Ю. А. Александров Данилова Н. Н. Д 18 Психофизиология: Учебник

Вид материала

Учебник

Содержание 9.8. Фокусы мозговой активности и мышление 9.9. Функциональная асимметрия мозга 9.10. Половые различия

Подобный материал:

• А. А. Данилова и др. Учебник: А. А. Данилова, Л. Г. Косулиной «История России с древности, 44.49kb.
• Ключевые проблемы психологии и психофизиология. Определение психофизиологии, 1065.96kb.
• 1. Предмет, методы и задачи психофизиологии. Сравнительная психофизиология 7 Тема Методы, 338.37kb.
• О. В. Дифференциальная психофизиология: Программа, 159.3kb.
• Рабочая программа по дисциплине «психофизиология» Специальность, 292.28kb.
• Александров Д. Н. Личность и синдром предпринимателя, 72.06kb.
• Александров А. А, 49.6kb.
• Литература о Ломоносове М. В. в фондах библиотеки БашГУ, 55.77kb.
• Разработка урока истории по теме "Крымская война", 8 класс, 215.84kb.
• Блохин Геннадий Иванович, Александров Владимир Александрович. М. КолосС, 2006. 512, 557.07kb.

личных мыслительных задач — позволяют пролить свет на структу­ры мозга, непосредственно причастные к процессам мышления.

Корреляция количества спонтанно генерируемых мыслей с активностью различных мозговых структур была изучена с помо­щью измерения скорости локального мозгового крова/пока. Локаль­ный кровоток измеряют по содержанию и скорости вымывания изотопной глюкозы или кислорода. Когда клетка активно работа­ет, она тратит энергию на откачку проникающих в нее ионов Nа и на обмен их на ионы К. Обычно за ПД развивается следовая ги­перполяризация, соответствующая выходу из клетки ионов К. В ре­зультате работающая клетка создает вокруг себя повышенную кон­центрацию ионов К, которые воздействуют на рядом находящиеся глиальные клетки, имеющие к нему повышенную чувствитель­ность. Активируясь, глиальные клетки мозга локально посылают сигнал сосудам, возможно, через химическое воздействие на ка­пилляры. Таким образом, сигнал от нейронов через глию переда­ется сосудам, в результате чего кровоснабжение меняется локаль­но, дополнительно снабжая кровью работающую группу нейро­нов. Обеспечение связи между нейронами и кровоснабжением —

одна из важных функций, выполняемых глиальными элемента­ми мозга.

Чтобы выявить структуры мозга, причастные к мыслительной деятельности, добровольцев (мужчин) просили выполнять два ва­рианта заданий. Первый вариант включал серии с артикуляцией слов вслух, про себя и просто с движением языка. Второй вариант заданий состоял из чтения текста про себя, чтения вслух и чтения в обратном порядке. После выполнения заданий обследуемые со­общали, какие мысли, идеи возникали у них спонтанно во время опыта. Подсчитывали число так называемых стимулнезависимых мыс­лей, которые были не связаны с выполняемыми заданиями. Идеи могли принимать как вербальную, так и зрительную форму, но дол­жны были переживаться как самогенерируемые, спонтанные.

Вычисление корреляции между числом спонтанно генерируе­мых мыслей и скоростью мозгового кровотока выявило ведущую роль средней префронтальной и ростральной, передней поясной (цингулярной) коры в генерации стимулнезависимых мыслей. Не­большая положительная корреляция также была найдена с крово-током в левой нижневисочной коре. Положительная корреляция между частотой генерации мыслей и кровотоком в указанных струк­турах не зависела от типа задания и практики обследованных.

Исследователи полагают, что метод корреляции измерений психических функций с локусами активации, выявляемыми ме­тодами функциональной томографии (ПЭТ, МРТ), может дать 278

уточняющие сведения о нейрональном субстрате случайно возни­кающих феноменов психической активности.

Частота генерации стимулнезависимых мыслей, по-видимому, может служить индикатором степени произвольности субъекта, так как она связана с уровнем активации префронтальной коры. У па­циентов с разрушениями в префронтальной коре наблюдается потеря инициативы в целом. Они демонстрируют малое количе­ство самоинициируемой речи, несмотря на хорошее понимание и повторение чужой речи. При шизофрении, для которой характер­на потеря инициативы, кровоток в префронтальной коре подав­лен. Впервые это явление обнаружил в 1974 г. Д. Ингвар (0.1пеуаг) из больницы Лундского университета (Швеция) с помощью ме­тодов томографии. Впоследствии этот факт неоднократно был под­твержден. Группа исследователей под руководством Д. Вайнбергера (В. ^ешЬег§ег) из Национального института психического здоро­вья, используя метод структурной МРТ, связала структурные и функциональные изменения в мозге шизофреников с нарушени­ем их когнитивной деятельности. Опыты показали, что выполне­ние тестов на оперативную память, внимание и абстрактное мыш­ление у нормальных людей значительно увеличивает кровоток в префронтальной коре, тогда как у больных шизофренией увеличе­ние кровотока выражено слабо и с данными тестами они справля­ются хуже. Наиболее сильное ослабление префронтального крово­тока наблюдалось у больных, у которых структурные изменения мозга — расширение желудочков и уменьшение размеров гиппо-кампа, сопровождающие данное заболевание, — были наиболь­шими. Это можно объяснить тем, что гиппокамп тесно связан с префронтальной корой. Структурные изменения гиппокампа на­рушают рабочую память. Последняя удерживает информацию в пре­фронтальной коре как в кратковременном буфере, пока выполня­ются умственные операции.

Методом ПЭТ показана причастность префронтальной коры (ее дорзолатеральной части) к волевому контролю. Исследовалось выполнение упражнения на длительное статическое мышечное напряжение. Сохранение мышечного тонуса в течение определен­ного периода времени на постоянном уровне ведет к утомлению и появлению ощущения, что нужно приложить некоторое дополни­тельное усилие, чтобы выполнить данную инструкцию. Таким об­разом, задание, требующее поддерживать некоторый определен­ный уровень мышечного напряжения, можно рассматривать в ка­честве теста на волевой контроль. Чтобы идентифицировать кортикальный компенсаторный механизм во время утомления, методом ПЭТ были получены томографические срезы метаболи-

279

ческой активности мозга для нескольких различных уровней мы­шечного напряжения, которое нужно было удерживать в течение 4 мин. Эксперименты со статическим напряжением сравнивали с простым ритмическим нажимом на ключ. В этих опытах было вы­явлено, что «волевое действие», включающее дополнительно мо­торный компонент, имеет своим субстратом, помимо префрон-тальной коры, также и базальные ганглии (хвостатое ядро, блед­ный шар).

Для изучения структуры корковых связей при решении раз­личных мыслительных задач А.М. Иваницкий (1977) предложил метод картирования внутрикоркового взаимодействия. Метод осно­ван на выявлении связей между участками коры по признаку со­впадения частотных пиков в их спектрах ЭЭГ. Автор подчеркивает, что корковое взаимодействие может устанавливаться на разных ча­стотах, поэтому подсчитывалось число связей каждой области с другими по каждой полосе частотного спектра ЭЭГ. Область отве­дения ЭЭГ, которая демонстрирует наибольшее число связей с другими участками коры, рассматривается как фокус взаимодей­ствия сигналов, приходящих из разных источников,

С помощью этого метода были выделены две когнитивные си­стемы мозга, соответственно связанные с образно-пространствен­ным и абстрактно-вербальным мышлением. Для изучения образ­ного мышления исследователи использовали процедуру опозна­ния эмоции на фотографии лица. Пространственное мышление тестировали при сравнении двух геометрических фигур для опре­деления их идентичности или зеркальной симметрии. Анаграммы или выбор из четырех слов одного были использованы для изуче­ния вербального мышления.

Обобщая полученные данные, А.М. Иваницкий приходит к за­ключению, что височно-теменные области коры представляют моз­говой субстрат образного мышления, а лобные отделы коры свя­заны с абстрактно-вербальным мышлением. Выделенные две зоны коры обнаружили наибольшее число связей с другими участками. Они рассматриваются как два фокуса взаимодействия, в которых осуществляется синтез информации. Предполагается, что текущая, оперативная информация сопоставляется в них с информацией, извлекаемой из долговременной памяти, и сигналами, приходя­щими из мотивационных центров. Согласно концепции автора имен­но в фокусах взаимодействия достигается конечная цель мысли­тельного процесса в виде нахождения решения. Субъективно это переживается как процесс думания и нахождения ответа. При этом субъективные переживания, связанные с разными фокусами вза­имодействия, различаются.

280









Ошибочное включение «не той» когнитивной системы, напри­мер появление фокуса активности в лобной коре при решении задач, требующих образного мышления, и в височно-теменной коре при вербальных задачах, приводило к ошибочному решению либо к его отсутствию.

Специально человеческие типы высшей нервной деятельности влияют на локализацию фокусов взаимодействия информации. В опытах с построением зрительного образа из ограниченного на­бора простых элементов у лиц с преобладанием первой сигналь­ной системы над второй оба фокуса взаимодействия находились преимущественно в правом полушарии. У лиц с преобладанием второй, речевой сигнальной системы оба фокуса локализовались в левом полушарии. Различные мыслительные операции используют разные фокусы взаимодействия. На первом этапе, когда сначала требовалось определить, что можно построить из имеющихся эле­ментов, и сформировать целевой образ, функционировал фокус взаимодействия в затылочно-височных отделах, а на этапе деталь­ного конструирования образа — в лобной коре. При этом нахожде­ние решения при всех типах задач, даже если речевой ответ не требовался, сопровождалось появлением фокуса взаимодействия в левой височной коре (вербальной зоне).

^ 9.9. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АСИММЕТРИЯ МОЗГА

И ОСОБЕННОСТИ МЫСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В норме оба полушария работают в тесном взаимодействии, дополняя друг друга. Различие между левым и правым полушария­ми можно выявить, не прибегая к хирургическому вмешательству ~ рассечению комиссур, связывающих оба полушария. Для этого может быть использован метод ^наркоза полушарий». Он был со­здан в клинике для выявления полушария с речевыми функциями, По этому методу в сонную артерию на одной стороне шеи вводят тонкую трубку для последующего введения раствора барбитуратов (амиталнатрия). В связи с тем что каждая сонная артерия снабжает кровью лишь одно полушарие, снотворное, введенное в нее, по­падает в одно полушарие и оказывает на него наркотическое дей­ствие. Во время теста больной лежит на спине с поднятыми рука­ми и считает от 100 в обратном порядке. Через несколько секунд после введения наркотика можно видеть, как бессильно падает одна рука пациента, противоположная стороне инъекции. Затем наблюдается нарушение в счете. Если вещество попадает в речевое полушарие, остановка счета в зависимости от введенной дозы длит­ся 2—5 мин, если в другое полушарие, задержка составляет всего

несколько секунд. Таким образом, применение этого метода дает возможность на время выключать любое полушарие и исследовать изолированную работу оставшегося.

Использование методик, с помощью которых можно избира­тельно воздействовать только на одно полушарие, позволило исследователям продемонстрировать значительные различия в ум­ственных способностях двух полушарий. Полагают, что левое по­лушарие участвует в основном в аналитических процессах; это полушарие — база для логического мышления. Преимущественно оно обеспечивает речевую деятельность — ее понимание и постро­ение, работу со словесными символами. Обработка входных сигна­лов осуществляется в нем, по-видимому, последовательно. Правое полушарие обеспечивает конкретно-образное мышление и имеет дело с невербальным материалом, отвечая за определенные навы­ки в обращении с пространственными сигналами, за структурно-пространственные преобразования, способность к зрительному и тактильному распознаванию предметов. Поступающая к нему ин­формация обрабатывается одномоментно и целостным способом.

Правое полушарие лучше, чем левое, справляется с различе­нием ориентации линий, кривизны, многоугольников неправиль­ных очертаний, пространственного расположения зрительных сиг­налов, глубины в стереоскопических изображениях. Однако левое полушарие обнаруживает большие способности в отношении дру­гих аспектов зрительно-пространственного восприятия. Оно лучше дифференцирует нарисованные лица, если они различаются толь­ко одной чертой. Правое полушарие лучше различает их, когда они отличаются не одной, а многими чертами- Предполагают, что левое полушарие превосходит правое, когда задача состоит в вы­явлении немногих четких деталей, а правое доминирует при ин­теграции элементов в сложные конфигурации. Это различие согла­суется с клиническими данными. При патологиях правого полу­шария рисунки больных утрачивают целостность общей конфигурации. При поражении левого полушария основная кон­фигурация объекта обычно воспроизводится, но рисунок обеднен деталями. «Пространственное» правое и «временное» левое полу­шарие вносят каждое важный вклад в большинство видов когни­тивной деятельности. По-видимому, у левого полушария больше возможностей во временной и слуховой областях, а у правого — в пространственной и зрительной.

Следует отметить, что каждое полушарие, функционируя изо­лированно, предпочитает формировать целостное изображение. Это особенно очевидно у больных с «расщепленным мозгом». Когда такому больному, фиксирующему точку на экране, предъявляли

282

рисунки-химеры (изображения, составленные из половинок двух разных объектов) и спрашивали, что он видит, он называл объект, соответствующий правой части химерного рисунка, проецирую­щейся в левое полушарие. Неудивительно, что он называл правый «полуобъект», так как у подавляющего большинства правшей за речь ответственно левое полушарие. Однако «говорящее» левое полушарие совершенно «не осознавало», что ему предъявляется только половина стимула. Когда же после этого опыта испытуемо­му в условиях свободного зрения (без фиксации определенной точ­ки) предъявляли целые изображения тех же объектов и просили показать, какой из них он видел раньше, он почти всегда выбирал тот предмет, который раньше находился слева и воспринимался правым полушарием (Леви Д., 1995). Не умея «говорить», правое полушарие без слов демонстрировало, что воспринимает полови­ну стимула как целый объект.

Нормальные люди в этих условиях сразу видят необычную, составную природу рисунков. При выполнении других тестов — с абстрактными фигурами, цветовыми стимулами — получены ана­логичные результаты: у человека с «расщепленным мозгом» объект воспринимается одним полушарием и всегда нерасчлененным.

Таким образом, другое полушарие в этих экспериментах ведет себя так, как будто оно «ничего не видит». С каким полушарием это может произойти, зависит от решаемой задачи. При этом не­полнота стимула не означает такой же неполноты восприятия. От­вечающее полушарие (как левое, так и правое) интерпретирует изображение как целое, хотя предъявляется только его половина. Мозг строит модели целостного мира, и когда нет полной инфор­мации, как у больных с «расщепленным мозгом», они создаются на основе интеграции сенсорных данных с информацией, извле­каемой из памяти, со знаниями, которые не позволят объекту рас­щепляться на две половинки.

Существует точка зрения, согласно которой в функциях раз­личных полушарий представлены различные способы познания. Функции левого полушария отождествляются с осознанными, логическими процессами мышления- Функция правого полуша­рия — это интуитивное мышление- По мнению Р. Орнстейна (К. Огп51е1п), сегодня принятая система образования строится исклю­чительно на развитии у детей способностей левого полушария, т.е. языкового и логического мышления, а функции правого полуша­рия специально не развиваются. Невербальному интеллекту не уде­ляется должного внимания.

Интересную гипотезу развивает Д. Кимура (Ютига О., 1992). Исходя из того, что речевая функция левого полушария связана с

283

движениями ведущей правой руки, она предполагает, что речевая специализация левого полушария является следствием не столько асимметричного развития символических функций, сколько раз­вития определенных двигательных навыков, которые помогают в общении. Язык появился потому, что левое полушарие оказалось приспособленным для некоторых видов двигательной активности.

Связь левого полушария с определенными типами движения хорошо известна в клинике. Рука, соответствующая полушарию с речевым центром (чаще правая), обнаруживает большие способ­ности к тонким движениям, чем рука, связанная с недоминант­ным полушарием. Больные с повреждением левого полушария и без правостороннего паралича тем не менее испытывают затруд­нения в воспроизведении сложной последовательности движений рук и сложных позиций пальцев. У глухонемых поражение левого полушария сопровождается распадом языка жестов, что сходно с распадом речи у нормально говорящих людей.

Д. Кимура полагает, что в эволюционном плане именно разви­тие руки как органа языка жестов, ее манипулятивных способно­стей и привело к формированию особых функций левого полуша­рия. Способность руки к тонким манипуляциям была передана ар­тикуляционным органам. В ее коммуникативной теории развития речи ведущая роль принадлежит не звуковым сигналам, а вырази­тельным жестам.

Стремление понять, в чем состоит своеобразие взаимоотноше­ний двух половин мозга в процессе творческой деятельности, побудило ученых к изучению особенностей организации полуша­рий у людей искусства. Была высказана гипотеза о повышенной способности творческих личностей к интеграции функций обоих полушарий (Леви Д., 1995). Исследования действительно подтвер­дили, что для обычных людей характерна более строгая латерали-зация функций полушарий при большей их билатеральности у художников. У художников-профессионалов на протяжении их творческой жизни каждая половина мозга (а не только правая) развивает структуры, формы и методы, необходимые для художе­ственного творчества. Поэтому в случае повреждения одного из полушарий в зрелом возрасте второе сохраняет как свои врожден­ные художественные способности, так и приобретенные на осно­ве взаимодействия с другим полушарием.

Исследование музыкантов тоже наводит на мысль о более дву­стороннем представительстве у них функций, важных для музы­кальных способностей, по сравнению с не столь одаренными людьми. Восприятие мелодии включает образное представление громкости и высоты тонов, специфического звучания аккордов,

284

темпа и ритма. Доминирование того или другого полушария зави­сит от того, какому аспекту мелодии уделяется больше внимания. Так, хорошо знакомые мелодии могут кодироваться в виде цело­стного образа (гештальта), тогда как незнакомые мелодии требуют аналитического подхода. Установлено, что локализация активации в полушарии при прослушивании музыкальных произведений за­висит от музыкальной грамотности слушателя. Более образован­ные в музыкальном отношении испытуемые, использовавшие аналитическую стратегию и умеющие обнаруживать сходство и различие звуков в аккордах, по данным ПЭТ, показывают боль­шее потребление глюкозы левым полушарием. Улиц, не имеющих музыкального образования, прослушивание музыки усиливало метаболическую активацию (по глюкозе), особенно в теменных и затылочно-височных областях правого полушария.

Вместе с тем у одаренных музыкантов двустороннее предста­вительство музыкальных способностей встречалось чаще, чем обыч­но бывает у менее талантливых музыкантов. Сведения о музыкан­тах с односторонним поражением мозга подтверждают, что у них, так же как у художников, соответствующие способности сохраня­ются лучше, чем у обычных людей. Известны случаи, когда после левостороннего инсульта композиторы продолжали успешно за­ниматься своей профессиональной деятельностью. Русский компо­зитор В.Я. Шебалин успешно сочинял музыку и после левостороннего инсульта, вызвавшего у него тяжелую форму афазии. У обыкновен­ных людей различные аспекты их музыкальных способностей свя­заны с разными полушариями и неодинаково страдают при одно­стороннем поражении мозга. Немузыканты склонны воспринимать мелодии «глобально», т.е. в основном правым полушарием-

Музыканты-профессионалы, по-видимому, различаются меж­ду собой по степени использования способностей правого и лево­го полушарий, однако асимметрия в восприятии тонов, силы зву­ка, аккордов, темпа и ритма у них, похоже, значительно меньше, чем у обычных людей. Накопленный у людей искусства творчес­кий опыт усиливает структурно-функциональное сходство и вза­имодействие их полушарий.

^ 9.10. ПОЛОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ

И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ

Поведенческие, неврологические и биохимические исследова­ния проливают свет на те процессы, которые порождают половые различия в организации мозга. Половые гормоны начинают влиять на мозг в таком раннем возрасте, что реакция на воздействие внеш-

285

ней среды по-разному смонтированного мозга у мальчиков и де­вочек существенно различается почти сразу после рождения. Вли­яние пола на интеллектуальные функции проявляется скорее в характере умственных способностей, а не в общем уровне интел­лекта, измеряемого по 10.

Мужчины лучше ориентируются в пути, следуя по какому-либо маршруту. Им требуется меньше времени на запоминание маршру­та, они совершают меньше ошибок. Но после того как маршрут заучен, женщины помнят большее число дорожных ориентиров, чем мужчины. По-видимому, они склонны больше пользоваться наглядными ориентирами и в повседневной жизни.

Мужчины, как правило, лучше, чем женщины, решают про­странственные задачи. Они лучше выполняют тесты, в которых требуется мысленно вращать предмет или каким-либо образом манипулировать им. Они превосходят женщин в тестах, требую­щих математических рассуждений (Кимура Д., 1992). У мужчин обнаруживаются большие способности к формированию точных двигательных навыков прицеливания, метания, перехвата различ­ных снарядов.

Женщины, как правило, превосходят мужчин в быстроте иден­тификации сходных предметов, в арифметическом счете, у них