Высшая нервная деятельность

Реферат

Высшая нервная деятельность

Введение

И.П. Павлов писал: «Если бы животное не было... точно приспособлено к внешнему миру, то оно скоро или медленно перестало бы существовать». «Оно так должно реагировать на внешний мир, чтобы всей ответной деятельностью его было обеспечено его существование». Какими же путями организм приспосабливается к внешней среде? На этот вопрос И. П. Павлов отвечает: «Рефлексы суть элементы этого постоянного приспособления или постоянного уравновешивания».

Один вид рефлексов, которые И. П. Павлов назвал безусловными, может осуществляться с момента рождения. Это рефлексы сосания, глотания, слюноотделения, кашля, чиханья, моргания, оборонительный рефлекс -- отдергивание и др. Их рефлекторные дуги готовы к моменту рождения. Безусловные рефлексы постоянно, закономерно возникают под действием соответствующих раздражителей действующих на определенное рецептивное поле. Рефлекс слюноотделения возникает при раздражении полости рта, чиханья -- кожи вблизи носа, глотания -- корня языка и т. д.

Безусловные рефлексы -- это постоянные, наследуемые реакции, закономерно возникающие в ответ на раздражения имеющие непосредственное биологическое значение.

Безусловные рефлексы могут быть простыми, например отделение слюны на раздражение рецепторов полости рта, и сложными: пищевой, оборонительный, половой, родительский, которые иначе называют инстинктами. Если бы внешняя среда не изменялась, то этих реакций было бы достаточно для существования организма. Однако окружающая среда так бесконечно сложна и изменчива, что приспособляемость при помощи безусловных рефлексов является явно недостаточной.

Изучая работу слюнных желез, И. П. Павлов столкнулся с явлением, которое носило все черты рефлекса, однако имело и существенные отличия: у собаки, которой была наложена фистула слюнной железы, слюноотделение наступало не только при попадании пищи в рот, но и при виде чашки с едой и при звуке шагов служителя, который ее кормил. Это наблюдение послужило открытию нового вида рефлексов -- условных рефлексов.

Условные рефлексы -- это рефлексы, вырабатываемые в течение индивидуальной жизни благодаря образованию временных нервных связей в высших отделах ЦНС (у высших животных -- в коре большого мозга).

Особенности условных рефлексов.

ь Условные рефлексы отсутствуют у новорожденных. Если безусловные рефлексы -- это врожденная нервная деятельность, это фонд, приобретенный в процессе эволюции вида, то условные рефлексы приобретаются каждым индивидуально. Первое убедительное доказательство этому положению дали опыты И. С. Цитовича, который выращивал щенков 7-месячного возраста только на хлебе и молоке. Затем им выводили наружу слюнной проток для наблюдения за слюноотделением. Когда щенкам давали мясо, они с любопытством смотрели на него, но слюна не отделялась. Только после того, как они поели мяса, показ его стал вызывать отделение слюны, т. е. вид мяса стал условным раздражителем, вызывающим пищевой рефлекс.

ь Условные рефлексы могут вырабатываться и осуществляться только высшим отделом ЦНС. У насекомых, например, таковым является надглоточный нервный узел, у высших животных -- кора полушарий большого мозга.

ь Условные рефлексы временные, они могут исчезнуть, если условный раздражитель не подкрепляется безусловным. В этом одно из их преимуществ.

Различают натуральные и искусственные условные рефлексы. Если условным (сигнальным) раздражителем становится свойство самого безусловного раздражителя -- вид яблока, огня, то такой рефлекс называется натуральным. Если же сигналом пищи сделать не относящийся к ней звонок или свет, то вырабатывается искусственный условный рефлекс.

Для образования условных рефлексов необходимы специальные условия.

ь Наличие двух раздражителей -- индифферентного, т.е. такого, который хотят сделать условным, и безусловного, вызывающего какую-либо деятельность организма, например отделение слюны, отдергивание лапы.

ь Индифферентный раздражитель (свет, звук и т. д.) должен предшествовать безусловному. Надо, например, вначале дать свет, а через 2 с пищу. После нескольких таких сочетаний зажигание лампочки будет вызывать отделение слюны. Если сначала давать пищу, а потом свет, то условный рефлекс не образуется.

ь Безусловный раздражитель должен быть сильнее условного. Для сытой собаки с низкой возбудимостью пищевого центра звонок не станет условным пищевым раздражителем.

ь Отсутствие отвлекающих посторонних раздражителей. Для выработки условных рефлексов животное помещают в специальную изолированную камеру, а экспериментатор находится вне ее у пульта управления приборами, необходимыми для подачи сигналов и подкрепления их пищей или электрическим током. Вначале И. П. Павлов построил «башню молчания», однако выяснилось, что такая абсолютная изоляция необязательна.

ь Бодрое состояние коры. Это верно и для человека. Если лекция не интересна и развивается полудремотное состояние, то материал не запоминается, временные связи не замыкаются. Живая эмоциональная лекция с интересными примерами запоминается хорошо.

Механизм образования временной связи. Органы чувств устроены так, что они живо реагируют на каждый новый раздражитель, который вызывает особый старт-рефлекс, называемый ориентировочным рефлексом, или, как называл его И. П. Павлов, рефлекс «что такое». Например, при звуке звонка собака настораживается: поднимает уши, голову повертывает к раздражителю. Этот рефлекс помогает животному подготовиться к любым неожиданностям. В коре при этом возникает очаг возбуждения, назовем его А.

Если вслед за звуком последует безусловный раздражитель, например появится кормушка с пищей, то в коре возникает второй, более сильный очаг возбуждения Б. Возбуждение центра безусловного рефлекса Б притягивает к себе возбуждение от центра А и между ними замыкается временная связь -- образуется новый пищевой условный рефлекс. Новый раздражитель становится сигнальным, или условным, раздражителем, предупреждающим о важном событии, например появлении добычи или хищника. Так образуются пищевые, оборонительные, половые и другие условные рефлексы.

Условные рефлексы первого порядка вырабатываются на базе безусловных рефлексов, т. е. при совпадении во времени действия постороннего, индифферентного раздражителя с какой-либо деятельностью или состоянием организма.

Условные рефлексы могут вырабатываться также на прочных условных рефлексов. Например, после того как у собаки образован прочный условный рефлекс на звонок, можно сделать свет условным раздражителем, подкрепляя его не пищей, а звонком. После нескольких сочетаний свет -- звонок, никогда не подкреплявшихся пищей, свет становится условным пищевым раздражителем: при зажигании лампочки собака «слюнит», поворачивается к кормушке, появляется выраженная пищевая реакция. Такие рефлексы, образованные на базе условных, носят название условных рефлексов второго порядка. У некоторых собак можно с трудом выработать условные рефлексы третьего порядка, у обезьян -- до шестого порядка, а у человека надстройка почти не ограничена.

Большое биологическое, а для человека и социальное значение имеют подражательные условные рефлексы. В. Я. Кряжев делил голубей на две группы -- «артистов» и «зрителей» и сажал их в клетку, разделенную сеткой. «Артистам» подавался условный сигнал -- звонок, который подкреплялся пищей -- ставили кормушку с зерном. Голуби «зрители» наблюдали. Затем голубей поменяли местами и оказалось, что у «зрителей» первое применение звонка вызывало условный рефлекс -- движение к кормушке. Таким образом, условный рефлекс необязательно вырабатывается на основе собственного опыта. Он может передаваться через механизм подражания. Об том всегда должны помнить родители.

Условные рефлексы могут быть выработаны на любой орган, на любую деятельность организма. Примером экстероцептивного условного рефлекса на внутренние органы: сердцу и кровеносные сосуды -- может быть следующий опыт. -Подкожное введение адреналина вызывает учащение сокращений сердца и сужение сосудов. Если несколько раз звук трубы предшествует введению адреналина, то звук сам по себе становится раздражителем, вызывающим те же реакции (учащение сердцебиений, повышение кровяного давления), что и введение адреналина. Особенно быстро вырабатываются патологические рефлексы. Описан случай, когда звонок будильника совпал с приступом стенокардии. После этого звонок стал условным раздражителем, вызывающим приступ сердечных болей. Это значит, что условнорефлекторно можно вызвать патологическое состояние.

Условные рефлексы более тонко, более совершенно приспосабливают организм в борьбе за существование. Они могут возникнуть, а могут и исчезнуть, если сигнализируют неверно. Однако если необходимость в рефлексе отпадает, он может существовать всю жизнь. Временность выступает как биологически важное их свойство.

I. Особенности высшей нервной деятельности человека

Для животных роль условных (сигнальных) раздражителей играют предметы и явления (свет, звук, температура и др.) окружающего мира. Для человека значение сигнала приобретает слово. Оно является таким же реальным условным раздражителем, как и любой предмет или явление природы. У голодного человека «слюнки текут» не только при виде пищи, но и при разговоре о ней. Слово может заменить все природные раздражители и вызвать те же реакции, которые вызывают эти раздражители. Слово и речь составляют вторую сигнальную систему, свойственную только человеку. Могут возразить, что слова понимают собаки, лошадь, а птицы: скворцы, вороны, попугаи -- даже разговаривают. Но для животных слово -- это комплекс звуков, звуковой раздражитель. Для человека слово -- это понятие. Оно не только условный раздражитель, обо всем сигнализирующий и могущий вызвать любую деятельность, но и принципиально новый сигнал. При помощи слов образуются общие понятия, возникает словесное человеческое мышление.

Как возникает вторая сигнальная система? Совместная трудовая деятельность рождает речь как средство общения между людьми, как межлюдскую сигнализацию. Труд неизбежно рождает речь, нет ни одного народа, у которого не было бы словесной речи.

Ф. Энгельс писал, что сначала труд, а затем речь сделали нас людьми. Слово слышимое, видимое (письменная речь), осязаемое (азбука для слепых), произносимое (кинестетические ощущения, возникающие в мышцах (зыка, гортани, когда мы говорим) становится второй сигнальной системой.

У человека громадное большинство временных связей образуется при помощи второй сигнальной системы, при помощи речи. Человек в отличие от животного необязательно знакомится с предметом или явлением природы. Речь устная и особенно письменная создала условия для передачи и хранения знаний. Язык, будучи средством общения, становится орудием борьбы и развития общества, так как закрепляет в словах результаты человеческого мышления, создает науку и тем обеспечивает прогресс культуры. Для развития второй сигнальной системы человека решающее значение имеют первые 6 лет жизни. Для образования каждого навыка существует определенное время, когда он легче всего вырабатывается. Выучить иностранный язык легче в дошкольном возрасте.

У животных отмечается особый способ обучения с первого взгляда, который называют импринтингом, или запечатлением. Вылупившийся из яйца утенок или гусенок признает своей матерью первый увиденный им движущийся предмет и будет следовать за ним, утка это или гусыня, футбольный мяч или птичница. Самое прочное запечатление возникает в период от 13 до 17 ч, а после 30 ч оно уже невозможно. Реакция следования очень важна и для копытных животных. Если она не возникла, то животное никогда не сможет присоединиться к стаду.

1. Корковое торможение

В нервной деятельности взаимодействуют два процесса -- возбуждение и торможение. Эти два антагонистических, но неразрывно связанных активных процесса И. П. Павлов называл подлинными творцами нервной деятельности.

Возбуждение участвует в образовании условного рефлекса и в его осуществлении. Роль торможения более сложна, разнообразна. Именно процесс торможения делает условные рефлексы механизмом тонкого, точного и, совершенного приспособления к окружающей среде.

По И. П. .Павлову, коре свойственны два вида торможения: безусловное и условное. Безусловное не требует выработки, возникает сразу. Условное торможение вырабатывается в процессе индивидуального опыта.

Виды торможения по И. П. Павлову:

Безусловное торможение. Начнем с фактов. Сотрудник выработал у собаки прочный условный рефлекс на свет и хочет показать его на лекции. Опыт не удается -- рефлекса нет. Шум многолюдной аудитории, новые сигналы полностью выключают условно рефлекторную деятельность, возникает новая доминанта, новая работа коры. Такое торможение условных рефлексов под действием посторонних раздражителей называется внешним торможением. Оно врожденное, а поэтому безусловное. Гаснущим тормозом его называют потому, что если собаку выводят в аудиторию несколько раз, то новые сигналы, оказавшиеся биологически безразличными, угасают и условные рефлексы осуществляются беспрепятственно. Также артист постепенно выучивается свободно держаться на сцене.

Условное торможение. Для внутреннего условного торможения характерно то, что оно такое же временное и условное, как и сам условный рефлекс; оно вырабатывается, приобретается в индивидуальной жизни и играет особую роль в условно рефлекторной деятельности. Все виды внутреннего торможения вырабатываются одним способом путем не подкрепления условного раздражителя безусловным. Если пищевой условный раздражитель -- звонок -- многократно не подкреплять пищей, то условная реакция исчезнет, выработается угасательное торможение. Его биологическое значение в том, что на сигналы, которые не сопровождаются безусловными, т. е. жизненно важными, раздражителями, животное не развивает бесполезной деятельности. Однако угасание -- отнюдь не исчезновение временной связи. Угасший рефлекс при подкреплении может быть быстро восстановлен. Этим доказывается, что угасание -- результат активного процесса торможения.

Дифференцировочное торможение вырабатывается в том случае, если один сигнальный раздражитель, например нота «до», подкрепляется безусловным раздражителем, а нота «соль» не подкрепляется. После некоторого числа применений раздражителя собака будет точно реагировать на него: «до» будет вызывать положительный условный рефлекс, а «соль» -- тормозной, отрицательный. Следовательно, дифференцировочное торможение обеспечивает тонкий анализ окружающего мира. Красный свет светофора, гудок машины, вид испорченной пищи, мухомора -- это все раздражители, на которые выработаны отрицательные, тормозные условные рефлексы, задерживающие реакцию организма.

Запаздывающее торможение точно приурочивает безусловный рефлекс ко времени действия безусловного раздражителя. Например, включают свет, а подкрепляют пищей только через 3 мин. Отделение слюны, после того как выработалось запаздывающее торможение, начинается к концу 3-й минуты. Собака «не слюнит» бесполезно. Условный раздражитель вначале вызывает в коре торможение, которое только перед действием безусловного раздражителя сменяется возбуждением.

Условный тормоз также способствует гибкости, точности условных рефлексов. Поясним его на примере одного из опытов И. П. Павлова. Обезьяне Рафаэлю высоко под потолком подавалась корзиночка с фруктами. Чтобы достать фрукты, он должен был построить пирамиду из ящиков. В некоторых опытах перед появлением корзиночки появлялся серый круг, и в этом случае корзиночка была пуста. После нескольких таких сочетаний круга и корзиночки и бесполезных попыток получить фрукты Рафаэль, прежде чем начать постройку пирамиды, внимательно смотрел, не появляется ли круг, который приобрел для него значение условного тормоза. В условный тормоз можно превратить любой раздражитель. После этого подача его перед любым положительным раздражителем вызывает торможение рефлексов. Условное торможение является основой отрицательных, тормозных условных рефлексов, выключающих реакцию организма на раздражители, не имеющие биологического значения.

Запредельное торможение. Если безусловное и условное торможение играет координационную роль, т. е. выключает все рефлексы, мешающие осуществлению нервной деятельности, необходимой в данный момент, то роль запредельного торможения совсем иная. В известных пределах чем сильнее раздражение, тем сильнее вызываемое им возбуждение. Этот закон носит название закона силовых соотношений. Однако если раздражитель настолько силен, что при его действии могут произойти истощение, поломка и даже гибель нервной клетки, то на помощь приходит охранительное торможение. Чрезмерно сильный раздражитель вызывает в коре не возбуждение, а торможение. Этот особый вид торможения открыт И. П. Павловым и назван охранительным.

2. Сон

Чередование сна и бодрствования является непременным условием жизни. Лишение сна очень тяжело переносится человеком и животными. У человека развивается мышечная слабость, повышается чувствительность к боли, появляются галлюцинации и развиваются тяжелые психические расстройства. Треть жизни человек должен проводить в состоянии сна!

Состояние сна отличается от бодрствования понижением мышечного тонуса, всех видов чувствительности и выключением сознания. При этом изменяются также и вегетативные функции: снижается обмен энергии, частота сердцебиений, кровяное давление, температура тела, урежается дыхание.

Различают две фазы сна: фазу «медленного» сна и фазу «быстрого» сна. Фаза «медленного» сна характеризуется появлением на ЭЭГ медленных волн с большой амплитудой -- дельта-волн. Во время «быстрого» сна, возникающего периодически через 60--80 мин и длящегося около получаса, на ЭЭГ регистрируются быстрые малоамплитудные волны -- бета-волны, характерные для состояния бодрствования. Периоды «быстрого» сна сопровождаются быстрыми движениями глазных яблок. Разбуженный в этот момент человек говорит, что он видел сон. Эти периоды называются парадоксальным сном. Лишение человека «быстрого» сна и сновидений приводит к расстройствам памяти и психическим нарушениям.

Внешние раздражители: холод, шум, запах -- нередко включаются в содержание сна. При запахе гари спящий может видеть во сне, что он тушит пожар, при охлаждении ног -- идет босиком по росистой траве. По представлению И. М. Сеченова, сновидения -- небывалые комбинации бывалых впечатлений.

В естественных условиях может наблюдаться частичный сон, когда отдельные, так называемые сторожевые, пункты коры остаются свободными от торможения. Мать спит при сильном шуме, но малейший шорох со стороны ребенка будит ее. Всадники могут спать сидя в седле, солдаты спят на марше.

Согласно И. П. Павлову, сон -- это охранительное торможение, предотвращающее переутомление и истощение нервных клеток.

Сон, развивающийся под влиянием тормозных условных раздражителей, И. П. Павлов назвал активным сном в отличие от пассивного сна, возникающего вследствие прекращения или ограничения притока к коре афферентных импульсов от рецепторов.

В настоящее время сон понимают как переход активности коры на новый режим работы. Для клеток мозга, отключенных от новых раздражителей, становится возможной переработка информации, поступившей во время бодрствования. Этот процесс происходит во время «быстрого» сна, который более глубокий, чем «медленный» сон. (В период «быстрого» сна труднее разбудить спящего.) Полагают, что интенсивная работа коры во время «быстрого» сна необходима для анализа, осмысления, упорядочения и закрепления информации, полученной во время бодрствования. Происходят переработка существующих представлений и фиксация их в долговременной памяти мозга.

Структурами мозга, регулирующими состояние сна и бодрствования, являются промежуточный мозг (таламус и гипоталамус) и ретикулярная формация. Выключение ее снотворными (например, барбитуратами) вызывает глубокий сон.

В клинике описаны случаи длительного патологического сна, называемого летаргическим. Больной, наблюдавшийся И. П. Павловым, спал 22 года. На вскрытии у таких больных наблюдали повреждение гипоталамуса или среднего мозга.

3. Типы и характер высшей нервной деятельности

Через лабораторию И. П. Павлова прошло огромное число собак, и исследователи отмечали, что они сильно отличались друг от друга по своему поведению и темпераменту. Метод условных рефлексов позволил установить, что в основе этого лежат различия в свойствах основных нервных процессов -- возбуждения и торможения, из взаимодействия которых складывается нервная деятельность. Как было установлено, нервные процессы отличаются по трем основным показателям: силе, уравновешенности и подвижности. Главным признаком, позволяющим разделить животных на две большие группы, является сила нервных процессов. Она определяет работоспособность нервных клеток. Один и тот же раздражитель может у одной собаки вызвать положительный условный рефлекс, а для другой оказаться сверхсильным и вызвать запредельное торможение. В зависимости от силы нервных процессов животные делятся на сильных и слабых.

Сильный тип нервной системы подразделяется на два: уравновешенный и неуравновешенный. У последнего процесс возбуждения более сильный, чем процесс торможения. И. П. Павлов иначе называл его возбудимым, безудержным. В свою очередь уравновешенный тип нервной системы встречается в двух вариантах, различающихся по степени подвижности нервных процессов. Подвижность определяют по быстроте перестройки поведения животного. Если положительный условный раздражитель перестать подкреплять безусловным (пищей, электрическим током), а отрицательный раздражитель начать подкреплять безусловным, то животное с подвижной нервной системой быстро перестраивается на новый лад и реагирует правильно. Неподвижному, инертному типу перестройка дается с трудом и происходит медленно.

Оказалось, что типы нервной системы, выделенные И. П. Павловым, совпали с классификацией темпераментов человека, данной Гиппократом 2500 лет назад. Он подразделял людей на холериков (I -- легко возбудимый, агрессивный), сангвиников (II -- живой, подвижный, веселый), флегматиков (III -- спокойный, малоподвижный, солидный) и меланхоликов (IV -- подавленный, с мрачным настроением).

Тип нервной системы является врожденным, обусловленным наследственностью, но на него значительное влияние оказывает окружающая среда, формирующая сплав из типа и приобретенных свойств, т. е. характер. Свойства наследуются от родителей, а особенности характера приобретаются в индивидуальной жизни.

Слабый тип формируется при воспитании в «оранжерейной», по выражению И. П. Павлова, обстановке, когда отсутствуют сильные и необычные раздражители, не приходится преодолевать препятствия, заниматься напряженным трудом. Известная изоляция и ограждение ребенка от влияний окружающей среды могут у сильного типа формировать пассивно-оборонительные реакции. У щенков, выросших в «тюремных условиях», приближение человека вызывало трусливое поведение, они прижимались к полу или стене или застывали в неподвижности.

Неврозы. Особенно подвержены возникновению неврозов -- функциональных нарушений нервной системы слабый и сильный, безудержный, типы. При предъявлении непосильно трудных задач, перенапрягающих корковые процессы возбуждения или торможения, возникают срывы нервной деятельности.

Перенапряжение возбуждения может быть вызвано каким-нибудь сильным внешним раздражителем. В 1924 г. во время наводнения в Ленинграде подопытных павловских собак спасали на лодках, после чего условно рефлекторная деятельность у них оказалась нарушенной. Перенапряжение тормозного процесса может произойти при выработке тонких дифференцировок, требующих различия раздражителей, мало отличающихся друг от друга. При этом могут исчезнуть выработанные условные рефлексы или нарушиться зависимость величины рефлекса от силы раздражителя: на слабое раздражение возникает сильная реакция и, наоборот, на сильное -- слабая. Наряду с этим изменяется и поведение животного: оно либо беспричинно лает, рвется из станка, либо находится в состоянии сонливости. При этом нарушаются функции внутренних органов, возникают гипертония, нередко поражения кожи типа экземы.

У человека психические функции нарушаются также под действием даже очень малых доз алкоголя (30-- 50 мл). Страдают концентрация внимания, быстрота и точность восприятия, быстрота реакции, чувство ответственности, т. е. все механизмы деятельности мозга, необходимые в современных условиях механизации труда.