Роль кори головного мозку в управлінні психічними процесами і станами

Психіка є властивістю мозку відображати довкілля і регулювати поведінку та діяльність людини.

Органом психіки є мозок. Мозок працює рефлекторно. Рефлекс (від лат. reflexus — відображення) — це відповідь живого організму на той чи інший вплив, який здійснюється через нервову систему, центральним органом якої є головний мозок. Відповідаючи на зовнішні впливи, організм пристосовується до зовнішнього світу.

Поняття про рефлекс як закономірну відповідь організму на зовнішній вплив було сформульовано ще в XVII ст. Р. Декартом, проте вперше положення про те, що всі акти психічного життя за своєю структурою і динамікою є рефлекторними, висунув І. М. Сєченов (1829-1905). У праці «Рефлекси головного мозку» (1863) він назвав психічні процеси «середньою ланкою» рефлекторного акту.

Рефлекторна теорія І. М. Сєченова була значним кроком у розвитку психології, оскільки вона обґрунтувала походження всіх психічних явищ; їх детермінацію зовнішнім світом і зв’язок з діями людини.

Ідеї І. М. Сєченова про рефлекторну діяльність мозку розвинув і експериментально обґрунтував І.П. Павлов (1849-1936). Він розкрив низку закономірностей регулювання мозком взаємодії тварин і людини з навколишнім світом. Наприклад, така закономірність, як сиг-пальний характер психічного відображення, означає, що будь-яка жива система відбирає лише значущі для неї зовнішні впливи. Навіть у тварин відображення завжди є біологічним аналізом — виокремленням суттєвих елементів інформації, своєрідним кодуванням подразників (коти мало реагують на чисті тони, але легко помічають ледь відчутне пошкрябування). Усе це значно ускладнюється і вдосконалюється у відображувальній діяльності людини, оскільки вибірковість людського відображення надзвичайно висока. Сферу значущих впливів визначають домінантні потреби людини. Сутність сигналу-подразника полягає не в його фізико-хімічних властивостях, а в тому, що його зумовило, для чого він потрібен (червоний колір семафора ми сприймаємо не як фізичне явище певної властивості, а як сигнальний подразник, який попереджає про загрозу і викликає певні дії у відповідь). Одна й ту саму інформацію можна передавати різними за своїми властивостями сигналами, водночас один і той самий подразник може мати різне сигнальне значення.

Результати здійснених дій відображає мозок, потім відбувається коригування зворотних дій відповідно до досягнутого ефекту. Цей процес одержав назву зворотного зв’язку. Зворотний зв’язок є необхідним для будь-якої саморегулювальної системи, якою і є живий організм. Цю універсальну особливість психічної діяльності довели П.К. Анохін і Б.А. Бернштейн. Вони відкрили, що в корі головного мозку є апарат оцінювання — акцептор дії, який приймає зворотну інформацію і порівнює її з первинною метою дії. Результатом цього порівняння може бути нова, точніша дія. Так відбувається саморегуляція. Мозок при цьому виконує функції сприймання й виділення сигналів, перероблення їх в коригувальні сигнали й регулювання за допомогою цих сигналів-дій і станів організму.

Зв’язок психіки з мозком простежується різнопланово. Психічне відображення у тваринному світі здійснюється на різних рівнях залежно від структурної організації мозку, його анатомічної будови і функціональної діяльності. Залежність рівня відображення від дозрівання мозку можна спостерігати в онтогенезі. Анатомічна недорозвиненість мозку у людини чи порушення його функціональної діяльності також супроводжуються розладом психіки.

Вчення про мозок і його психічні функції має тривалу історію, в якій можна виділити дві тенденції: перша пов’язана з вивченням локалізації психічних функцій відповідно до анатомічних зон кори головного мозку, друга розглядає мозок і його роботу як єдине ціле.

Мозок людини — надзвичайно складна система, яка працює як диференційоване ціле. Функції різних його відділів пов’язані з тонкою, мікроскопічною будовою, так званою цитоархітекнонікою.

Головний мозок складається з двох частин — правої та лівої півкуль, які включають кору головного мозку. Кора головного мозку — верхній шар півкуль — це насамперед нервові клітини. Вони називаються нейронами, або невронами.

Заданими дослідників, головний мозок складається зі 100 мільярдів нейронів — індивідуальних нервових клітин. Кожна така клітина головного мозку пов’язана із приблизно 15000 інших нейронів і створює своєрідну мережу, яка об’єднує та зберігає велику кількість інформації. На думку американського психолога Д. Куна та інших учених, у головному мозку може бути більше «стежин», які зв’язують нейрони, ніж атомів у цілому Всесвіті. Образно кажучи, у мозкові вагою 1,4-2,2 кг вміщується весь світ.

Нейрони об’єднані у великі мережі і є основою для функціонування всіх психічних явищ: процесів, станів, інтелекту й свідомості людини.

Кожний нейрон унікальний за формою та розміром і складається із волокон, що приймають вхідні сигнали, основного тіла, яке приймає сигнал (інформацію) і передає нервові імпульси по волокну, та волокон, які виносять сигнал із тіла нервової клітини.

Зв’язок цих волокон забезпечує передавання сигналів між нейронами. Кожний нейрон подібний до мікроскопічної біологічної батарейки, завдяки якій у нервовій клітині та навколо неї живуть електрично заряджені молекули, які називають іонами. Нейрони мають або позитивний, або негативний електричний заряд і можуть перебувати у стані спокою, збудження чи потенціалу дії.

Нервові імпульси мають не тільки електричну, а й хімічну природу. Остання пов’язана з функціонуванням синапсів. Синапс — це мікроскопічний простір між двома нейронами, через які передаються сигнали. Функціонування головного мозку досліджували І.М. Сєченов, І.П. Павлов, Г.С. Костюк та ін. їхні погляди мали прогресивне значення для розвитку не тільки фізіології, а й психології. Нині ці проблеми вивчають в інституті фізіології Академії наук України, у Петербурзькому інституті Мозку Російської Академії наук, в аналогічних інститутах західної Європи і США.

Доведено, що той чи інший вид психічної діяльності пов’язаний з певними центрами кори головного мозку. Це так званий «принцип структурності» (за І. П. Павловим) роботи мозку. Проте під «центром» слід розуміти не просто певну ділянку кори головного мозку, а складні взаємодії багатьох мозкових відділів, які можуть більш чи менш легко замінювати один одного. Це так звана динамічна локалізація функцій. Так у лобових частках здійснюється програмування і регулювання рухів, дій, їх порівняння, оцінення результатів. Задня кора приймає і переробляє інформацію. Передня — виробляє інструкції. Мережу нервових клітин, що заповнює «шлуночки» мозку, називають ретикулярною формацією. Вона є ніби енергетичною системою мозку, підтримує загальний тонус кори та увагу організму. Мозок є надзвичайно пластичною системою: одні ділянки можуть брати на себе функції інших (це простежується у випадках відновлення психічних функцій при інсультах).

Відкрита така загальна закономірність: що орган важливіший для тварини чи людини, то більше місця займає в корі мозку його представництво.

Проте у людини центри, які мають вузько спеціалізоване представництво, займають незначні ділянки кори мозку, більша частина яких належить до асоціативної зони, що об’єднує роботу мозку в єдине ціле. Мозок діє як єдина функціональна система, кожен елемент якої бере участь в цілісному процесі специфічним чином. Для складних психічних функцій, таких як мислення, творча уява, воля, не існує спеціальних центрів, вони здійснюються як складно організована і саморегулювальна система. Психічна діяльність пов’язана з нейродинамічними процесами в їхній складній соціально-історичній зумовленості. Загалом цілісна діяльність мозку залишається «чорною скринькою». Ми знаємо, що в неї входить і що виходить, а що відбувається в мозку багато в чому залишається невідомим. Нейрофізіологічна основа вищих психічних функцій свідомості й самосвідомості залишається справою майбутнього.

Мозок — це найвищий рівень розвитку еволюційного процесу нервової системи. Враховуючи спорідненість розвитку мозку і психіки, можна зазначити, що між ними існує тісний взаємозв’язок. В якій формі він проявляється, психологічна наука пояснює в багатьох аспектах.

Чітке розуміння зв’язку мозку та психіки можна знайти у видатного українського психолога Г. С. Костюка. На його думку: «психічне і фізіологічне не є процесами, розмежованими а часі й просторі; нейродинамічні характеристика с необхідною і важливою для розкриття закономірностей психіки. Проте слід бачити й відмінності. Розкриття руху нейродинамічних процесій не дає ще даних про те, що саме людина відчуває, сприймає, уявляє, про що і як вона думає, до чого прагне, які цілі ставить перед собою, якими інтересами, поглядами, переконаннями керується у своїй поведінці А саме у цьому і виявляється специфіка психічного, його своєрідність. Своєрідність психічного полягає в тому, що це особливий вид діяльності. Це діяльність не мозку, як зазначалося, а людини як її суб’єкта, що більш чи менш усвідомлено творить власну психіку за допомогою мозку і відповідає за результати свого творення. Ігнорувати суб’єкт, суб’єктивне в психічній діяльності — значить відривати цю діяльність від її носія».

Таку позицію взаємозв’язку мозку і психіки підтримує і С. Л. Рубінштейн. За його словами, можна дійти висновку, що «почуття, як і думки людини, виникають у діяльності мозку, але любить і ненавидить, пізнає і змінює світ не мозок, а людина».

Джерелом психічної діяльності є світ, що впливає на мозок; сама ж діяльність мозку залежить від взаємодії людини із зовнішнім світом, від співвідношення її діяльності з умовами її життя, з її потребами. Психічні процеси містять у собі характеристики зовнішніх предметів (форму, величину і взаємодію тощо). Специфічна риса психічного представлена відображеністю зовнішнього світу в станах тілесної системи. Мозок же несе в собі характеристики внутрішніх фізіологічних процесів. Тому мозок в сучасній психологічній науці розглядається як фізіологічний орган психічної діяльності. Він є матеріальним містком, що поєднує її з об’єктивним світом. Мозок виступає лише як умова виникнення і функціонування психіки, її розвитку та деградації.

Мозок не є причиною чи суб’єктом психічного. Причини психічного і його суб’єкта містяться в ньому самому.

Психічна діяльність неможлива без мозку. І хоч мозок функціонує як єдине ціле, проте певні його ділянки забезпечують ті чи інші психічні функції. Так, керування елементарними руховими реакціями у людини здійснюється спинним мозком, координація складніших рухів — функцією мозкового стовбура і мозочка. Складну психічну діяльність людини забезпечує кора великого мозку, частини якої також мають неоднакове значення.

Взаємодія і взаємозв’язок мозку з навколишнім світом здійснюються через нервову систему та органи відчуття.

Нервова система включає соматичну і вегетативну. Кожна з них має центральний і периферичний відділи.

Центральна нервова система складається з нервової тканини головного і спинного мозку, основними елементами якої є нервові клітини — нейрони (рис. 1.9).Гліоцити забезпечують збереження постійного внутрішнього середовища нервової системи та її трофіку.

Периферійна нервова система включає в себе аферентні (чутливі) нерви, які передають імпульси від рецепторів до центральної нервової системи, та еферентні (рухові) нерви, які передають імпульси від центральної нервової системи до скелетних м’язів.

Вегетативна нервова система обслуговує м’язи внутрішніх органів, залози і забезпечує трофіку.

В основі діяльності нервової системи знаходяться процеси збудження і гальмування.

Збудження — це активний процес, що виникає в рецепторах при їх подразненні, тобто в результаті впливу на них фізичних чи хімічних подразників достатньої сили. Складні процеси, які відбуваються при цьому в нервовій тканині, призводять до зміни електричного заряду на поверхні нейрона.

Виниклий імпульс передається до нервових волокон нейрона як хвиля збудження, яка, надходячи до інших клітин (при цьому вони переходять через синапси), також викликає в них збудження. При збудженні м’язові клітини скорочуються, залозисті виділяють секрет, і. П. Павлов установив, що збудження не лише приводить в дію клітини, але й утворює нові зв’язки між нейронами мозку — умовно-рефлекторні. Якщо одночасно з дією на організм життєво важливого подразника (наприклад, під час годування) діяти не дуже значним у даний момент (індиферентним) подразником (наприклад, увімкнути лампочку), то після кількох повторень у тварини утворюється рефлекс, якого раніше не було (сама лише дія світла лампочки викликає виділення слини). І. П. Павлов назвав таке явище умовним рефлексом. Під час дії індиферентного подразника у відповідній ділянці кори великого мозку (в разі дії світла у потиличній зоні) в групі нервових клітин виникає вогнище збудження. Якщо в цей

Рис. 1.9. Будова нейрона:

• а) дендрити — паростки тіла клітини — збирають інформацію від інших нейронів, м’язів, залоз до клітини;
• б) аксон проводить інформацію з тіла клітини;
• в) мієлінова оболонка покриває аксон та прискорює передачу інформації;
• г) наприкінці гілочки аксона підходять до кінцевих закінчень.

Праворуч — мікрофотографія нейрона

час відбувається приймання їжі, то виникає збудження і в харчовому центрі. Процес збудження неначе перекидає місток між цими двома вогнищами, які одночасно виникли, тобто між центрами кори можуть встановлюватись і утримуватися нові зв’язки, яких до цього нс існувало.

Нині вважають, що подібні зв’язки можуть виникати нс лише в корі, а і в підкіркових ділянках головного мозку. У процесі подальшого вивчення умовно-рефлекторної діяльності ). П. Павлов установив різні види гальмування — зовнішнє (безумовне ), природжене і внутрішнє, яке виробляється протягом життя, тобто набуте.

Зовнішнє гальмування розвивається в результаті виникнення в корі великого мозку сильнішого вогнища збудження, яке викликає гальмування інших ділянок кори.

Внутрішнє гальмування виникає у тих випадках, коли умовний подразник кілька разів підряд не підкріплюється безумовним подразником. Поступово рефлекс згасає, але через деякий час він може відновитись. Це свідчить про те, що тимчасовий зв’язок, який утворився раніше, не руйнується, а загальмовується.

Внутрішнє гальмування формується пізніше від інших видів гальмувань, оскільки будується на життєвому досвіді. Несформованість цього виду гальмування може проявитись у поведінці, характерній для підлітків: невміння дослухати відповідь на своє запитання, забігання наперед («поперед батька»), невміння вислухати пояснення педагога, лікаря, батьків, бажання показати всім свою обізнаність і соціальну значимість.

Функціонування процесів гальмування і збудження, а також активність мозку значною мірою залежать від стану ретикулярної формації, яка, будучи сітчастою сукупністю нервових структур, розміщеною в глибинних шарах головного мозку, виконує функцію своєрідного генератора мозку, його «внутрішньої електростанції». Слід зазначити, що збудження і гальмування — це дві сторони єдиного процесу пристосування організму до зовнішнього середовища. Перебіг цих процесів підпорядкований двом основним законам — закону іррадіації і концентрації та закону взаємодії індукцій.

Іррадіація — це поширення нервових процесів від місця початкового виникнення їх у корі великого мозку на сусідні ділянки. Протилежний процес, який обмежує і спрямовує збудження у певне русло, називається концентрацією. Збудження, що виникає, спочатку характеризується іррадіацією, а потім — концентрацією.

За законом взаємної індукції, якщо в будь-якій ділянці кори великого мозку виникає збудження, то в сусідніх з нею ділянках розвивається процес гальмування, і навпаки.

Існує позитивна індукція, коли розвиток процесу збудження починається під дією процесу гальмування, і негативна — розвиток гальмування виникає під впливом процесу збудження. Таким чином, співвідношення між процесами збудження і гальмування підпорядковане певним закономірностям. Упорядкований характер нервових процесів дозволяє організму адекватно реагувати на зовнішні подразники і пізнавати явища довкілля. Процес пізнання можливий завдяки аналізу (розчленуванню) і син-течу (зведенню, об’єднанню) збудження і гальмування.

Елементарний аналіз зовнішніх подразників здійснюється вже в рецепторах і підкіркових ділянках мозку. Проте вищий і тонший аналіз відбувається в корі головного мозку шляхом встановлення дуже точних взаємовідношень нервових процесів на основі диференційованого гальмування. Під час такого гальмування збудження, зумовлене підкріпленими умовними подразниками, поступово згасає, залишається лише збудження, що підкріплюється безумовними подразниками.

Слід зазначити, що на організм одночасно діє велика кількість подразників, які збуджують різні ділянки кори великого мозку, внаслідок чого кора є грандіозною мозаїкою. До речі, нове збудження впливає на роботу всіх ділянок кори і призводить до тих чи піших змін у них, тобто кора великих півкуль діє як єдине ціле і є складною

Інтегративна діяльність кори головного мозку сприяє утворенню постійної системи нервових зв’язків, так званого динамічного стереотипу. Вона виробляється в результаті відносно тривалого впливу на нервову систему одних і тих же подразників. За наявності вироблених динамічних стереотипів ті чи інші дії відбуваються швидко, чітко і супроводжуються позитивним емоційним фоном.

У відповідності з теорією І. П. Павлова, крім певної ділянки мозку (ядерної зони), відповідальність за ту чи іншу психічну функцію несуть розсіяні в мозку елементи центральної частини аналізатора. Наприклад, ядерна зона зорового аналізатора розміщена в потиличній частці, слухового — у скроневій. Інші елементи зорового і слухового аналізаторів знаходяться в різних ділянках кори великих півкуль. Функція цих елементів може компенсувати порушення ядерної зони, тому ураження останньої не завжди веде до повної втрати функції.

У подальшому фізіологи і психологи розвинули вчення І. П. Павлова про динамічну локалізацію психічних функцій, висунувши поняття функціональної системи. Психічні функції забезпечуються діяльністю цієї системи, окремі компоненти якої знаходяться в різних ділянках кори великого мозку і підкірки. Ураження однієї ділянки кори великого мозку не повністю порушує діяльність усієї системи, оскільки елементи, які збереглися, забезпечують її функціонування. Але навіть незначне ураження функціональної системи викликає певні зміни психічних процесів. Залежно від того, яка ланка випадає з діяльності цієї системи, по-різному проявляється порушення її діяльності. Таким чином, за ознаками розладів психічної діяльності можна зробити висновок про те, функціонування якої ланки системи порушене.

На думку відомого нейропсихолога О. Р. Лурії, функціональну організацію мозку можна поділити на три основні блоки: 1-й блок — енергетичний, який підтримує тонус, необхідний для роботи вищих відділів кори головного мозку (розміщений у верхніх відділах мозкового стовбура); 2-й — приймання, опрацювання і зберігання інформації (містять задні відділи обох півкуль, потиличні, тім’яні частки кори великого мозку) і 3-й блок — забезпечує програмування, регуляцію і контроль діяльності (знаходиться у лобній частці кори великого мозку). Знання цього значно полегшує пошук ураженої ділянки мозку.

Питання внутрішньої природи збудження і гальмування вивчали М. Є. Введенський та його учні. Особливе значення має вчення Введенського про лабільність і парабіоз, згідно з яким встановлено, що стан тканини визначається лабільністю — швидкістю виникнення і припинення нервових процесів. Саме від цієї швидкості і залежать функціональні можливості збудливих тканин. Якщо лабільність нормальна, а частота і сила подразнюючих імпульсів не дуже великі, то у нейроні виникає збудження. Коли ж частота чи сила імпульсів надмірна, то виникає позамежне гальмування. Проте гальмування може виникнути і за умови порівняно слабкого подразнення тканин, якщо в них у результаті якихось впливів надмірно знизиться швидкість обмінних процесів.

Стійке зниження лабільності виникає при отруєнні, сильному охолодженні та інших пошкодженнях тканин. Цей стан Введенський назвав парабіозом. Цим він хотів підкреслити, що такі клітини перебувають у перехідному стані між життям та смертю. При парабіотичному стані порушуються нормальні співвідношення між силою подразнення і відповідними реакціями тканини. Під час поступового розвитку парабіозу послідовно змінюють одна одну кілька фаз. У першій, зрівняльній, фазі на сильні й слабкі подразнення надходить відповідь однакової сили. У наступній, парадоксальній, фазі сильні подразнення взагалі не дають ефекту, бо виникає гальмування, а слабкі подразнення викликають збудження. В останній, гальмівній, фазі тканина не відповідає ні на сильні, ні на слабкі подразнення, і її можна прийняти теоретично за мертву, але при цьому ще можливе відтворення функції за умови застосування відновлювальних заходів, тобто реанімації.

Продовжуючи подальше вивчення парабіозу, вітчизняні вчені визначили, що фазові парабіотичні стани спостерігаються при порушенні нормальної діяльності головного мозку. У хворих на нервові та психічні захворювання можна спостерігати і зрівняльну, і парадоксальну реакції. Так, при кататонічному ступорі хворі на шизофренію не відповідають на запитання, поставлені голосно, але вступають у контакт, якщо з ними розмовляти пошепки. Більше того, у декого з них виявляється фаза, названа І. П. Павловим ультрапарадоксальною, під час якої відбувається так звана дія навпаки. Наприклад, хворий, якого привели до ординаторської для бесіди, мовчить, але коли йому пропонують повернутися в палату, він починає жваво розмовляти.

Особливе значення для розвитку фізіології, психології та медицини має принцип домінанти, досліджений учнем Введенського академіком О. О. Ухтомським. Він пояснив, чому з великої кількості рефлексів, які могли б виникнути кожного певного моменту внаслідок багатьох подразнень, що діють на організм, фактично проявляється порівняно небагато. З’ясувалося, що в нервових центрах тієї діяльності, яка є на певний момент провідною (домінуючою), виникає вогнище підвищеної збудливості. Це вогнище привертає до себе подразнення, адресовані іншим центрам, в результаті чого домінуючий центр посилює свою роботу, а інші центри загальмовуються.

Це демонструє такий дослід. До лапи собаки прикріплюють електроди, через які пропускають слабкий струм. Це звичайно спричинює згинання лапи. Але якщо такий струм на електроди подавати в той момент, коли собака ковтає їжу, то лапа згинатися не буде, а лише підсилиться акт ковтання.

Принцип домінанти дуже важливий не лише для розуміння психічних процесів, а й для пояснення фізіологічної основи свідомості людини.

Ми розглянули основні етапи відображувальної діяльності ЦНС. Як же виникла вища форма відображення — людська свідомість?