Высшая нервная деятельность представляет собой интегративную способность высших отделов мозга обеспечивать индивидуальное поведенческое приспособление человека к изменяющимся условиям внутренней и внешней среды. Теория высшей нервной деятельности строится на следующей базовой основе:
1. на концепциях рефлекторной теории,
2. на теории отражения,
3. на теории системной деятельности мозга.
Физиологической основой процессов высшей нервной деятельности является аналитико-синтетическая деятельность коры больших полушарий мозга.
Аналитическая деятельность коры головного мозга заключается в ее способности разделять, вычленять и различать отдельные раздражения, то есть их дифференцировать.
Синтетическая деятельность коры больших полушарий проявляется в объединении, обобщении возбуждения, возникающего в различных ее участках от действия всевозможных раздражителей.
Анализ и синтез конкретных сигналов составляют первую сигнальную систему человека и животных. Вторая сигнальная система – это нервные процессы, возникающие в полушариях большого мозга человека в результате восприятия сигналов окружающего мира в виде речевых обозначений. Вторая сигнальная система является основой человеческого мышления, она социальна обусловлена. Вне общества, без общения с другими людьми она не развивается. Первая и вторая сигнальные системы неотделимы друг от друга, они функционируют совместно и обуславливают единство высшей нервной деятельности человека.
Методы исследования ВНД
1. Метод условных рефлексов.
2. Электроэнцефалография – регистрация суммарной электрической активности мозга с поверхности головы. На ЭЭГ регистрируются 4 основных физиологических ритма: ά-, β-, θ- и δ– ритмы.
3. Метод вызванных потенциалов – регистрация колебания электрической активности на ЭЭГ при однократном раздражении периферических рецепторов.
4. Компьютерная томография – рентгенографическое изображение каждого участка мозга с различных точек.
5. Ядерный магнитный резонанс – регистрация появления и затухания электромагнитного резонансного излучения ядер атомов водорода.
6. Магнитоэнцефалография – регистрация напряжения магнитных полей.
7. Реоэнцефалография – регистрация изменений сопротивления ткани мозга переменному току высокой частоты в зависимости от кровенаполнения.
8. Кожно-гальваническая реакция – измерение изменения сопротивления кожи при действии раздражителя.
Поведенческие реакции человека
Формы поведения человеческого организма принято подразделять на врожденные и приобретенные в процессе онтогенеза. В основе врожденных форм поведения лежат безусловные рефлексы и инстинкты.
Инстинкты – это генетически сложившаяся форма поведения, осуществляемая под влиянием основных биологических потребностей. Инстинктивная деятельность человека строится на врожденных связях подкорковых центров с корой больших полушарий.
Безусловный рефлекс – это врожденная ответная реакция организма, возникающая постоянно у особей данного вида и возраста при адекватном воздействии жизненно важных раздражителей на определенные рецепторы. Благодаря безусловным рефлексам сохраняется целостность организма, поддерживается постоянство внутренней среды и происходит размножение. К безусловным рефлексам относятся
· пищевые рефлексы (жевание, глотание, сосание, отделение слюны, желудочного сока);
· оборонительные рефлексы (кашель, чихание, мигание при попадании инородного предмета в глаз, отдергивание руки от горячего предмета);
· половые рефлексы (рефлексы, связанные с осуществлением полового акта, выкармливанием и уходом за потомством);
· рефлексы терморегуляции;
· рефлексы дыхания;
· сердечные рефлексы;
· сосудистые рефлексы;
· рефлексы гомеостаза.
В основе приобретенных форм поведения лежат условно-рефлекторные реакции.
Условный рефлекс – это ответная реакция организма, приобретенная в течение жизни в результате сочетания безразличного (индифферентного) раздражителя с безусловным.
Индифферентный раздражитель (сигнал) – это тот раздражитель, который не вызывает в организме каких-либо изменений.
Безусловный раздражитель (сигнал) – это раздражитель, который представляет собой биологически значимые сигналы. При их наличии возникает безусловный рефлекс.
Условные рефлексы обеспечивают совершенное приспособление организма к меняющимся условиям жизни и делают поведение пластичным. При действии условного сигнала (сигнал, вызывающий соответствующий условный рефлекс) кора больших полушарий обеспечивает организму предварительную подготовку реагирования на те раздражители внешней среды, которые в последующее время окажут свое воздействие.
Основные отличия условных рефлексов от безусловных
| Условные рефлексы (УР) | Безусловные рефлексы (БР) |
| Приобретенные | Врожденные |
| Непостоянные | Постоянные |
| Индивидуальные | Видовые |
| Любой раздражитель на любое рецепторное поле | Специфический раздражитель на определенное рецепторное поле |
| Осуществляются на уровне коры больших полушарий | Осуществляются на уровне спинного мозга, ствола, подкорковых ядер |
| Образуются на основе БР или УР низшего порядка |
Для формирования условного рефлекса необходимы следующие условия
1. индифферентный сигнал (раздражитель) должен предшествовать безусловному,
2. сила индифферентного раздражителя должна быть средней силы (при малой и большой силе рефлекс может не выработаться),
3. должна быть достаточная большая сила безусловного раздражителя,
4. должна быть достаточная возбудимость клеток коры большого мозга,
5. необходимо отсутствие посторонних раздражителей во время выработки рефлекса.
Механизм образования условного рефлекса связан с установлением временной связи
1. между двумя или несколькими возбужденными очагами в коре головного мозга;
2. между центром условного раздражения в подкорковых структурах мозга и центром безусловного раздражения в коре;
3. между корковым центром безусловного раздражения и подкорковым условного раздражения;
4. и на уровне подкорковых образований.
В формировании условного рефлекса различают три стадии:
1. стадия прегенерализации – характеризуется концентрацией возбуждения в проекционных зонах коры условного и безусловного раздражителей и отсутствием условных поведенческих реакций;
2. стадию генерализации – в основе этой стадии лежит процесс иррадиации возбуждения;
3. стадия специализации условного рефлекса – характеризуется угасанием межсигнальных реакций и возникновением условного ответа на сигнальные раздражители.
Необходимой предпосылкой образования условного рефлекса является возникновение ориентировочного рефлекса. Ориентировочный рефлекс – это, безусловно-рефлекторное, непроизвольное сенсорное внимание, вызванное неожиданным или новым для организма раздражителем. Ориентировочная реакция предшествует образованию условного рефлекса и состоит из трех основных фаз
· первой – фазы превентивного торможения, которая заключается в прекращении текущей деятельности с фиксацией позы;
· второй – фазы общей активации, которая проявляется в форме поликомпонентной реакции, включающей поворот головы и глаз в направлении стимула;
· третьей – фазы анализа внешних сигналов и принятия решения об ответной реакции организма.
Значение условного рефлекса:
· условно-рефлекторный механизм лежит в основе формирования любого приобретенного навыка, в основе процесса обучения;
· на основе ряда условных рефлексов формируется динамический стереотип, являющийся основой привычек человека, основой его профессиональных навыков;
· условные рефлексы резко расширяют число сигнальных, значимых для организма раздражителей, что обеспечивает более высокий уровень приспособительного поведения.
Функционирование условно-рефлекторного механизма основывается на двух нервных процессах: возбуждении и торможении.
Торможение – это активизация тормозных нейронов, которая приводит к снижению возбуждения в центрах уже выработанного условного рефлекса. Торможение условно-рефлекторной деятельности проявляется в форме внешнего, или безусловного, торможения и в форме внутреннего, или условного, торможения.
Внешнее безусловное торможение условных рефлексов – это врожденное генетически запрограммированное торможение одного условного рефлекса другими условными или безусловными. Различают два вида внешнего торможения: запредельное и индукционное.
1. Запредельное торможение УР развивается либо при большой силе стимула, либо при слабом функционировании нервной системы. Запредельное торможение имеет охранительное значение.
2. Индукционное торможение УР наблюдается в случае применения нового раздражителя после выработки УР или вместе с известным раздражителем.
Биологическое значение внешнего торможения состоит в том, что организм задерживает свою реакцию на второстепенных событиях и сосредотачивает свою деятельность на наиболее важных в данный момент.
Внутреннее, или условное, торможение – это торможение, которое возникает внутри рефлекторной дуги в случае неподкрепления условного рефлекса. Биологическое значение внутреннего торможения состоит в том, что если условно-рефлекторные реакции на выработанные сигналы не могут обеспечить приспособительное поведение, необходимое в данной обстановке, особенно когда обстановка меняется, то такие сигналы постепенно отменяются при сохранении тех, которые оказываются более ценными.
Различают три вида внутреннего торможения условного рефлекса: дифференцировочное, угасательное и запаздывающее торможение.
1. В результате дифференцировочного торможения человек начинает различать раздражители, сходные по своим параметрам, и реагирует только на биологически значимые.
2. Угасательное торможение возникает тогда, когда при выработанном условном рефлексе воздействие на организм условного раздражителя не подкрепляется воздействием раздражителя безусловного. Благодаря угасанию организм перестает реагировать на сигналы, утратившие свое значение. Угасание помогает освободиться от ненужных лишних движений.
3. Запаздывающее торможение возникает, если выработанный условный рефлекс отодвигать во времени от подкрепляющего его безусловного раздражителя. Запаздывание у детей вырабатывается с большим трудом под влиянием воспитания и тренировки. Запаздывание - основа выдержки, силы воли, умения сдерживать свои желания.
Динамический стереотип является высшим проявлением аналитико-синтетической деятельности коры полушарий большого мозга. Динамический стереотип – это система условно-рефлекторных актов, в которой каждый последующий рефлекс вызывается завершением предыдущего рефлекса. Он является основой привычек человека, основой его профессиональных навыков.
Мотивации и эмоции
Мотивация – это толчок к целенаправленному действию, вызванный потребностью. Механизм формирования мотивации состоит из пяти ступеней:
1. Изменение метаболического состояния – возникновение потребности;
2. Активизация гипоталамических центров нейрогуморальным путем;
3. Активизация других структур мозга, в том числе и коры, возбужденными гипоталамическими центрами;
4. Возбуждающее и тормозное влияние лимбической системы и коры больших полушарий на гипоталамические мотивационные центры;
5. Клеточная и молекулярная интеграция корково-подкорковых структур.
Эмоции – это субъективные реакции человека на внутренние и внешние раздражения. С физиологической точки зрения эмоции есть активное состояние специализированных мозговых структур, побуждающих изменить поведение в направлении усиления или ослабления определенного состояния. Анатомо-физиологическим субстратом эмоций является лимбическая система мозга. Эмоции обладают следующими функциями:
1. оценочная функция (отражательная) - заключается в обобщенной оценке внешних и внутренних событий;
2. побуждающая функция – состоит в вызове действия, направленного на удовлетворение потребности;
3. переключательная функция – обеспечивает выбор конкурирующих мотиваций;
4. коммуникативная функция – заключается в передаче состояния другим людям с помощью мимики и жеста;
5. подкрепляющая функция – состоит в том, что положительная эмоция, возникающая в результате выполненного действия, является наградой при обучении (выработке рефлексов), а отрицательные эмоции способствуют выработке внутреннего торможения.
Мотивации и эмоции не имеют резкого разграничения между собой и отражают разные оттенки одного и того же процесса.
Стресс
Под эмоциональным стрессом понимают общую системную реакцию организма на стресс-факторы. Причиной эмоционально-стрессовой реакции является не само по себе воздействие, а отношение к нему. В стрессовых реакциях участвуют следующие нейрогуморальные структуры: гипоталамус, гипофиз, лимбическая система, базальные ядра, кора больших полушарий и надпочечники.
Память
Биологическая память – это способность живых организмов воспринимать информацию о раздражении, закреплять и сохранять ее для последующего использования хранящейся информации в организации поведения. Различают генетическую память и приобретенную.
Под генетической (видовой) памятью понимают всю информацию, получаемую от родителей через гаметы. Эта память содержит информацию о развитии организма. Носителем генетической памяти являются молекулы ДНК.
Приобретенная (индивидуальная) память возникает в онтогенезе на основе жизненного опыта. С ней связано приспособление организма к изменяющейся окружающей среде. Индивидуальная память формируется в процессе научения и включает в себя несколько процессов:
· получение информации;
· запечатление информации в виде формирования следа памяти – энграммы;
· сохранение энграммы;
· воспроизведение ранее полученной информации.
Существует несколько видов индивидуальной памяти:
· двигательная память – запоминание и воспроизведение движений;
· образная память – основой является запоминание предметов и их свойств;
· словесно-логическая память – запоминание, узнавание и воспроизведение мыслей и понятий;
· эмоциональная память – запоминание и воспроизведение чувственных восприятий совместно с объектами, их вызывающими.
По механизму образования выделяют кратковременную и долговременную память.
В основе кратковременной памяти лежат процессы реверберации нервных импульсов по замкнутым цепям нейронов III и IV слоев коры лобной и теменной долей.
Долгосрочная память имеет в своей основе структурно-химические преобразования на клеточном, синаптическом и системном уровнях головного мозга.
С памятью связывают активность многих структур головного мозга: ретикулярной формации, гиппокампа, миндалины, гипоталамуса. Например, гиппокамп, оказывает регулирующее влияние на нейроны новой коры, создавая в них согласованные во времени колебания возбудимости. Височная кора участвует в запечатлении и хранении образной информации. Лобная кора формирует общие программы поведения и команды для ближайшей подкорки. Таламокортикальная система способствует организации кратковременной памяти. Ретикулярная формация активирует структуры, участвующие в фиксации и воспроизведении энграмм и сама участвует в процессах формирования энграмм.
Сон
Сон – это активное состояние организма, отличное по своим признакам от бодрствования. Состояние сна имеет следующие признаки:
· потеря активной связи организма с внешней средой;
· изменение мышечного тонуса;
· падение кровяного давления;
· уменьшение частоты сердечных сокращений;
· перераспределение крови в сосудах: большее наполнение кровью сосудов брюшной полости;
· минимальный уровень обмена веществ;
· снижение температуры тела;
· изменения в электроэнцефалограмме.
Сон человека может быть монофазным (ночной сон), то есть один раз в сутки, и полифазным (дневной и ночной), который характерен для детей первых семи лет жизни. Ночной сон имеет продолжительность 7-8 часов и состоит из 4-5 циклов. Каждый цикл начинается фазой «медленного» сна и завершается «быстрым» сном. Длительность цикла у взрослого человека составляет примерно 60-100 минут. В первых двух циклах преобладает «медленный» сон, а в последних – «быстрый» сон. У взрослого человека на долю «медленного» сна приходится примерно 6,5 часов, а на фазу «быстрого» сна – 1,5 часа. У новорожденного – на долю быстрого сна приходится 50-60% общей длительности сна.
Во время «медленного» сна
1. происходят восстановительные процессы в тканях, органах и системах организма;
2. происходит восстановление функций органов, физической и умственной работоспособности;
3. осуществляются ростовые процессы;
4. в коре головного мозга происходят процессы упорядочения информации;
5. перевод информации из блоков кратковременной памяти в блоки долговременной памяти;
6. часть информации, которая не имеет биологической значимости, вытесняется из ЦНС, что приводит к снижению информационных и эмоциональных перегрузок.
Во время «быстрого» сна восстанавливаются функции нейронов мозга и синапсов. Он выполняет сторожевую функцию и осуществляет подготовку организма к переходу в состояние бодрствования.
Механизмы сна
Сон возникает благодаря возбуждению тормозных (гипногенных) структур и торможению активирующих структур мозга. Предполагают, что орбитофронтальная кора и преоптические ядра гипоталамуса активируют ядра шва, которые начинают оказывать тормозное влияние на ретикулярную формацию ствола мозга. При торможении ретикулярной формации ствола ослабевает ее тормозное влияние на неспецифические ядра таламуса, благодаря чему происходит торможение коры и развивается «медленный» сон. С другой стороны, торможение ретикулярной формации ствола приводит к тому, что полностью снимается её активирующее влияние на кору больших полушарий. Этот период соответствует появлению «быстрого» сна. Смена «медленного» сна на «быстрый» осуществляется с помощью двух типов нейронов ретикулярной формации моста:
· холинэргических - нейронов фазы «быстрого» сна, которые способствуют увеличению секреции серотонина и уменьшению секреции норадреналина. В этом случае наступает сон.
· норадренэргических - нейронов фазы «медленного» сна, которые способствуют обратному процессу, после чего наступает состояние бодрствования.
Возрастные особенности высшей нервной деятельности человека
Развитие условных рефлексов. Ребенок рождается с определенным набором врожденных, безусловно-рефлекторных, реакций. Со второго дня жизни, у него начинают вырабатываться условные связи. Например, на 2-5-е сутки формируется реакция на положение для кормления, возникает ориентировочный рефлекс. С 6-го дня появляется лейкоцитарная условно-рефлекторная реакция на прием пищи. На 7-15 день жизни ребенка появляются условные рефлексы на звуковые и вестибулярные раздражители. В 2 месяца могут быть выработаны рефлексы с любого анализатора. На втором году жизни у ребенка формируется большое количество условных рефлексов на отношение величины, тяжести, удаленности предметов. В процессе формирования условного рефлекса выделяют четыре стадии:
· стадию неспецифической реакции, которая характеризуется возникновением ориентировочной реакции на раздражитель;
· стадию торможения, при которой происходит торможение деятельности ребенка при действии условного сигнала;
· стадию неустойчивого условного рефлекса, когда условные раздражители не всегда вызывают ответную реакцию;
· стадию устойчивого условного рефлекса.
С возрастом увеличивается скорость выработки условных рефлексов. Системы условных связей, выработанные в раннем и дошкольном возрасте (до 5-ти лет), особенно прочны и сохраняют свое значение в течение всей жизни.
Внешнее безусловное торможение. Внешнее безусловное торможение появляется у ребенка с первых дней жизни. В 6-7 лет значение внешнего торможения для высшей нервной деятельности снижается и возрастет роль внутреннего торможения.
Внутреннее торможение. Внутреннее торможение появляется у ребенка примерно с 20-ого дня после рождения в виде примитивной формы дифференцировочного торможения. Угасательное торможение появляется в 2-2,5 месяца, условное торможение наблюдается в 2,5-3 месяца, а запаздывающее торможение – с 5-ти месяцев.
Динамический стереотип. В раннем детском возрасте стереотипы имеют особое значение. Они облегчают приспособление детей к окружающей среде, являются основой формирования привычек и навыков. У детей до трех лет стереотипы вырабатываются легко и помогают ребенку выработать с их помощью необходимые для жизни условные рефлексы.
Развитие речи. Развитее речи – это процесс развития второй сигнальной системы. Сроки развития сенсорной и моторной речи не совпадают. Развитие сенсорной речи предшествует развитию моторной речи. Еще до того, как ребенок начинает говорить, он уже понимает смысл слов. В становлении речи выделяют следующие этапы:
1. Подготовительный этап, или этап произношения отдельных звуков и слогов (от 2-4 до 6 месяцев);
2. Этап возникновения сенсорной речи, то есть проявление первых признаков условного рефлекса на слово, на его смысл (6-8 месяцев);
3. Этап возникновения моторной речи, то есть произношение осмысленных слов (10-12 месяцев).
До 2 месяцев словарный запас ребенка составляет 10-12 слов, к 18 месяцам – 30-40 слов, к 24 месяцам – 200-300 слов, к 36 месяцам – 500-700, в отдельных случаях - до 1500 слов. К 6-7 годам появляется способность к внутренней (семантической) речи.
Развитие мышления. Наглядно-действенное мышление формируется в дошкольном и младшем школьном возрасте. Словесно-логическое мышление проявляется к 8-9 годам, достигая развития к 14-18 годам.
Развитие поведения. Поведенческий акт осуществляется по двум принципам:
· по принципу рефлекса, то есть от стимула к действию;
· по принципу саморегуляции – при отклонении того или иного физиологического показателя от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность, активизируется поведенческая реакция, которая восстанавливает гомеостаз.
В организации поведения участвуют сенсорные, моторные, центральные и некоторые нервно-гуморальные механизмы. Сенсорные системы обеспечивают распознавание стимулов внешней и внутренней среды. Моторные системы реализуют двигательную программу в соответствии с сенсорной информацией. Центральные системы связывают сенсорные и двигательные системы для обеспечения адаптивного поведения целого организма в соответствии с меняющимися условиями окружающей среды и на основе доминирующей мотивации.
Для человека наиболее важным поведением является коммуникативное поведение. Для формирования коммуникативного поведения необходима зрительная, акустическая, обонятельная и тактильная информация.
· Зрительный контакт для ребенка очень важен для установления отношений с окружающими. Ребенок в возрасте 1-1,5 недель хорошо различает общие черты предъявляемых объектов, причем именно они, а не их форма, являются для него наиболее существенными.
· Акустический контакт осуществляется в виде речевого диалога. Считается, что ребенок реагирует на звуки речи с рождения. У младенцев 4-5 месяцев на речь взрослого наблюдается «комплекс оживления» максимальной силы и продолжительности, включающий «гуление».
· Тактильная чувствительность обеспечивает восприятие внешних стимулов в широком диапазоне, поэтому для новорожденных и детей младшего возраста она имеет важное познавательное значение. Особенно эффективны тактильные контакты в первый триместр жизни.
С возрастом повышается роль зрения и слуха в обеспечении коммуникативного поведения. Первые коммуникативные взаимодействия возникают еще до рождения ребенка в системе «мать-плод». Связь между матерью и плодом осуществляется за счет тканевых контактов. После рождения детско-материнские отношения продолжаются в системе «мать-дитя». Уже с 3-его дня после рождения новорожденный способен отличать запах молока и тела своей матери от запаха других людей. После 3-го месяца жизни ребенок переключается на взаимодействия с другими членами семьи. Начиная с 2-2,5 лет, дети могут создавать группы из 3-4 человек. Причем, мальчики вступают в общение чаще девочек. В присутствии матерей дети предпочитают взаимодействие с взрослыми.