаимосвязанных участков мозга, каждый из которых специализируется на выполнении определённой части общей работы.
Обработка информации – зрительной, слуховой, осязательной и других – в человеческом мозге вначале происходит в разных местах, в первичных и вторичных зонах коры. Но на последующих этапах обработки все виды информации обрабатываются совместно. Во вторичной и третичной коре происходит интеграция признаков объекта, которые раздельно обрабатывались в разных зонах первичной коры.
Все эти процессы идут одновременно, причём в работе участвует практически весь мозг. Мозг работает как единое целое, состоящее из множества нейронных структур, каждая из которых выполняет специфическую работу совместно с другими структурами. В мозге одновременно и с огромной скоростью идут тысячи сложнейших процессов, которые мы не осознаём.
Интеграция информации, поступающей от разных сенсорных систем, требует формирования системы богатых связей между нейронными структурами и сетями, находящимися в разных областях мозга. А для этого нужны многообразные упражнения, которыми малыш постоянно занят в своей бурной активной деятельности. Это указывает на важность разнообразной, методически грамотно создаваемой на разных возрастных этапах, образовательной среды, которая должна быть организована взрослыми людьми.
Нейронный аппарат восприятия
Сложная иерархическая организация аппарата восприятия.
Рассматривая работу первичных, вторичных и третичных зон коры, а также связанных с ними подкорковых структур, мы фактически имели дело с особым очень сложным нейронным аппаратом – аппаратом восприятия.
Нервный аппарат, связанный с приемом, переработкой и синтезом информации, получаемой от различных органов чувств, занимает большое место в коре головного мозга человека. Этот аппарат работает как единое целое и занят получением и обработкой информации о внешнем мире.
Уже внимательное изучение хода нервных волокон в головном мозге в полной мере подтверждает принцип иерархического строения основных отделов мозговой коры.
Нейронные структуры, отвечающие за обработку информации из внешнего мира, расположены в трёх типах областей коры всё более высокого уровня. Первичная кора обеспечивает анализ нервных импульсов, поступающих от органов чувств. Во вторичных областях коры происходит более глубокая обработка и синтез однородной информации, относящейся к одной сенсорной системе. Каждая сенсорная система – зрение, слух, осязание, обоняние, вкус - имеет собственный набор уровней обработки информации в мозге. При этом сначала каждый вид информации – зрительная, слуховая и так далее – обрабатывается отдельно от других её видов.
Третичные области коры у человека обеспечивают синтез информации от разных сенсорных систем и наиболее сложные формы психической деятельности, требующие совместного участия многих зон коры больших полушарий.
В настоящее время нейронные сети изучаются с разных сторон в тысячах лабораторий. Но опять приходится говорить, что остаются загадкой те сложнейшие процессы в мозге, с помощью которых признаки объекта восприятия, выделяемые нейронами первичной коры, интегрируются в целостный образ воспринимаемого объекта. Как функционирование нейронных сетей и отдельных нервных клеток превращается в образы, мысли, чувства человека, по-прежнему остаётся тайной. И где искать ключ к этой тайне – науке пока неведомо.
Таинственный процесс восприятия.
Таким образом, даже такой привычный всем процесс, как восприятие окружающего мира, невероятно сложен. В обработку информации, которая поступает из внешнего мира через органы чувств, включаются десятки нейронных сетей и структур, расположенных в разных областях мозга. При этом информация многократно пересылается между нейронными структурами и преобразуется из одной формы в другую.
Процесс восприятия опирается на совместную работу сложного комплекса структур коры и подкорки. При этом каждая из структур вносит свой собственный вклад в построение активной деятельности восприятия.
Итак, в последние примерно полстолетия удалось многое узнать о том, как организованы нервные процессы, связанные с получением и переработкой информации, поступающей из внешнего мира. Но нейрофизиологические механизмы восприятия пока очень слабо изучены. Никто не может сказать, как связаны идущие в нейронных сетях процессы с осознанием картины окружающего нас мира.
Иерархический принцип
Обработка сенсорной информации осуществляется снизу вверх.
Как уже говорилось, в мозге нейронные структуры более высоких уровней не только получают информацию от нижележащих уровней, но и управляют этими нижележащими уровнями. То есть, нейронный аппарат обработки информации, получаемой из внешнего мира, построен иерархически. Чем выше в иерархии находится определённая часть, тем более сложную работу она выполняет и тем большее влияние оказывает на работу нижележащих частей.
Обработка в мозге информации из внешнего мира идёт снизу вверх на нескольких восходящих уровнях. Первичные, вторичные и третичные зоны коры осуществляют всё более сложную обработку, включающую анализ и синтез приходящей информации. Первичные зоны коры анализируют однородную информацию от соответствующих органов чувств, например, зрительную, слуховую и другие. Вторичные зоны затылочной коры интегрируют зрительную информацию, вторичные зоны височной коры - слуховую, вторичные зоны теменной коры интегрируют информацию от кожных рецепторов, а также рецепторов мышц и суставов. Третичные зоны коры интегрируют информацию от всех органов чувств и создают целостный образ части окружающего мира.
Иерархический характер организации мозга формируется постепенно. Это подтверждается множеством фактов. Например, поражение определённой области мозга в раннем детстве влияет на более высокие области коры, которые надстраиваются над поражённой областью. А поражение той же области мозга в зрелом возрасте влияет на более низкие области, работа которых теперь зависит от поражённой области.
Так, поражение вторичной зрительной коры в раннем детстве может привести к недоразвитию наглядного мышления. А поражение вторичной зрительной коры в зрелом возрасте может вызвать частичные дефекты зрительного анализа и синтеза, но не затрагивает сформированных ранее более высоких форм мышления.
Организация высших психических функций у детей взрослых различна. Например, у образованных взрослых людей (правшей) речью управляют височные доли левого полушария. Поэтому поражение этих областей мозга левого полушария ведёт к явно выраженным речевым расстройствам. А у детей до пяти-шести лет, ещё не учившихся читать и писать, речь обеспечивается нейронными структурами и левого, и правого полушария. Поэтому поражение речевых зон левого полушария не ведёт к явно выраженным речевым расстройствам.
Управление обработкой сенсорной информации идёт сверху вниз.
Управление обработкой сенсорной информации в мозге осуществляется сверху вниз. Сигналы в мозге с любого уровня, кроме первого, рецепторного, передаются не только на более высокие уровни, но и на нижележащие, обеспечивая обратную связь, контроль работы и управление нижележащими уровнями.
Некоторые из этих сигналов несут нижележащим уровням распоряжения усилить свою деятельность и собрать больше информации, которая представляет ценность для человека. И наоборот, могут направляться команды ослабить деятельность, поскольку определённая информация не является важной и потому интереса не представляет.
На некоторых уровнях информация может делиться на несколько потоков и направляться в разные области мозга. В обработке информации задействуются одновременно десятки нейронных сетей, связанных друг с другом и хорошо координируемых. При этом управление осуществляется сверху вниз, то есть высшие структуры управляют структурами более низкого уровня.
Сложность и упорядоченность нейронного аппарата восприятия.
Итак, обработка информации из внешнего мира опирается на совместную работу сложнейшего комплекса нейронных сетей и структур коры и подкорки, расположенных в разных областях мозга. При этом каждая из десятков нейронных структур вносит свой собственный вклад в выполняемую мозгом работу.
Вначале поступающий от рецепторных отделов огромный поток однородной сенсорной информации тщательно анализируется, дробится на множество составляющих элементов, каждый из которых несёт какой-то один признак. Тем самым информация готовится для дальнейшей более глубокой обработки
На следующих, более высоких и сложных уровнях, происходит более глубокая обработка и синтез однородной сенсорной информации. На ещё более сложных и высоких уровнях объединяются, интегрируются данные от рецепторных отделов разных органов чувств. Человек воспринимает целостный образ части окружающего мира со всем богатством и сложностью цвета, форм, глубины и движения. При этом поразительна та молниеносная быстрота, с которой мозг обрабатывает информацию из внешнего мира.
Воспринимаемая человеком и представляющаяся целостной картина мира создаётся на основе одновременной нервной деятельности в десятках взаимосвязанных участков мозга, каждый из которых специализируется на выполнении определённой части общей работы. В работе участвует практически весь мозг, который работает как единое целое, состоящее из множества нейронных структур, каждая из которых выполняет специфическую работу совместно с другими структурами.
Иерархическое строение коры – продукт долгого развития.
Исследования мозга позвоночных животных показали, что развитие коры головного мозга животного зависит от его положения на эволюционной лестнице. Так, в коре головного мозга мыши, крота или крысы разделение первичных и вторичных зон едва намечается, а третичные зоны коры совсем отсутствуют. Похожее, хотя и несколько более сложное, строение имеет кора головного мозга даже у собаки. И лишь у высших обезьян вторичные и третичные зоны мозговой коры разделяются достаточно ясно.
Таким образом, чем выше на эволюционной лестнице стоит животное, тем в большей степени его поведение регулируется корой головного мозга.
В ходе эволюции функциональная организация наиболее высоких нейронных сетей в коре мозга всё более разделяется. При этом каждая система коры больших полушарий приобретает отчетливую иерархическую организацию. У низших позвоночных иерархическая организация едва намечена, но становится ведущей характеристикой мозга у человека.
То есть, иерархическое строение коры головного мозга человека является продуктом длительного исторического развития.
Явно выраженное иерархическое строение коры головного мозга имеет место только у человека. У человека первичные участки мозговой коры занимают совсем небольшое место. Заметно больше места занимают хорошо развитые зоны вторичной коры. А наиболее развитыми являются у человека третичные зоны коры теменно-височно-затылочной и лобной коры, которые занимают подавляющую часть коры больших полушарий.
Аппарат восприятия и современная жизнь.
Аппарат восприятия может одновременно обрабатывать большое количество информации, поступающей в данный момент от разных органов чувств. Он реагирует на все воздействия внешнего мира - на свет, звуки, запахи, вкус, осязание, температуру, боль, телесные ощущения и так далее. Этот аппарат потребляет мало энергии и действует очень быстро, иначе наши далёкие предки просто не могли бы выжить среди опасностей дикой природы.
На протяжении сотен миллионов лет живое существо всегда должно было быть настороже. Поэтому аппарат восприятия формировался так, что внимание привлекали любые новые внешние воздействия или внезапное изменение старых: звуки, запахи и зрительные образы должны были сразу же учитываться. В противном случае жизнь в любой момент могла оказаться под угрозой.
Но жизнь в современном мире обычно более безопасна, за исключением экстремальных ситуаций. В то же время, выполняемая современным человеком работа часто требует устойчивой концентрации внимания на решаемой задаче. Поэтому сформировавшаяся в ходе долгой эволюции особенность аппарата восприятия, который откликается даже на слабое воздействие извне, часто сильно мешает работникам умственного труда, доля которых постоянно растёт. Ведь отвлечение внимания к непрерывным воздействиям внешнего мира мешает работе мышления, которая требует сосредоточенности и устойчивого внимания. Внимание необходимо и аппарату памяти, которому нужен покой для эффективного сохранения информацию в долговременной памяти.
Более того, каждый раз, когда очередное внешнее воздействие привлекает внимание человека, в мозге происходит небольшой выброс дофамина. Дофамин – один из нейромедиаторов, который обнаружен в синапсах мозга. В дикой природе дофамин готовил животное к бегству или к борьбе и поэтому быстро «сжигался» в организме.
Но современному человеку, который, к примеру, смотрит телепередачу, не нужно никуда бежать или сражаться. Известно, что дофамин создаёт у человека ощущение эйфории, радости и счастья. Это заставляет человека бессознательно искать эти воздействия снова и снова. В современных условиях это может вызывать развитие болезненной зависимости, в том числе, от постоянного неразумного стимулирования со стороны телевидения, айфонов, планшетов и других средств информационных и коммуникационных технологий. К этим вопросам мы вернёмся позднее.
Вертикальная организация коры мозга.
Каждая из сенсорных систем (зрительная, слуховая, общечувствительная) имеет вертикальную организацию. Они начинаются рецепторными отделами органов чувств. Нервные волокна, начинающиеся в рецепторных отделах, проходят через ряд структур в глубине мозга и достигают первичной коры.
При этом каждая из этих систем имеет иерархическое строение. Система состоит из группы «надстроенных» друг над другом зон коры. В основе каждой системы лежат первичные зоны коры, куда приходят нервные импульсы несущие информацию от рецепторных отделов органов чувств. В первичной коре информация, собранная рецепторами, дробится на миллионы составляющих ее признаков.
Далее информация передаётся в соседние, «надстроенные» над первичными зонами, вторичные зоны коры. В преобладающих во вторичной коре верхних слоях, более сложных по составу и строению, преобладают сложные нейроны, способные реагировать не только на один, но и на несколько признаков информации одного определённого вида, например, зрительной или слуховой.
Поэтому во вторичной коре происходит более глубокая переработка, то есть, анализ, инф