Ученье свет, а неученье тьма народная мудрость

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Ученье свет, а неученье тьма народная мудрость, 3885.89kb.
• Каер Жанна Алексеевна моу вознесенская сош 10 класс сочинение, 63.71kb.
• «Ученье – свет, а неученье – тьма», 41.62kb.
• Внеклассное мероприятие по литературному чтению Долмашкина А. В.,Моу сош №44, 60.21kb.
• Задание Придумайте название для своей команды. Составьте небольшой рассказ о своей, 338.38kb.
• Ученье свет, а неученье жди проверки, 103.98kb.
• City of ember официальный дистрибьютор в России кинокомпания «Вест», 1964.97kb.
• Анхель де Куатьэ Тайна печатей (книги 1-6), 6473.48kb.
• Лекция 1-2, 1001.75kb.
• Говорят, нет дыма без огня, а, как известно, народная мудрость редко ошибается., 100.75kb.

140

2.4 Усиливающееся влияние нейронаук

2.4.1 Интерес к нейропсихологическим данным

Глобальная тенденция, ярко выступившая в течение последнего десяти­летия 20-го века, связана с ростом интереса к мозговым механизмам — реальной архитектуре познавательных процессов. Возникновение ког­нитивного подхода многие психологи восприняли первоначально как освобождение от (пусть часто лишь декларируемой) необходимости ин­тересоваться мозговым субстратом и возможными нейрофизиологичес­кими механизмами тех или иных познавательных процессов. Если упо­добить психику компьютерным программам, то очень важно, что одна и та же программа может быть запущена на разном «хардвере» — на раз­личных реализациях машины Тьюринга. Есть, следовательно, известная независимость программного обеспечения, или «софтвера», от машин­ного субстрата. Суть ранней компьютерной метафоры состояла в пред­положении о том, что психика относится к мозгу так же, как программа относится к машинному субстрату. Компьютерные программы в каче­стве психологической теории позволяют интерпретировать наблюдае­мые в исследованиях эффекты, «не дожидаясь — по словам Найссера — пока придет нейрофизиолог и все объяснит» (см. 2.3.2).

В 1982 году Дэвид Марр (Магг, 1982), изучавший сенсорные меха­низмы зрительного восприятия и координации движений, сформулиро­вал альтернативный методологический принцип, предполагающий од­новременный анализ как биологических, так и искусственных систем переработки информации на трех уровнях их описания:

1. общий функциональный анализ решаемых системой задач;
   
2. алгоритмическое описание выполняемых операций;
   
3. анализ воплощения этих алгоритмов на конкретном субстрате, или
   «хардвере».
   

В последующие годы с появлением множества нестандартных ар­хитектур в коннекционизме и, в особенности, в связи со спекуляциями о мозговой локализации тех или иных «когнитивных модулей» есте­ственно стал возникать вопрос о том, как эти гипотетические механиз­мы реализованы на самом деле. Требование Марра к доведению анализа до уровня нейрофизиологического «воплощения» постепенно стало если не необходимым, то во всяком случае желательным элементом лю­бого претендующего на научную полноту когнитивного исследования.

Все это, наряду с наметившимися трудностями проверки формаль­ных моделей (см. 9.1.2), привело к настоящему всплеску интереса к ней­ропсихологическим данным о нарушениях и мозговых механизмах по­знавательных процессов. Изменился и сам характер когнитивных исследований, которые в значительной степени опираются сегодня на данные нейропсихологических и нейрофизиологических работ. Поэто­му общие очертания многих моделей познавательных процессов в нача-







Рис. 2.12. Новая метафора когнитивных исследований: А. Левое полушарие коры с обо­значением долей: (1) фронтальных, (2 теменных, (3) затылочных и (4) височных; Б. Про­дольный разрез мозга, позволяющий увидеть некоторые субкортикальные структуры, такие как таламус и средний мозг.

ле 21-го века напоминают рис. 2.12. Напротив, начиная с 1990-х годов ослабло влияние собственно компьютерной метафоры и машинных (или машиноподобных) моделей. В связи с этим развитием в психоло­гических работах стали использоваться анатомо-физиологические тер­мины, в частности, для обозначения локализации возможных мозговых механизмов: антериорные (передние), постериорные (задние), дорзаль-ные (расположенные в верхней части коры), вентральные (в нижней ее части), латеральные (на боковой поверхности), медианные (вблизи раз­деляющей кору на два полушария продольной борозды). Типичным ста­ло и упоминание долей коры головного мозга: фронтальных (лобных), темпоральных (височных), париетальных (теменных), окципитальных (затылочных), а также и более локальных их областей¹⁶.

Традиционным нейропсихологическим подходом является выде­ление разнообразных синдромов — систематического сочетания от­дельных симптомов нарушения поведения и работы мозга. Значение синдромного анализа двояко. Во-первых, он позволяет относительно упорядочить материал клинических наблюдений, главным образом, поведенческих коррелятов локальных поражений мозга. Во-вторых, он дает возможность, хотя бы в самом первом приближении, опреде-

142

¹⁶ В этой книге при упоминании различных долей коры используются принятые в рус­скоязычной литературе термины с одним исключением — вместо термина «лобные доли» мы вынуждены чаще использовать международный термин «фронтальные доли». Это свя­зано с тем, что вслед за упоминанием общего региона сегодня часто приходится вводить дальнейшие уточнения локализации, такие как «префронтальные» или «фронтополяр-ные» структуры (см. 4.4.2). Соответствующих производных от прилагательного «лобные» не существует.

лить области мозга, ответственные за те или иные функциональные проявления — речь (синдромы афазии), память {амнезия), восприятие (агнозия), программирование и реализацию действий (апраксия) и т.д. Некоторые из числа наиболее известных синдромных нарушений при­ведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Наиболее известные синдромы клинической нейропсихологии

Синдром	Область нарушений
Речевые процессы (см. 7.1.3 и 7.3.3)
Афазия Брока	Произношение и грамматическая правильность речи
Афазия Вернике	Понимание речи, использование подходящих слов
Проводниковая афазия	Повторение услышанных (и понятых) слов и предложений
Аномия	Нахождение слова в памяти
Словестная глухота	Узнавание слова на слух и его повторение
Алексия/Дислексия	Чтение, понимание и повторение написанного
Аграфия	Различные аспекты навыка письменной речи
Другие символические координации
Акалькулия	Математические способности, счет в уме
Восприятие и сенсомоторные процессы (см. 3.3.1 и 3.4.2)
Агнозия	Узнавание предметов в той или иной модальности
Прозопагнозия	Зрительное узнавание лиц
Апраксия	Произвольные движения и сенсомоторные навыки
Внимание (см. 3.4.2 и 4.4.3)
Синдром Балинта	Интеграция локальных впечатлений в целостный образ
Игнорирование полупространства	Внимание к предметам, латерализованным в пространстве
Память (см. 5.1.1 и 5.3.2)
Амнезия	Процессы произвольного припоминания и узнавания
Мышление и планирование деятельности (см. 4.4.2, 5.2.3 и 8.1.3)
Лобный/Дезэкзе-кутивный синдром	Произвольный контроль действий, достижение целей, а также их смена в случае изменения обстоятельств

Несколько иная стратегия исследований связана с анализом от­дельных случаев, когда в первую очередь подчеркивается индивидуаль­ная картина нарушения и личности пациента, а не то общее, что роднит данный случай с множеством аналогичных, как при описании обобщен­ных синдромов. Настоящим мастером анализа отдельных случаев был А.Р. Лурия. Этот жанр чрезвычайно распространен и в современной ког­нитивной науке, особенно в работах известного американского нейро-психолога Оливера Закса (например, Sacks, 1995). Наконец, третья стра­тегия исследований, называемая методом двойных диссоциаций, состоит в поиске таких пар отдельных случаев (или, если повезет, синдромов), которые представляют собой как бы зеркальную картину друг друга.

В связи с тем, что поиск двойных диссоциаций — это весьма распро­страненная стратегия в современных когнитивных исследованиях, оста­новимся на ней несколько подробнее. Этот прием предназначен для контроля правильности интерпретации отдельных случаев. Рассмотрим конкретную проблему. В последние годы описано несколько случаев па­циентов с интересной формой семантической агнозии. Эти пациенты способны узнавать и семантически классифицировать неодушевленные предметы, но испытывают сильные затруднения в узнавании живых су­ществ. Можно ли на основании этих данных сделать вывод о том, что семантическая память и ее мозговые механизмы разделены на две под­структуры по принципу живой—неживой? Очевидно, такой вывод был бы преждевременным, поскольку узнавание живых существ может быть просто более сложным процессом, превышающим ослабленные позна­вательные возможности пациентов с поражениями мозга. Поэтому если бы удалось найти двойную (парную) диссоциацию — один или более случаев сохранного узнавания живых существ и трудностей с узнавани­ем неодушевленных предметов, то о возможном расщеплении механиз­мов семантической памяти можно было бы говорить с большей степе­нью определенности (см. 6.1.3).

Первоначально в когнитивной психологии роль нейропсихологи-ческих данных была связана с обсуждением отдельных, особенно ярких клинических случаев. Однако вскоре стало ясно, что они могут играть важную роль и при проверке справедливости некоторых, подчас весьма общих психологических теорий. Так, Т. Шаллис и Э. Уоррингтон (Shallice & Warrington, 1970) описали пациента, у которого есть долговременная, но нарушена кратковременная память. Существование такого наруше­ния означает, что едва ли может быть правильной распространенная в когнитивной психологии трактовка запоминания, в которой информа­ция, чтобы попасть в блок долговременного хранения, обязательно долж­на пройти через блок кратковременной памяти (см. 5.2.1).

Аналогично и несколько ранее А. Р. Лурия (1968) описал знаменито­го мнемониста Ш., исследования памяти которого заставляют усомнить­ся в том, что способности к кратковременному запоминанию всегда ог-144



раничены «магическим числом» Миллера¹⁷. На самом деле, между крат­ковременной и долговременной памятью Ш. не было большого различия (см. 5.1.1). Следует заметить, что описание личности и специфических возможностей (а также ограничений) памяти, восприятия и мышления Ш., конечно же, не было «клиническим случаем» в прямом смысле этого слова, однако по характеру анализа оно остается одним из лучших иссле­дований нейропсихологического типа (case study, Einzelfallanalyse) в ми­ровой научной литературе.

С возникновением гипотезы модулярной организации познания (см. 2.3.2) в середине 1980-х годов нейропсихологическим данным как таковым начало уделяться повышенное внимание. Более того, многие модели познавательных процессов стали в явном виде строиться как нейрофизиологические модели, причем не только нормального, но и аномального функционирования мозга. Серьезной проблемой на этом пути оказался неэкспериментальный, корреляционный характер ней-ропсихологических данных. Всякое мозговое поражение — это своего рода уникальный «эксперимент природы». У клинического нейропси-холога нет возможности выполнить требования, необходимые для под­линного эксперимента: произвольно воспроизводить поражение или создать контрольную ситуацию, которая бы отличалась от исходной ис­ключительно фактом данного поражения. Поэтому в случае клиничес­ких данных всегда остается вероятность того, что наблюдаемая картина в какой-то степени обусловлена особенностями, сложившимися еще до возникновения патологических изменений.

Конечно, если бы было возможно временно «выключать» и затем «включать» без каких-либо последствий отдельные мозговые структу­ры или, быть может, даже «видеть» их функционирование по ходу нор­мального решения задач, то можно было бы надеяться на получение значительно более надежных и общих результатов, чем при анализе клинических данных. Такие методы действительно появились в тече­ние последних 10—15 лет, став особенно мощным стимулом нейропси-хологической и нейрофизиологической переориентации заметной час-

¹⁷ Об этом же могут говорить наблюдения канадского нейрохирурга У. Пенфидда, раз­
дражавшего во время операций на мозге различные участки коры бодрствующих пациен­
тов. Примерно в 40 случаях (из 520) электрической стимуляции нижних височных облас­
тей возникал своеобразный феномен, названный «вспышками пережитого». Они пред­
ставляли собой живые зрительные и слуховые образы, которые всегда переживались па­
циентом как воспоминания из его далекого прошлого, а не актуальные события. Ни в
одном из описанных случаев не наблюдалось обратного течения событий или пересече­
ний воспоминаний из различных периодов жизни пациента. Воспоминания прекраща­
лись с остановкой стимуляции, но иногда могли быть возобновлены с прерванного мо­
мента при повторном раздражении той же точки коры. При интерпретации этих данных
возникают трудности, связанные прежде всего с идентификаций сообщений как аутен­
тичных переживаний из прошлого пациента. Возможно поэтому наблюдения Пенфидда
уже около 50 лет остаются непроверенными другими авторами. 145

ти современной научной психологии и когнитивных исследований в це­лом. Речь идет о создании и начавшемся широком применении новых методов трехмерного картирования мозга и его функциональных состоя­ний {brain imaging). Разработка этих методов была отмечена в 2003 году присуждением Нобелевской премии. Мозговое картирование использу­ется сегодня как в клинических, так и в чисто исследовательских целях, в частности, во все большем числе относительно традиционных психо­логических экспериментов, проводимых с обычными испытуемыми.

2.4.2 Новые методы и старые проблемы

Вплоть до самого последнего времени существовали две основные груп­пы методов изучения нейрофизиологических механизмов in vivo: анализ ЭЭГ и микроэлектродное отведение активности отдельных нейронных структур. Первая группа методов использует регистрацию интегральных электрических ритмов мозга, или электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Это делается с помощью внешних, наложенных на кожу головы испытуемых электродов и не требует при использовании соответствующих усилите­лей сигнала создания особых условий, выходящих за рамки обычного лабораторного окружения. Вместе с тем, как правило, картина регист­рируемых колебаний столь зашумлена, что по ней невозможно прямо судить о влиянии отдельных экспериментальных переменных, а лишь о глобальных стадиях изменения функциональных состояний, таких как бодрствование или сон. Поэтому в когнитивных исследованиях получи­ла распространение модификация, известная как метод регистрации вызванных потенциалов мозга (ERPs — event-related potentials).

В этом случае предъявление стимула многократно повторяется, а затем сегменты записи ЭЭГ, синхронизированные с моментом отдель­ных предъявлений, накладываются друг на друга и суммируются. Слу­чайные, разнонаправленные колебания компенсируют друг друга, и вы­рисовывается электрический ответ коры мозга на само стимульное событие. Этот ответ демонстрирует ряд характерных особенностей, на­пример, негативное отклонение потенциалов через 100—200 мс после предъявления (этот пик в картине вызванных потенциалов получил на­звание N1) и положительное отклонение примерно через 300 мс (РЗ). По расположению и амплитуде этих отклонений, несколько отличаю­щихся в случае разных областей коры и для разных модальностей сти­муляции (рис. 2.13), можно в определенной степени судить о времен­ной развертке процессов переработки информации. Данный метод позволил подойти к решению некоторых фундаментальных проблем когнитивной психологии. Так, сравнение вызванных потенциалов на акустические стимулы в условиях направленного внимания и при его отвлечении показало, что внимание усиливает компоненты вызванных 146 потенциалов уже через 40—60 мс после стимульного события (Woldorff


-10


-0,2


0,6

0,2 0,4 Секунды

et al., 1993). Очевидно, это важный аргумент в пользу гипотезы так на­зываемой ранней селекции в спорах сторонников различных моделей се­лективного внимания (см. 2.2.1 и 4.1.2).

Недостатком, ограничивающим применение ЭЭГ в ее различных вариантах, является низкое пространственное разрешение, а также то обстоятельство, что при этом методе регистрируются электрические из­менения на поверхности, а не в глубине мозга. Метод микроэлектрод­ного отведения активности — второй классический метод нейрофизио­логического анализа — чрезвычайно точен, позволяет работать с отдельными нейронами или группами нейронов, которые расположены в любых, в том числе глубинных отделах мозга, но его применение тру­доемко и, по понятным причинам, ограничено почти исключительно экспериментами на животных. Несмотря на выдающиеся результаты, полученные, например, в исследованиях зрительной сенсорной обра­ботки (см. 3.3.2) и памяти (см. 5.3.2), значение этого метода непосред­ственно для когнитивных исследований относительно невелико.

Предпосылки для современных методов трехмерного картирова­ния работы мозга были созданы благодаря компьютерным программам, обеспечивающим реконструкцию объемной пространственной модели регистрируемых процессов. Наиболее известным из числа этих новых методов до сих пор является позитронно-эмиссионная томография {ПЭТ-сканирование). Неприятной особенностью этого метода является необходимость введения в кровь радиоактивного раствора. Когда в ходе решения задач та или иная область мозга становится активной, радиоак­тивное вещество поступает вместе с усилившимся кровотоком к соот-

147

ветствующим регионам. Для экспериментов выбираются относительно неустойчивые изотопы, и в этих регионах мозга усиливаются процессы радиоактивного распада. Выделяющиеся в результате положительно за­ряженные частицы — позитроны — практически сразу же аннигилиру­ют с электронами. При этом образуются два разлетающихся под углом 180° друг к другу фотона. Эти последние и регистрируются датчиками; расположенными вокруг головы испытуемого. Метод обеспечивает до­вольно высокое пространственное разрешение, порядка 3—4 мм. Одна­ко его временное разрешение мало — в лучшем случае оно составляет примерно одну минуту, что не позволяет отслеживать сколько-нибудь быстрые когнитивные процессы. Тем не менее с помощью ПЭТ-скани-рования были получены фундаментальные результаты, в особенности относящиеся к мозговой локализации различных систем памяти и даже личности (Craik et al., 1999).

Во многих отношениях значительно более совершенным методом картирования является ядерная магниторезонансная томография (МРТ). Этот метод делает возможной очень точную (до I мм) и довольно быст­рую, по сравнению с ПЭТ, регистрацию. Кроме того, он неинвазивен, то есть не связан с нарушением целостности тканей организма, например, введением в кровь каких-либо субстанций. Его физической основой яв­ляется эффект излучения радиоволн определенной частоты отдельными атомами, находящимися в переменном магнитном поле, которое созда­ется расположенным вокруг испытуемого магнитом весом более 10 тонн. В экспериментальной психологии данный метод используется в вариан­те функциональной МРТ (фМРТ), когда определяется количество кисло­рода в крови (а именно в молекуле гемоглобина)¹⁸. Этот показатель ин­тенсивности метаболических процессов коррелирует с активностью нейронов в соответствующих областях мозга. Недостатком фМРТ явля­ется все-таки слишком низкая временная разрешающая способность, позволяющая, в лучшем случае, различать события продолжительностью не менее одной секунды¹⁹. Тем не менее это, несомненно, самая лучшая на сегодняшний день методика мозгового картирования. Насколько можно судить по стремительно накапливающимся данным, фМРТ часто подтверждает и значительно уточняет результаты ПЭТ-сканирования.

¹⁸ Модификация фМРТ — метод DTI (Diffusion Tensor Imaging), позволяющий от­
слеживать процессы миелинации аксонов, то есть изменения объема и распределения
белого вещества мозга (см 9.4.2), начинает широко использоваться в нейропсихоло­
гии развития.

¹⁹ В последнее время появились первые работы, направленные на использование фМРТ
для регистрации изменений магнитного поля, вызванных непосредственно нейронной
активностью. Временное разрешение увеличивается при этом на порядок. В сочетании с
параллельной регистрацией ЭЭГ можно надеяться получить в ближайшем будущем еще
более высокое разрешения — до 1 мс. В отдельных случаях делаются попытки совмеще­
ния фМРТ с регистрацией движений глаз испытуемого, что также обеспечивает лучший

148 тайминг событий.