основатель учения о функциональных системах организма
Развитие учения о рефлексе. Функциональные системы организма (П.К.Анохин)
Физиологические методы исследований
2) Фистульный методоснован на введении в полый орган (желудок, желчный пузырь, кишечник) металлической или пластмассовой трубки и закреплении ее на коже. При помощи этого метода определяют секреторную функцию органов.
Метод наложения лигатур и аностомозов
Метод раздражения и перерезок
7) Метод регистрации функций –позволяют регистрировать электрические процессы, не изменяя текущей деятельности изучаемых органов и без повреждения покровных тканей – например, электрокардиография, электромиография, электроэнцефалография (регистрация электрической активности сердца, мышц и мозга)
Рефлекторный принцип деятельности ЦНС. Рефлекторная дуга.
Рефлекторная дуга (нервная дуга) — путь, проходимый нервными импульсами при осуществлении рефлекса.
Рефлекс – ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая с помощью нервной системы.
Итак, основной принцип работы нервной системы – рефлекторный. В ответ на раздражение возникает согласованное рефлекторное изменение деятельности многих органов и систем органов.
Рефлекторная дуга соматического рефлекса
2. Афферентное волокно
4. Эфферентное волокно
Рефлекторная дуга Вегетативного рефлекса
2. Афферентное волокно
4. Эфферентное волокно
5. Вегетативный гангрий
Классификация рефлексов
1) По срокам появления рефлексов в онтогенезе:
· Безусловные рефлексы (врожденные)
· Условные рефлексы (приобретенные)
2) В зависимости от числа синопсов входящих в дугу рефлекса:
· Моносинаптические (простые рефлексы)
3) По биологическому значению:
· Экстероцептивные (слух, зрение)
· Интероцептивные (в органах)
· Проприоцептивные ( в мышцах, связках)
5) По лаколизации рефлекторной дуги:
· Центральные рефлексы (проходят через ЦНС)
· Периферические (не проходят через ЦНС) –вегетативные рефлексы.
Постулаты рефлекторной теории
· В формировании любой формы рефлекторной деятельности, ведущая роль принадлежит внешним стимулам.
· Возбуждение по рефлекторной дуге распространяется поступательно от пункта к пункту, от рецепторов к эффекторам.
· Любой рефлекс заканчивается действием и только действием – мышечным сокращением, секреторным ответом, биоэлектрической реакцией.
· Спинальные рефлексы характеризуются постоянством: они проявляются всегда при действии адекватного раздражителя на соответствующие рецепторы.
Развитие учения о рефлексе. Функциональные системы организма (П.К.Анохин).
Для объяснения механизмов саморегуляции русский физиолог академик П.К.Анохин предложил концепцию «функциональной системы».
Основные этапы работы функциональной системы:
1. Афферентный синтез (обстановочная афферентация, мотивация, память, пусковой синтез)
2. Принятие решения
3. Формирование программы действия
4. Формирование акцептора результата действия.
5. Действие и его результат
6. Сличение параметров результата с их моделью в акцепторе результата действия.
Развитие учения о рефлексе
Рене Декарт (1596-1650).Предположил, что при воздействии внешнего раздражителя (ожог пламенем свечи) происходит натягивание нервов, открываются клапаны в желудочках головного мозга, из них выходит животный дух, который по артериям достигает мышц, и происходит движение. Несмотря на механизм, в гипотезе присутствовали все основные звенья рефлекторной дуги, принцип детерминизма.
Иржи Прохаска (1749-1820).Ввел термин «рефлекс», в процессе исследования периферической части рефлекторной дуги показал, что это нервы.
И.М. Сеченов (1829-1905).Основоположник рефлекторной теории. Первый доказал материальность процессов обеспечения рефлекторной реакции. Написал книгу «Рефлексы головного мозга», в которой изложил основные положения рефлекторной теории; обосновал ведущую роль рефлекторного принципа в деятельности ЦНС. Открыл процесс торможения в ЦНС.
И.П. Павлов ( 1849-1936).Распространил рефлекторную теорию Сеченова на ВНД человека и животных. Изучал условнорефлекторную деятельность.
Чарльз С. Шерингтон ( 1856-1952).Исследуя рефлекторную деятельность. Обнаружил существование биологической обратной связи и ввел термин «Рефлекторное кольцо». Описал ряд свойств нервных центров.
П.К. Анохин (1898-1974).Разработал теорию функциональных систем. Согласно этой теории сложная деятельность организма обеспечивается не отдельными рефлекторными реакциями и не их суммой, а сложной функциональной системой, объединяющей разные структуры ЦНС, эндокринное звено регуляции, механизмы памяти и другие психические функции.
Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 2005 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Учение П.К. Анохина о функциональных системах
Учение П.К. Анохина о функциональных системах
Пётр Кузьмич Анохин (1898-1974)
Был одним из наиболее выдающихся советских физиологов. В 20-е годы, будучи студентом и молодым преподавателем, он работал в лабораториях Павлова и Бехтерева; большую часть своей жизни он посвятил разработке Павловского учения.
По его собственному признанию, его усилия были в основном направлены на разработку детерминистской, материалистической концепции нервной деятельности.
Еще в 1935 г. в одной из своих ранних работ Анохин выдвинул целый ряд идей, которые позднее, будучи известным образом модифицированы, сыграли важную роль в формировании его концепции нервной деятельности.
В процессе своих исследований, направленных на поиски объяснения нервной деятельности, Анохин ввел отдельные новые понятия и термины. К их числу относятся, такие понятия, как «обратная афферентация», «санкционирующая афферентация», «акцептор действия» и «опережающее отражение».
Вскоре Анохин пришел к заключению, что компенсаторные процессы в организме не могут начаться без сигнала с периферии о наличии дефекта.
Анохин утверждал, что ответ на этот вопрос невозможен без обращения к тому, что он называл «обратной афферентацией».
Каждый рефлекторный акт сопровождается целым комплексом афферентаций, различающихся между собой как по силе, так и по локализации, времени возникновения и скорости передачи. Количество комбинаций этих афферентаций бесконечно. Вместе же они составляют один процесс.
Только при наличии постоянной обратной афферентации каждый рефлекторный акт целого животного может возникать, прекращаться и переходить в другие акты, составляя в целом организованную цепь целесообразных приспособлений к окружающим условиям.
Таким образом, согласно Анохину, обратная афферентация служит в этой цепочке «дополнительным или четвертым звеном рефлекса».
Анохин предостерегает против упрощенного понимания его концепции как убеждения в том, что «конец одного действия служит началом для другого».
Анохин утверждает, именно в конце действия и «принимается решение» по поводу того, достигнут ли его желаемый результат. Этот механизм получил у Анохина название «акцептора действия». Акцептор действия контролирует весь процесс действия.
Три последовательных стадии проявления условной реакции
Далее Анохин останавливается на выяснении вопроса о важности «соответствия» условного и безусловного возбуждения или, иначе говоря, о роли «контрольного аппарата» в рефлекторной деятельности.
У собаки было выработано два условных секреторно-двигательных рефлекса: тон «ля» с подкреплением на правой стороне и тон «фа» с подкреплением на левой стороне станка. Оба рефлекса подкреплялись 20 граммами хлебных сухарей. Очень скоро собака приучилась бросаться на соответствующую сторону станка, где ждала подачи безусловного раздражителя в виде сухарей.
В один из дней Анохин внес изменение условия эксперимента: в одну из тарелок левой стороны вместо сухарей было положено мясо, и собаке был дан соответствующий сигнал — тон «ля». Получив этот сигнал, собака направилась к левой стороне станка и была, естественно, «удивлена», обнаружив там мясо вместо сухарей.
Анохин предлагает схематичное изображение двух случаев:
1) когда имеет место совпадение вновь полученной информации и прошлого опыта
2) когда имеет место несовпадение между условным и безусловным раздражителем
Общая архитектура условной реакции
Схематическое изображение действия неадекватного подкрепления.
Теория функциональных систем П.К. Анохина
Была сформулирована еще в 1935 году. В основу ее П.К. Анохин в результате проводимых им исследований компенсаторных приспособлений нарушенных функций организма.
Согласно теории функциональных систем центральным системообразующим фактором каждой функциональной системы является результат ее деятельности, определяющий в целом для организма нормальные условия течения метаболических процессов [П. К. Анохин, 1980]. Именно достаточность или недостаточность результата определяет поведение системы: в случае его достаточности организм переходит на формирование другой функциональной системы с другим полезным результатом, представляющим собой следующий этап в универсальном континууме результатов. В случае недостаточности полученного результата происходит стимулирование активирующих механизмов, возникает активный подбор новых компонентов, создается перемена степеней свободы действующих синаптических организаций и, наконец, после нескольких «проб и ошибок» находится совершенно достаточный приспособительный результат. Таким образом, системой можно назвать только комплекс таких избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношения принимают характер взаимосодействия компонентов для получения конкретного полезного результата
Функциональная система – это совокупность разнородных органов и тканей, объединенных на функциональной основе и обеспечивающих при взаимодействии качественно новые функции и формы деятельности, с результатом, присущим системе в целом и не присущим ее частям в отдельности.
Функциональная система состоит из 4-х звеньев:
В ней одним из основных условий существования организма является выполнение действия с целью получения необходимого приспособительного результата.
«Система самоуправления – это интегрирование активности всех компонентов в одном единственном направлении на получении необходимого в данный момент и специфического для системы приспособительного результата».
Общая архитектура функциональной системы, представляющая собой основу «концептуального моста» между уровнями системных и аналитических процессов.
По схеме за действием сразу следует результат действия, затем его параметры и т.д. Именно на этом отрезке, с точки зрения автора, нарушается условие открытости системы.
На самом деле, действие должно быть направлено на изменение состояния окружающей среды, с целью получения необходимого приспособительного результата.
На самом деле у П.К. Анохина на схеме показана закрытая система, работающая на получение результата для самой себя, и не получающая выход в окружающее пространство. Эта ошибка и привела, по мнению автора, к отрыву человека от окружающей среды в работах последователей учения П.К. Анохина.
Любой субъект выбирает из окружающего пространства, интересующие его объекты. Он устанавливает с этими объектами соответствующие его потребностям отношения.
Схема взаимоотношений между субъектом, как функциональной системой и окружающей средой, как субъективным пространством.
Взаимосвязь человека и окружающей среды достаточно полно удовлетворяет требованиям целостности, открытости и иерархичности функциональной системы. А также способствует ее саморегуляции и самовоспроизводству.
Не стоит думать, что предложенная П. К. Анохиным [1935, 1958, 1968, 1978, 1980 и др.] теория функциональных систем была абсолютно понята и безоговорочно принята его современниками. Так, С. Н. Брайнес, В. Б. Свечинский (1963) предложили трехуровневую модель системы управления в организме. В. М. Фролов (1972) говорит об уровнях функционирования, правда, физиологических систем.
Функциональная система П. К. Анохина (1935, 1958, 1968, 1978, 1980 и др.) – наиболее яркая и, пожалуй, самая удачная попытка объединить части с целью изучения целого. И «…именно результат функционирования системы является движущим фактором прогресса всего живого…»
Учение П.К. Анохина о функциональных системах и саморегуляции функций
Узловые механизмы функциональной системы
Функциональная система – временное функциональное объединение нервных центров различных органов и систем организма для достижения конечного полезного результата.
Полезный результат – самообразующий фактор нервной системы. Результат действия представляет собой жизненно важный адаптивный показатель, который необходим для нормального функционирования организма.
Существует несколько групп конечных полезных результатов:
1. метаболическая – следствие обменных процессов на молекулярном уровне, которые создают необходимые для жизни вещества и конечные продукты;
2. гомеостатическая – постоянство показателей состояния и состава сред организма;
3. поведенческая – результат биологической потребности (половой, пищевой, питьевой);
4. социальная – удовлетворение социальных и духовных потребностей.
В состав функциональной системы включаются различные органы и системы, каждый из которых принимает активное участие в достижении полезного результата.
Функциональная система, по П.К. Анохину, включает в себя пять основных компонентов:
1. полезный приспособительный результат – то, ради чего создается функциональная система;
2. аппарат контроля (акцептор результата) – группу нервных клеток, в которых формируется модель будущего результата;
3. обратную афферентацию (поставляет информацию от рецептора в центральное звено функциональной системы) – вторичные афферентные нервные импульсы, которые идут в акцептор результата действия для оценки конечного результата;
4. аппарат управления (центральное звено) – функциональное объединение нервных центров с эндокринной системой;
5. исполнительные компоненты (аппарат реакции) – это органы и физиологические системы организма (вегетативная, эндокринные, соматические). Состоит из четырех компонентов: а) внутренних органов; б) желез внутренней секреции; в) скелетных мышц; г) поведенческих реакций.
Свойства функциональной системы:
1. динамичность. В функциональную систему могут включаться дополнительные органы и системы, что зависит от сложности сложившейся ситуации;
2. способность к саморегуляции. При отклонении регулируемой величины или конечного полезного результата от оптимальной величины происходит ряд реакций самопроизвольного комплекса, что возвращает показатели на оптимальный уровень.
Саморегуляция осуществляется при наличии обратной связи. В организме работает одновременно несколько функциональных систем. Они находятся в непрерывном взаимодействии, которое подчиняется определенным принципам:
1. принципу системы генеза. Происходят избирательное созревание и эволюция функциональных систем (функциональные системы кровообращения, дыхания, питания, созревают и развиваются раньше других);
2. принципу многосвязного взаимодействия. Происходит обобщение деятельности различных функциональных систем, направленное на достижение многокомпонентного результата (параметры гомеостаза);
3. принципу иерархии. Функциональные системы выстраиваются в определенный ряд в соответствии со своей значимостью (функциональная система целостности ткани, функциональная система питания, функциональная система воспроизведения и т.д.);
4. принципу последовательного динамического взаимодействия. Осуществляется четкая последовательность смены деятельности одной функциональной системы другой.
Текст книги «Невропатология»
Автор книги: Т. Уманская
Жанр: Учебная литература, Детские книги
Текущая страница: 9 (всего у книги 22 страниц) [доступный отрывок для чтения: 8 страниц]
4.2. Учение П.К. Анохина о функциональных системах
Понятие «функциональная система» было введено отечественным физиологом академиком П.К. Анохиным в 1935 г. Это понятие возникло на основе систематических исследований процессов компенсации нарушенных функций, в которых центральная нервная система оценивает полученный результат и степень его полезности для организма. Именно такая система, которая осуществляет качественный приспособительный эффект, была названа «функциональной». Она представляет собой постоянную связь с периферическими органами и постоянной афферентацией от этих органов.
П.К. Анохин первым обратил внимание на то, что живая материя обладает свойством динамически объединяться в дискретные саморегулирующие функциональные системы, обеспечивающие своей деятельностью полезные для организма приспособительные результаты.
Любая функциональная система, согласно представлениям П.К. Анохина, имеет принципиально однотипную организацию и включает общие для разных систем периферические и центральные механизмы:
• полезный приспособительный результат как ведущее звено функциональной системы;
• обратную афферентацию, идущую от рецепторов результата в центральные образования функциональной системы;
• центральную архитектуру, представляющую избирательное объединение функциональной системы, нервных элементов различных уровней;
• исполнительные соматические, вегетативные и эндокринные компоненты, включающие организованное целенаправленное поведение.
Функциональные системы – это универсальные образования, обладающие свойствами самоорганизации, обусловленой жизненно важной потребностью организма, связанной с сохранением гомеостаза. Эта функция осуществляется с помощью гуморальных и нервных обратных связей, позволяющих функциональной системе постоянно оценивать эффективность удовлетворения потребностей организма. Они складываются под влиянием окружающей среды.
Формирование функциональных систем начинается во внутриутробном периоде. Уже в эмбриогенезе образуются многочисленные обратные их связи в организме.
Вначале организуются функциональные системы гомеостатического уровня, которые своей саморегуляторной деятельностью обеспечивают устойчивость различных метаболических показателей внутренней среды развивающегося организма.
Затем к моменту рождения у ребенка формируются специальные рецепторы, реагирующие на различные изменения окружающей среды. Организм ребенка приспосабливается к этим воздействиям и достигает удовлетворения основных биологических потребностей.
При взаимодействии отдельных органов организма, позволяющем достигнуть полезных приспособительных результатов, складываются функциональные системы.
Деятельность любой функциональной системы всегда направлена на достижение определенного, полезного для организма приспособительного результата, удовлетворяющего потребность, лежащую в ее основе.
4.3. Роль функциональных систем в интегративной деятельности мозга
Функциональные системы для своей деятельности избирательно вовлекают разные структуры центральной нервной системы: центры спинного мозга, подкорковые структуры головного мозга и разные центры в коре больших полушарий. Они представляют собой избирательное динамическое объединение различных центров нервной системы для обеспечения полезной деятельности организма. Такой порядок работы означает, что изменения результата деятельности одной из таких систем обязательно сказываются на результате деятельности других.
Функциональные системы в организме человека действуют по принципу многосвязного взаимодействия. Всегда одна из них бывает доминирующей, а все остальные по отношению к ней соподчиненные.
Целостный организм в каждый момент времени представляет согласованное взаимодействие – интеграцию (по вертикали и горизонтали) разных функциональных систем, что определяет нормальное течение метаболических процессов. Нарушение этой интеграции, если оно не компенсируется специальными механизмами, означает заболевание и может привести к гибели организма.
В отличие от рефлекса как ответной реакции организма на различные раздражения, функциональные системы имеют замкнутую саморегулирующую динамическую организацию. Вся их деятельность направлена на обеспечение полезных для организма приспособительных результатов. Оценка конечного результата деятельности постоянно осуществляется с помощью обратной афферентации.
Функциональные системы позволяют организму быть единым целым в нормальных, экстремальных и патологических условиях, участвуют в формировании гомеостаза и поведенческих актов, обладают рядом новых свойств. Они не только реагируют на внешние стимулы, но и по принципу обратной связи отвечают на различные смещения контролируемого ими жизненно важного результата. Кроме того, в них формируются опережающие действительные события реакции, а также происходит коррекция достигнутого результата с текущими потребностями организма.
Центральная организация функциональных систем различной степени сложности по сравнению с центральными механизмами рефлекторной дуги также более сложна и включает отсутствующие в рефлекторной дуге стадии: афферентный синтез, принятие решения, предвидение потребного результата, эфферентный синтез и само многокомпонентное действие. Рефлекторная дуга является только составной частью системной организации физиологических функций.
Функциональные системы являются единицами интегративной деятельности организма и имеют общие свойства:
• устойчивость достигнутого результата;
• постоянный контроль достигнутого результата с помощью обратной афферентации;
• наличие множественных исполнительных механизмов активного действия на результат;
• взаимодействие отдельных органов системы для достижения полезного результата;
• общую функциональную архитектонику.
Активная деятельность функциональных систем в организме обусловлена в первую очередь самой сущностью обменных процессов, постоянным обменом веществ.
За счет быстрой нервной сигнализации функциональные системы динамически перестраивают свою деятельность. Включаются резервные компенсирующие механизмы, например, выброс в кровь специальных биологически активных веществ, гормонов. Гуморальная регуляция в функциональных системах является вторичной, но и она определяет длительность и устойчивость воздействия на специальные их центры.
В функциональных системах нервная и гуморальная регуляция взаимодействуют во время деятельности, дополняя друг друга. Этим определяется надежность в их работе.
В каждую такую систему строго избирательно объединяются различные органы и ткани, независимо от их принадлежности к анатомическим системам. Они включает нервные и гуморальные регулярные механизмы.
Включенные в функциональную систему элементы отражают в своей деятельности свойства всей системы в целом.
Организм человека это согласованное взаимодействие множества функциональных систем различного уровня организации.
Целостный организм определяет ведущую в данный момент функциональную систему по социальной или биологической значимости, которая является доминирующей. В это время все другие саморегулирующие системы содействуют достижению организмом результата доминирующей деятельности.
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение функциональной системе.
2. Приведите примеры функциональных систем.
3. Каково строение речевой функциональной системы?
4. Перечислите органы, входящие в функциональную речевую систему.
5. Объясните роль и значение нервной системы в работе функциональной речевой системы.
6. Какие структуры нервной системы принимают участие в регулировании работы функциональной речевой системы?
7. Объясните, в чем заключается сущность учения П.К. Анохина о функциональных системах?
8. Какие свойства характерны для функциональных систем?
Глава 5
Высшая нервная деятельность
5.1. Основные физиологические процессы в нервной системе
Основные физиологические процессы, происходящие в нервной системе и в коре головного мозга, – возбуждение и торможение. Эти процессы являются активными и постоянно взаимодействуют между собой. Работают они в антагонистическом режиме, сменяя друг друга. В то же время оба процесса не могут существовать один без другого. Они как бы уравновешивают дуг друга.
Возбуждение – активный процесс, происходящий в клетках коры головного мозга в ответ на поступающие импульсы с периферии. Происходит это постоянно в состоянии ее бодрствования. Импульсы поступают по проводящим путям к коре головного мозга и, вызывая возбуждение в определенных клетках, подвергаются анализу. Поток импульсов может поступать с различной силой возбуждения. При их получении они подвергаются процессам концентрации и иррадиации. Импульс, поступая с периферии, проходит множество структур нервной системы и может быть сильным. Сильные импульсы от небольшого количества клеток распространяются на большую площадь к большему количеству нервных клеток коры головного мозга иррадиируют (рассеиваются). Импульсы средней силы действия концентрируются, собираются в меньший по площади центр, к меньшему количеству клеток и получают на него ответ. В случае очень слабого сигнала, поступающего с периферии, он иррадиирует и не вызывает должного к себе внимания и ответной реакции не получает.
Любое возбуждение, получившее ответную реакцию в клетках коры головного мозга, вызывает очаг возбуждения. Это определенная группа клеток, в которых происходит в этот момент работа или биохимическая реакция по переработке полученной информации (анализ). Группа клеток, работающая вместе, называется ансамблем, или центром. Внутри центра нервные клетки работают колонками, т. е. клетки, расположенные в разных слоях коры больших полушарий головного мозга, работают связано между собой.
Торможение – это комплекс различного рода процессов, сопряженных с возбуждением, воздействие которого обеспечивает анализ действующих на организм факторов приспособительного поведения для сохранения гомеостатического равновесия организма с окружающей средой.
Центральное торможение, как утверждал И.М. Сеченов, является непременным условием для формирования ощущений, представлений, накопления сенсорных впечатлений. Это основа аппарата памяти, всех форм мышления.
Во время эксперимента И.М. Сеченов обнаружил угнетающее действие сверхсильного раздражения сенсорных окончаний таламуса на рефлекторные центры спинного мозга. Подобный эффект был отмечен и при сверхсильном раздражении других образований центральный нервной системы. Торможение подобного рода применительно и к высшей нервной деятельности, И.П. Павлов назвал его запредельным, или охранительным, полагая, что оно связано с функциональным истощением нервных клеток и предохраняет их от необратимой потери работоспособности. Огромный вклад в изучение проблемы центрального торможения внесли в XX в. Н.Е. Введенский, Ч. Шеррингтон, A.A. Ухтомский, П.К. Анохин, И.С. Бериташвили, Э.А. Асратян и др. Н.Е. Введенский опытным путем доказал, что при определенном увеличении частоты импульсации возбудительный эффект сменяется тормозным. На основании этого открытия им была создана теория торможения, в ней он рассматривает торможение как не распространяющееся, застойное возбуждение в участке нервной ткани, характеризующееся снижением функциональной подвижности – лабильности. Этот вид торможения проходит ряд фаз: уравнительную, парадоксальную и тормозную. И.П. Павлов, приняв их за основу, использовал эти представления при анализе фаз сна, рассматривая сон как особый вид внутреннего торможения – разлитого торможения коры и других отделов головного мозга.
A.A. Ухтомский, развивая учение Н.Е. Введенского, обосновал принцип доминанты, играющий большую роль в координации деятельности нервных центров. Им было доказано, что при сильном возбуждении определенной модальности нервного центра он становится доминантным, усиливая свое возбуждение за счет торможения других центров головного мозга. Принцип доминанты объясняет физиологические механизмы, лежащие в основе внимания.
И.М. Сеченов придавал большое значение торможению в формировании ощущений и представлений в мышлении и памяти. И.П. Павлов считал торможение важным элементом работы всей коры больших полушарий головного мозга. Он подчеркивал, что торможение выполняет важную роль в обеспечении психической деятельности и особенно в реализации принципа системности, динамического стереотипа, как признака совершенства работы головного мозга. При этом под системностью понималась мозаичность возбудительных и тормозных процессов, позволяющая организму путем перехода от возбуждения к торможению и обратно приспосабливаться к перемене условий существования.
Виды торможения в высшей нервной деятельности сторонники И.П. Павлова разделили на две группы: разные виды безусловного и условного торможения.
Безусловное (внешнее) торможение, или видовое, врожденное, не требующее специальной выработки. Оно вырабатывается под влиянием внешнего дополнительного раздражителя в очаге возбуждения.
Например, человек читает книгу, у него в коре больших полушарий возникает очаг возбуждения. В это время раздается телефонный звонок. Этот внешний раздражитель вызывает торможение в очаге возбуждения, вызванным чтением книги. Возникает новый очаг возбуждения связанный с телефонным звонком, а затем с разговором по телефону.
На такой вид торможения у человека с рождения очень хорошая и быстрая реакция. Но если человека постоянно отвлекает внешний раздражитель, то через некоторое время он привыкает к такой обстановке и очаг возбуждения в коре больших полушарий головного мозга не подвергается воздействию торможения.
Вторая группа – различные виды условного торможения, или внутреннего торможения, вырабатываются без вмешательства извне или постороннего раздражителя.
В этой группе различают угасательное, дифференцировочное, запаздывающее и запредельное торможение.
Электрофизиологические исследования позволили установить, что любое торможение является результатам взаимодействия различного рода возбуждений, конечный результат которого определяется характером синаптических и системных связей.
Угасательное торможение возникает в ответ на длительную подачу монотонных, ничем не подкрепленных раздражений. Нервные клетки при этом подвергаются угнетению, и наступает угасательное торможение, которое формируется в коре больших полушарий головного мозга в ответ на длительное не востребование каких-либо знаний или навыков. Например, человек выучил иностранный язык, но длительное время не практиковал полученные знания. Через определенное время они подверглись угасательному торможению, но полностью полученные знания не пропадают, они просто не могут быть воспроизведены. Если у человека снова появится желание пользоваться данным иностранным языком, то учиться будет значительно легче. Какой-то материал придется изучать заново, но некоторые знания при повторном изучении будут восстанавливаться непроизвольно. Угасательное торможение имеет большое значение для нормальной работы коры больших полушарий головного мозга, т. к. затормаживаются только те связи, которые длительное время не использовались человеком. При этом появляются большие возможности для выработки новых условных рефлексов и получения новых знаний и навыков.
Дифференцировочное торможение возникает в коре больших полушарий головного мозга в ответ на поступление одновременно двух и более раздражителей. В этом случае включается дифференцирование поступающих раздражителей и определяется приоритетное, более значимое в данный момент раздражение, которое порождает возбуждение. Остальные раздражения, поступающие одновременно с выбранным, подвергаются дифференцировочному торможению. Этот вид торможения является важным, т. к. позволяет реагировать на более значимый в данный момент для организма раздражитель и позволяет центрам в коре головного мозга переключать внимание с одной деятельности на другую, более важную.
Пример дифференцировочного торможения: человек слушает собеседника в комнате, где, помимо них находятся другие разговаривающие люди, работает телевизор. Для того чтобы слушать в такой обстановке собеседника, у человека должно работать дифференцировочное торможение. Но если в момент разговора по телевизору передают важное для данного человека сообщение, то его внимание может переключиться на более важный раздражитель (телевизор). В этом случае срабатывает дифференцировочное торможение.
Дифференцировочное торможение играет большую роль в обеспечении внимания. Благодаря ему в коре больших полушарий головного мозга человек способен слышать то, что ему наиболее важно в этот момент, и видеть то, что в данный момент его особенно интересует.
Запаздывающее торможение возникает в тех случаях, когда подкрепление поступает не сразу, а спустя некоторое время. Близким к запаздывающему является следовое торможение. Разница заключается лишь в том, что при запаздывании условный сигнал продолжается при действии подкрепления, а при следовом условном рефлексе оно отделено от сигнала паузой разной длительности. Следовательно, в обоих случаях подкрепляется определенный момент времени (на фоне действующего сигнала или после его выключения). При этом возбуждение в коре головного мозга возникает в момент включения условного сигнала, затем оно тормозится и снова возникает незадолго до момента подкрепления, когда возбуждение переходит на исполнительные органы и происходит ответная реакция.
Пример запаздывающего, или следового, торможения: человек слышит заставку любимой телевизионной передачи, в коре больших полушарий головного мозга включается возбуждение, но сразу же срабатывает запаздывающее торможение, т. к. он помнит, что перед началом передачи будет реклама, и можно начать смотреть ее через пять минут. Или другой пример: в школе в конце урока прозвенел звонок, он вызвал возбуждение в коре головного мозга у школьников, но тут же включается следовое торможение, и ученики продолжают сидеть до тех пор, пока учитель их не отпустит.
Этот вид торможения позволяет человеку проявлять выдержку, уметь сдерживать психическую реакцию на определенные действия или высказывания других людей, уметь сдерживать свои эмоции.
Запредельное торможение возникает в коре больших полушарий в тех случаях, когда нервные клетки более длительное время находятся в состоянии возбуждения и им угрожает перевозбуждение или даже гибель. Запредельное торможение иначе называют охранительным. Оно имеет большое значение для сохранения нервных клеток коры больших полушарий.
Пример действия такого вида торможения: человек попадает в сложную, стрессовую ситуацию, которая вызывает перевозбуждение нервной системы, но через определенное время включатся запредельное торможение, которое может выражаться в виде заторможенности или сна. После сотрясения головного мозга у человека наступает запредельное торможение, которое позволяет нервным клеткам восстанавливаться. Разновидностью запредельного торможения является сон. Он необходим человеку ежедневно для восстановления работоспособности нервных клеток.
Процессы торможения в жизни человека играют важную роль. Помимо непрерывной координации, согласования всех текущих отправлений организма – его мышечной деятельности, работы сенсорных систем, различных внутренних органов, разных отделов самой нервной системы. Торможение обеспечивает организацию всего поведения. Условные его виды позволяют дифференцировать массу раздражителей, такие как социальные отношения, нормы поведения, морали, основанные на воспитании сдержанности, способности управлять своими чувствами. Природное соотношение сил возбудительных и тормозных процессов определяет типы высшей нервной деятельности.
Тяжелые переживания, различные болезни, переутомления, перенапряжения нервной системы приводят к срыву торможения, что лежит в основе многих нервных и психических заболеваний. И.П. Павлов связывал развитие неврастении у возбудимых людей с ослаблением тормозного процесса вследствие «сшибки» нервных процессов противоположного знака.
5.2. Нейрофизиологические механизмы сна
Сон – физиологическое, функциональное состояние мозга и всего организма человека, имеющее отличные от бодрствования специфические особенности деятельности центральной нервной системы. Это разновидность охранительного торможения. Сон в среднем занимает 1/3 жизни человека и является вместе с периодом бодрствования основным функциональным состоянием человека, составляя цикл бодрствование – сон. Чередование бодрствования и сна – это проявление циркадного биоритма, имеющего адаптивное значение. Оно проявляется изменениями функционального состояния большинства структур головного мозга, уровня двигательной активности и деятельности вегетативной системы организма. Сон имеет ритмическую организацию – закономерное чередование фазы медленноволнового и фазы быстрого сна. Если назначение бодрствования кажется очевидным, – в этот период человек осуществляет свою жизненную программу, организовывает свое поведение, активно взаимодействует с внешней средой, то назначение сна долгое время казалось загадочным.
Изучение проблемы сна имеет довольно длительную историю, но сведения по этому вопросу были впервые обобщены в 1896 г. М.М. Манасеиной.
Принципиально новым этапом исследований в области проблемы сна явились работы И.П. Павлова и его сотрудников. В соответствии со своим учением о высшей нервной деятельности И.П. Павлов рассматривал сон как разлитое корковое торможение, считая, что внутреннее торможение и сон по физико-химической основе представляют собой один и тот же процесс. По словам И.П. Павлова, сон – это «активное охранительное торможение», возникающее как результат утомления. Это определение отражает истинную его сущность, хотя, не охватывает всей сложности взаимодействия тормозных и возбуждающих процессов, протекающих во время сна в центральной нервной системе.
Следующий этап развития представлений о механизме сна связан с анализом роли ретикулярной формации ствола в механизмах деятельности мозга. В исследованиях Дж. Моруцци и X. Мегу (1949) обнаружено важнейшее значение восходящих активизирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга и гипоталамуса на вышележащие отделы в поддержании бодрствования. Сон при этом рассматривался как следствие их временной блокады.
В 1953 г. американские физиологи Е. Азеринский и Н. Клейтмен открыли фазу быстрого сна, показав тем самым, что сон является сложным и неоднородным состоянием.
Успехи сомнологии (учение о сне) начинают приоткрывать завесу над загадкой сна и способствовать формированию научных представлений о его роли в жизнедеятельности человека. Открытие цикличной организации сна, его неоднородность, наличие внутри него нескольких фаз и стадий ставят вопрос о необходимости понимания не только его назначения в целом, но и составляющих его фаз и стадий, отдельных циклов.
Во время сна в головном мозгу человека происходит активные процессы нейронной активности, межнейронного взаимодействия, нейрохимических изменений, информационной деятельности на сниженных уровнях его функционального состояния.
В организации сна принимает участие множество структур на всех уровнях неспецифической системы мозга. Различают нейрофизиологические механизмы организации цикла бодрствование – сон, чередование фазы медленного сна и фазы быстрого сна и собственные механизмы организации каждой из фаз сна.
Многие вопросы центральной организации процессов сна получили объяснение в связи с рядом фундаментальных открытий в нейрофизиологии во второй половине XX века. Многочисленные эксперименты продемонстрировали, что сон возникает во всех случаях устранения активизирующих влияний ретикулярной формации на кору головного мозга.
Установлено, что в бодрствующем состоянии нейроны лобной коры головного мозга тормозят активность нейронов «центра сна» гипоталамуса. При снижении восходящих влияний ретикулярной формации на кору головного мозга тормозные влияния клеток лобной коры на гипоталамические центры сна снимаются. Нейроны гипоталамического центра сна, в свою очередь, начинают еще активнее тормозить ретикулярную формацию ствола головного мозга. В этих условиях при блокаде всех восходящих активирующих влияний на кору мозга начинается фаза медленного сна.
Через определенное время гипоталамические центры за счет тесных связей с лимбическими структурами мозга, в свою очередь, оказывают восходящие активизирующие влияния на кору мозга при отсутствии влияний ретикулярной формации ствола. Эти влияния служат основой возникновения фазы быстрого сна и формирования сновидений. В этой фазе активизируются процессы памяти, возникают зрительные образы, лежащие в основе сновидений.
Продолжительность сна у человека различна в зависимости от возраста. Новорожденные дети спят от 16 до 20 час. в сутки. У новорожденного ребенка периоды сна и бодрствования аритмичны, они возникают хаотично. При этом самым сильным раздражителем, способным нарушить сон, является голодное возбуждение. Ребенок почти все время спит, но его сон беспокойный, неглубокий. В конце 1-го месяца жизни у ребенка под влиянием естественных раздражителей в окружающей среде и на основе суточной потребности во сне формируется суточный ритм сна и бодрствования. С полугодовалого возраста ребенок в сутки должен спать до 15 час. С года до трех лет в среднем ребенок должен спать – 12–13 час. С 3-х лет до 7 продолжительность сна должна быть в среднем 10–12 час. С семилетнего возраста до 12 лет продолжительность сна должна быть около 10 час. С 13 до 15 лет продолжительность сна должна быть около 9 час. С 16 до 19 лет – около 8 час. в сутки. Продолжительность сна может быть индивидуальной, одни люди спят 9-10 час. в сутки, а другим людям хватает 5–6 час. Последние исследования ученых указывают на то, что люди, продолжительность сна у которых составляет 7–8 час, живут дольше других людей.
Основная функция сна – это восстановление физических и психических сил, позволяющее максимально адаптироваться к меняющимся условиям внешней и внутренней среды.
Сон неоднороден, выделяют две его фазы – медленного и быстрого сна; иногда фазу быстрого сна называют парадоксальным сном. Эти названия обусловлены характерными особенностями ритмики ЭЭГ (электроэнцефалографии): медленной активностью в фазе медленного сна и более быстрой – в фазе быстрого сна.
Фаза медленного сна характеризуется возникновением на ЭЭГ «сонных веретен» с частотой 13–16 в 1 сек. и синхронизированными крупными медленными волнами ЭЭГ. Такая фаза сна получила название медленноволнового (ортодоксального) сна. Течение этой фазы длится в среднем от 50 мин. до 1,5 час. В этой фазе сна клетки мозга находятся в состоянии покоя. Человек в течение всей фазы не меняет положения тела, не видит снов.
Фаза быстрого сна отличается низкоамплитудной ритмикой ЭЭГ, а по частотному диапазону наличием как медленных, так и более высокочастотных ритмов (альфа– и бета-ритмов). Состояние мозга в этой фазе сна в некоторые периоды напоминают состояние бодрствование, отмечается быстрые движения глаз под закрытыми веками (такое ощущение, что человек за чем-то или за кем-то следит). В этой фазе сна на фоне торможения клеток коры мозга отмечаются очаги возбуждения. Человек в этот период может менять положение тела, что-то говорить. Течение фазы быстрого сна в среднем составляет 10–20 мин. Во время этой фазы сна человек видит сновидения. Фаза быстрого сна оказывается очень важной для нормальной жизнедеятельности человека. Экспериментально доказано, что если человека лишать во время сна только фазы быстрого сна, например, будить его как только он переходит в эту стадию, то это приводит к существенным нарушениям психической деятельности. Это указывает на то, что фаза быстрого сна – необходимое состояние подготовки к нормальному активному бодрствованию.
Эти две фазы сна в течение ночи сменяют друг друга 5–6 раз.
Экспериментально установлено, что человек в нормальных условиях обычно просыпается во время перехода с одной фазы сна в другую. В норме цикл сна завершается фазой быстрого сна. Если человек просыпается после фазы медленного сна, то он не помнит сновидений. Если просыпается после фазы быстрого сна, то может помнить последние сновидения. Если человека разбудили в середине фазы медленного сна под утро, и он дальше не продолжает спать, то он будет чувствовать себя не отдохнувшим. Самостоятельно в середине фазы медленного сна человек проснуться не может, его может разбудить внешний раздражитель (будильник, резкий шум, другой человек). Если человек просыпается в середине фазы быстрого сна, под утро из-за внешнего раздражителя и дальше спать не будет, то он себя чувствует отдохнувшим.
До наступления этих двух фаз перед сном отмечается стадия дремоты, которая предшествует сну. Течение дремоты у всех различное, но в среднем время дремоты колеблется от 3-х до 15 мин. Продолжительность дремоты может меняться, это зависит от общего состояния организма, психологического состояния человека, его утомления, времени суток.
Различают несколько видов сна: ночной, дневной сон, гипнотический сон или гипноз, патологический сон.
Ночной сон после фазы дремоты начинается с фазы медленного сна, которая в начале ночи длится порой до двух часов. Затем фаза медленного сна сменяется фазой быстрого сна. В начале ночи продолжительность фазы быстрого сна составляет 10–20 мин. Такая смена фаз происходит в течение ночи несколько раз. Продолжительность фаз в конце ночного сна меняется: фаза медленного сна укорачивается до 30–40 мин., фаза быстрого сна удлиняется до 30–40 мин.
Дневной сон отличается от ночного тем, что дремота укорочена. Сон начинается с фазы быстрого сна, которая длится эта фаза около 30–40 мин., затем происходит переключение на фазу медленного сна. Продолжительность дневного сна короче ночного. Чаще дневной сон состоит из одной полной фазы сна (медленной и быстрой фаз сна). Для того, что бы человек отдохнул, порой достаточно около 20 мин.
Гипноз, или гипнотический сон, учеными недостаточно изучен. Гипнотическое состояние, по-видимому, создается за счет возбуждения лимбико-гипоталамических структур на фоне сохраняющейся части восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору головного мозга, определяющих поведенческую деятельность человека во время сна.
Состояние человека находящегося под воздействием гипноза похоже на состояние при быстрой фазе сна. На фоне общего торможения имеются очаги возбуждения. В состоянии возбуждения находятся клетки подкорковых структур, поэтому человек может разговаривать, выполнять указания гипнотизера. В этом состоянии человек выполняет привычные для него действия лучше, чем в ясном сознании. Например, музыкант может лучше сыграть на фортепьяно. В гипнозе некоторые люди могут говорить на иностранном языке, хотя в обычной жизни не владеют им. Гипнотизер должен уметь правильно вывести человека из состояния гипноза. Детей нельзя вводить в это состояние, учитывая, что у них незрелая нервная система и неизвестно, как она себя в таком состоянии поведет.