Предмет и задачи психофизиологии

Векторная психофизиология. По мере развития представлений о строении и функционировании сетей разного типа наблюдается интеграция этих исследований и информационного подхода. Примером служит векторная психофизиология — новое направление, основанное на представлениях о векторном кодировании информации в нейронных сетях. Суть векторного кодирования в следующем: в нейронных сетях внешнему стимулу ставится в соответствие вектор возбуждения — комбинация возбуждений элементов нейронного ансамбля. При этом ансамблем считается группа нейронов с общим входом, конвертирующих на одном или нескольких нейронах более высокого уровня. Различие между сигналами в нервной системе кодируется абсолютной величиной разности тех векторов возбуждения, которые эти стимулы генерируют. Например, выполненные в этой логике исследования цветового зрения человека показывает, что воспринимаемый цвет определяется направлением фиксированного четырехкомпонентного вектора возбуждения (Е.Н. Соколов, 1995). 
          Интенсивное развитие сетевые модели переработки информации получили в нейрокибернетике и так называемом коннекционизме. Высокий уровень абстракции и использование формального математического аппарата в этих моделях далеко не всегда опирается на реальное физиологическое содержание и в целом меняет плоскость анализа, переводя его из системы физиологических понятий в систему условных единиц с условными свойствами. Тем не менее, исследования в этой области продвигаются весьма успешно и порождают такие модели как, например, нейроинтеллект. 

1.4.5. Системный подход к проблеме "мозг  — психика"

Несмотря на то, что исследования проблемы "мозг — психика" с позиций системного подхода стали реальностью во второй половине ХХ в., идеи о функциональном единстве мозга и его связи с поведением и психикой начали возникать более 100 лет назад.

История проблемы. Уже в конце прошлого века, в основном в русле клинической неврологии, стали высказываться идеи о единстве функционирования частей мозга и связи этого единства с умственными возможностями человека. Так, например, Ф. Голтс (1881) утверждал, что местоположение ума следует искать во всех частях коры, точнее, во всех отделах мозга. Широкую известность получили проведенные в начале века эксперименты К. Лешли. Его концепция о структурной организации поведения основывалась на опытах, выполненных на крысах, в последние годы на обезьянах, а также на клинических наблюдениях. Он стойко придерживался взгляда, что в коре мозга нет такого поля, которое бы не принимало участия в осуществлении "интеллектуальных функций". 
          В отечественной науке одним из первых высказал идею системной организации мозга Л.С. Выготский. Еще в 1934 г. он писал:"...функция мозга как целого... представляет собой продукт интегральной деятельности расчлененных, дифференцированных и снова иерархически объединенных между собой функций отдельных участков мозга ..." и далее: "специфическая функция каждой особой межцентральной системы заключается прежде всего в обеспечении совершенно новой продуктивной, а не только тормозящей возбуждающей деятельности низших центров, формы сознательной деятельности." (цит. по: Выготский Л.С., 1982. Т. 1). 
          Следует подчеркнуть, что эти идеи были высказаны в то время, когда в исследованиях мозга безраздельно царила павловская физиология, сосредоточенная на изучении функциональных единиц поведения — рефлексов и их мозговой организации. Значительно преуспев в познании относительно элементарных процессов и функций, господствовавшая физиология столкнулась, однако, с чрезвычайными трудностями, обратившись к сложным формам поведения. Тем не менее аспект целостности функционирования мозга "отпугивал" большинство физиологов своим якобы "сверхъестественным" содержанием, навязанным идеями гештальтизма. В результате, как отмечает Н.Ю. Беленков (1980) целостность мозга как предмет исследования надолго ушла из поля зрения физиологии.

Мозг как система систем. Широкое внедрение системного подхода в физиологию изменило методологию и логику научных исследований. В настоящее время большинство нейрофизиологов считает, что мозг представляет собой "сверхсистему", состоящую из множества систем и сетей взаимосвязанных нервных клеток. Причем выделяется два уровня существования систем (микроуровень и макроуровень) и соответственно два типа систем: микро- и макросистемы. 
          Микроуровень представляет совокупность популяций нервных клеток, осуществляющих относительно элементарные функции. Примером микросистемы может служить нейронный модуль — вертикально организованная колонка нейронов и их отростков (см. п. 1.4.4.). Одинаковые по своим функциям модули объединяются в макросистемы. Микросистемы сопоставимы с отдельными структурными образованиями мозга. Например, отдельные зоны коры больших полушарий, имеющие разное клеточное строение (цитоархитектонику), представляют разные макросистемы. 
          Методология системного подхода находит свое отражение в конкретных экспериментальных исследованиях. Соответственно изучаются системы двух типов: микро- и макро-. 
          В первом случае предметом анализа является интеграция и консолидация систем применительно к нейрональным элементам с учетом специфичности тех функций, которые выполняют нейроны в системном обеспечении поведения и психики. 
          Во втором случае проводится исследование интегративной деятельности на уровне мозга как целого с учетом топографического фактора, т.е. специфики участия отдельных структур мозга в обеспечении тех или иных психических функций и процессов. Здесь главное место занимает регистрация биоэлектрической активности отдельных структур мозга и оценка взаимодействия активности разных отделов мозга с помощью специальных показателей (см. тему 2). 
          Независимо от того, какой уровень представляет система: микро- или макро-, единым является общий принцип взаимодействия: при объединении (консолидации) элементов в систему возникают качества или свойства, не присущие отдельным элементам. В консолидированной системе изменение одного из элементов влечет за собой изменения всех остальных элементов, а следовательно, и системы в целом.

Системная психофизиология. Итак, в соответствии с одним из главных принципов системного подхода —принципом ЦЕЛОСТНОСТИ — свойства целого мозга не сводимы к свойствам отдельных его частей (будь это нейроны, отделы мозга или функциональные системы). В связи с этим встает задача связать отдельные структуры, или элементы, мозга в системные организации и определить новые свойства этих организаций по сравнению с входящими в них структурными компонентами. Таким образом, применение системного подхода диктует необходимость сопоставлять психические явления не с частичными нейрофизиологическими процессами, а с их целостной структурной организацией. 
          Новое экспериментальное направление — системная психофизиология ставит своей задачей изучение систем и межсистемных отношений, составляющих и обеспечивающих психику и поведение человека. Основная парадигма, в контексте которой ведутся исследования этого направления (причем преимущественно на животных) связана с изучением активного приспособительного поведения, а теория функциональной системы служит их теоретической основой. Детальное описание этих исследований дано в книгах "Основы психофизиологии" (1998) и "Современная психофизиология" (1999). 

Словарь терминов

1. параллелизм
2. редукционизм
3. функциональная система
4. обратная афферентация
5. акцептор результатов действия
6. коррелятивная психофизиология
7. эмерджентный  
   

Вопросы для самопроверки

1. Какое значение имела дуалистическая концепция Декарта?
2. Охарактеризуйте варианты решения психофизиологической проблемы.
3. Что изучает системная психофизиология?
4. В чем заключается значение компьютерной метафоры для психофизиологии?  
   

Список литературы

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Медицина, 1975.
2. Александров Ю.И. (ред.) Психофизиология: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: 2001.
3. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д.П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. М.: Высшая школа, 1991.
4. Беленков Н.Ю. Принцип целостности в деятельности мозга. М.: Медицина, 1980.
5. Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и по физиологии активности. М.: Медицина, 1966.
6. Бехтерева Н.П., Бундзен П.В., Гоголицын Ю.Л. Мозговые коды психической деятельности. Л.: Наука, 1977.
7. Выготский Л.С. Собр. соч.: В 6 т. Т. 1. О психологических системах. М.: Педагогика, 1982. С. 109-131.
8. Данилова Н.Н. Психофизиология. М.: Аспект Пресс, 1998.
9. Дубровский Д.И. Психика и мозг: результаты и перспективы исследований // Психологический журнал. 1990. Т.11. № 6. С. 3-15.
10. Естественнонаучные основы психологии / Под ред. А.А. Смирнова, А.Р. Лурия, В.Д. Небылицына. М.: Педагогика, 1978.
11. Иваницкий А.М., Стрелец В.Б., Корсаков И.А. Информационные процессы мозга и психическая деятельность. М.: Наука, 1984.
12. Ломов Б.Ф. Методологические и теоретические проблемы психологии. М.: Наука, 1984.
13. Нейрокомпьютер как основа мыслящих ЭВМ. М.: Наука, 1993.
14. Мерлин В.С. Очерк интегрального исследования индивидуальности. М.: Педагогика, 1986.
15. Методика и техника психофизиологического эксперимента. М.: Наука, 1987.
16. Основы психофизиологии / Под ред. Ю.И. Александрова. М., 1998.
17. Чуприкова Н.И. Психика и сознание как функция мозга. М.: Наука, 1985.
18. Хрестоматия по нейропсихологии. М.: РПО, 1999.
19. Хэссет Дж. Введение в психофизиологию. М.: Мир, 1981.
20. Ярвилехто Т. Мозг и психика. М.: Прогресс, 1992.  
    

Темы курсовых работ и рефератов

1. История создания теории системной динамической локализации психических процессов (А.Р. Лурия).
2. Принципы современной психофизиологии.
3. История решения проблемы соотношения мозга и психики.
4. Соотношение психофизиологической и психофизической проблемы.
5. Теория рефлекторной дуги и рефлекторного кольца (Р. Декатр, И.М. Сеченов).
6. История создания теории функциональной системы П.К. Анохина.
7. Роль компьютерной метафоры в психофизиологических исследованиях.
8. Спор между узким локализационизмом и антилокализационизмом.

ТЕМА 2. МЕТОДЫ ПСИХОФИЗИОЛОГИИ

• 2.1. Методы изучения работы головного мозга
• 2.2. Электрическая активность кожи
• 2.3. Показатели работы сердечно-сосудистой системы
• 2.4. Показатели активности мышечной системы
• 2.5. Показатели активности дыхательной системы
• 2.6. Реакции глаз
• 2.7. Детектор лжи
• 2.8. Выбор методик и показателей

В этом разделе будут представлены систематика, способы регистрации и значение физиологических показателей, связанных с психической деятельностью человека. Психофизиология — экспериментальная дисциплина, поэтому интерпретационные возможности психофизиологических исследований в значительной степени определяются совершенством и разнообразием применяемых методов. Правильный выбор методики, адекватное использование ее показателей и соответствующее разрешающим возможностям методики истолкование полученных результатов являются условиями, необходимыми для проведения успешного психофизиологического исследования. 

2.1. Методы изучения работы головного  мозга

• 2.1.1. Электроэнцефалография
• 2.1.2. Вызванные потенциалы головного мозга
• 2.1.3. Топографическое картирование электрической активности мозга (ТКЭАМ)
• 2.1.4. Компьютерная томография (КТ)
• 2.1.5. Нейрональная активность
• 2.1.6. Методы воздействия на мозг

Центральное место в ряду методов психофизиологического исследования занимают различные способы регистрации электрической активности центральной нервной системы, и в первую очередь головного мозга. 

2.1.1. Электроэнцефалография

Электроэнцефалография — метод регистрации и анализа электроэнцефалограммы (ЭЭГ), т.е. суммарной биоэлектрической активности, отводимой как со скальпа, так и из глубоких структур мозга. Последнее у человека возможно лишь в клинических условиях. 
          В 1929 г. австрийский психиатр Х. Бергер обнаружил, что с поверхности черепа можно регистрировать "мозговые волны". Он установил, что электрические характеристики этих сигналов зависят от состояния испытуемого. Наиболее заметными были синхронные волны относительно большой амплитуды с характерной частотой около 10 циклов в секунду. Бергер назвал их альфа-волнами и противопоставил их высокочастотным "бета-волнам", которые проявляются тогда, когда человек переходит в более активное состояние. Открытие Бергера привело к созданию электроэнцефалографического метода изучения мозга, состоящего в регистрации, анализе и интерпретации биотоков мозга животных и человека. 
          Одна из самых поразительных особенностей ЭЭГ — ее спонтанный, автономный характер. Регулярная электрическая активность мозга может быть зафиксирована уже у плода (т.е. до рождения организма) и прекращается только с наступлением смерти. Даже при глубокой коме и наркозе наблюдается особая характерная картина мозговых волн. 
          Сегодня ЭЭГ является наиболее перспективным, но пока еще наименее расшифрованным источником данных для психофизиолога.

Условия регистрации и способы анализа ЭЭГ. В стационарный комплекс для регистрации ЭЭГ и ряда других физиологических показателей входит звукоизолирующая экранированная камера, оборудованное место для испытуемого, моногоканальные усилители, регистрирующая аппаратура (чернилопишущий энцефалограф, многоканальный магнитофон). Обычно используется от 8 до 16 каналов регистрации ЭЭГ от различных участков поверхности черепа одновременно. Анализ ЭЭГ осуществляется как визуально, так и с помощью ЭВМ. В последнем случае необходимо специальное программное обеспечение.

• По частоте в ЭЭГ различают следующие типы ритмических составляющих:
• дельта-ритм (0,5-4 Гц);
• тэта-ритм (5-7 Гц);
• альфа-ритм (8-13 Гц) — основной ритм ЭЭГ, преобладающий в состоянии покоя;
• мю-ритм — по частотно-амплитудным характеристикам сходен с альфа-ритмом, но преобладает в передних отделах коры больших полушарий;
• бета-ритм (15-35 Гц);
• гамма-ритм (выше 35 Гц).