Даже относительно простое произвольное движение включает целый комплекс как чувствительных (афферентных), так и двигательных (эфферентных) импульсов. Произвольные движения, ходьба, или такой сложный психический процесс, как чтение, осуществляются за счет совместной деятельности нервных центров, объединенных в сложную функциональную систему (П. К. Анохин). Естественно, что сложная функциональная система не может быть «локализована» в определенном участке нервной системы.
Принципы функциональной организации человеческого мозга были разработаны видным отечественным ученым П. К. Анохиным. Они состоят в следующем.
Головной мозг человека, обеспечивающий прием и переработку информации, создание программ собственных действий и контроль за их выполнением, всегда работает как единое целое. Однако это сложный и высокодифференцированный аппарат, в котором обычно выделяют три основных блока. Каждый из блоков играет свою особую роль в обеспечении психической деятельности.
Первый блок поддерживает тонус коры, необходимый для того, чтобы процессы получения и переработки информации, и процессы .формирования программ и контроля за их выполнением протекали успешно. Второй блок обеспечивает сам процесс приема, переработки и хранения информации, доходящей до человека из внешнего мира (от аппаратов его собственного тела). Третий блок вырабатывает программы поведения и участвует в контроле за их успешным выполнением. Все три блока размещаются в отдельных аппаратах головного мозга, и лишь слаженная работа приводит к успешной организации сознательной деятельности человека.
Итак, кратко остановимся на характеристике каждого из перечисленных блоков.
Блок тонуса коры
Первый блок — блок тонуса коры, или энергетический блок мозга. Для осуществления процессов жизнедеятельности необходимо постоянное поддерживание оптимального тонуса коры (т.е. оптимальной возбудимости коры). Только такой тонус может обеспечить выработку нужных программ поведения и постоянный контроль за их выполнением. Существенную роль в поддержании тонуса коры играют образования верхних отделов ствола мозга, в частности гипоталамуса, зрительного бугра и системы сетевидных волокон («ретикулярной формации»), имеющих двустороннюю связь с корой головного мозга. Эти образования и входят в состав первого блока.
Механизм работы первого блока следующий. Постоянный тонус коры поддерживается благодаря двум источникам. С одной стороны, для сохранения бодрствующего состояния коры нужен постоянный приток информации из внешнего мира: животное, лишенное притока внешних раздражении, засыпает. Известно также, что «информационный голод» в результате длительного одиночного пребывания человека в темной и звуконепроницаемой камере вызывает галлюцинации, которые частично компенсируют недостаток в постоянном притоке внешних раздражении. Постоянный приток раздражении из внешнего мира поступает в кору через аппараты ствола мозга.
Вторым важным источником поддержания постоянного тонуса коры являются импульсы, приходящие в кору от внутренних органов. Информация о состоянии организма (например, об уровне сахара в крови, являющемся показателем состояния голода), поступает в кору от аппаратов ствола мозга и гипоталамуса.
В работе «энергетического» блока мозга, кроме структур ствола мозга и гипоталамуса, участвуют аппараты древней («лимбической») коры, расположенные во внутренних (медиальных) отделах больших полушарий.
Нервные структуры первого блока связаны с корой с помощью волокон ретикулярной формации. Ретикулярная формация имеет как восходящие, так и нисходящие волокна. Посредством первых («восходящая активизирующая ретикулярная формация») осуществляется возбуждение коры импульсами, приходящими из верхних отделов ствола мозга. Посредством вторых («нисходящая активизирующая ретикулярная формация») осуществляются те влияния, которые высшие отделы мозга, и в частности его кора, оказывают на нижележащие отделы мозгового ствола. Например, с помощью «нисходящей ретикулярной формации» осуществляется передача в нижележащие отделы мозгового ствола программ поведения, которые возникают в коре.
Аппарат ретикулярной формации обеспечивает также третий источник поддержания тонуса коры, который связан со сложными замыслами и потребностями, формирующимися у человека при участии речи.
Таким образом, первый блок мозга, в состав которого входят аппараты верхнего ствола, ретикулярной формации и древней коры, обеспечивает общий тонус (бодрствование) коры и возможность длительное время сохранять следы возбуждения. Работа этого блока не связана с конкретными органами чувств и носит «модально-неспецифический» характер, обеспечивая общий тонус коры. Первый блок не участвует ни в приеме и переработке информации, ни в выработке программ поведения.
Блок приема, переработки и хранения информации
Второй блок обеспечивает анализ и синтез сигналов, приносимых органами чувств из внешнего мира, иначе говоря, с приемом, переработкой и хранением получаемой человеком информации. Он включает структуры, расположенные в задних отделах коры головного мозга (теменной, височной и затылочной области) и, в отличие от первого блока, имеет модально-специфический характер.
Структуры этого блока представляют собой центральные (корковые) отделы анализаторов (т.е. воспринимающих систем). Эти центральные структуры воспринимают зрительную, слуховую и тактильную информацию, перерабатывают или «кодируют» ее и сохраняют в памяти следы полученного опыта. Корковые отделы зрительного анализатора расположены в затылочной, слуховые — в височной, тактильно-кинестетические — в теменной области.
В этих отделах коры кончаются волокна, идущие от соответствующих воспринимающих (рецепторных) зрительных, слуховых и тактильных аппаратов. Те зоны коры, куда непосредственно приходят волокна от периферических чувствующих органов, носят название первичных, или проекционных, зон. Те зоны коры, которые примыкают к проекционным, называются вторичными, или проекционно-ассоциативными, зонами.
Механизм работы этого блока следующий. Основу работы блока составляет принцип иерархического построения каждой зоны коры головного мозга. Информация, поступающая от зрительного, слухового и кожного рецепторов в первичные зоны коры, дробится там на огромное число составляющих ее признаков. Это происходит благодаря тому, что в проекционных зонах коры находятся высокоспециализированные нейроны, реагирующие только на определенные частные признаки раздражении. Так, например, в проекционной зоне затылочной (зрительной) коры существуют нейроны, которые реагируют только на движение светящейся точки от центра к периферии или от периферии к центру, либо только на плавные изогнутые линии и т. п. Такие же специализированные нейроны существуют и в височной (слуховой) и тактильной (теменной) коре. Они позволяют дробить возбуждение на отдельные элементы, делая его доступным для дальнейших операций.
Над каждой первичной зоной надстроены вторичные, или проекционно-ассоциативные, зоны коры. Волокна, поступающие сюда, не приходят непосредственно от периферического рецептора. Они либо несут обобщенные импульсы, либо приходят во вторичные зоны коры из первичных. Эти нейроны не отличается такой тончайшей специализацией, как нейроны первичных зон. Они реагируют не на отдельные дробные признаки, а чаще всего на комплекс модально-специфических (зрительных, слуховых, тактильных) раздражителей. Некоторые нейроны имеют даже мультимодальный характер, реагируя на раздражения различных модальностей. Значение этих вторичных зон состоит в том, чтобы объединять и перекодировать информацию, приходящую от нижележащих подкорковых ядер или от первичных зон коры.
Т.о., первичные зоны чувствительной коры осуществляют функцию раздробления (анализа) поступающей информации на ее составные части, в то время как вторичные зоны этих же отделов коры несут функцию объединения (синтеза) или сложной переработки доходящей до субъекта информации.
Первичные и вторичные зоны коры не исчерпывают корковых аппаратов анализируемого блока. Над ними надстроены аппараты третичных зон коры (или «зон перекрытия корковых концов отдельных анализаторов»), которые обеспечивают комплексную работу этого блока. Третичные зоны коры головного мозга являются специфически человеческими образованиями.
Третичные зоны коры созревают очень поздно в онтогенезе. Их основная функция заключается в объединении информации, приходящей в кору от различных анализаторов. Больные с поражением этих отделов мозговой коры воспринимают раздельно и последовательно зрительные и слуховые раздражители и не могут объединить их в одновременные схемы. Такие больные испытывают затруднения при ориентировке в пространстве, путают направления, не могут различать правую и левую стороны, имеют трудности в понимании сложных грамматических структур и в логических операциях.
Все это свидетельствует, что третичные зоны коры являются аппаратом, необходимым для наиболее сложных форм переработки и кодирования получаемой информации.
Блок программирования, регуляции и контроля деятельности
Сознательная деятельность человека только начинается с получения и переработки информации, а кончается она формированием намерений, выработкой соответствующей программы действий и выполнением этих программ во внешних (двигательных) или внутренних (умственных) актах. Для этого требуется специальный аппарат, который мог бы создавать нужные намерения, вырабатывать программы действий, осуществлять эти программы и постоянно следить за протекающими действиями, сличая эффект выполняемого действия с исходными намерениями.
Все эти функции осуществляются передними отделами мозга и их лобными долями, составляющими третий блок головного мозга. Третий блок осуществляет программирование, регуляцию и контроль активной человеческой деятельности.
Как и задние отделы мозга, передние имеют теснейшие связи с нижележащими образованиями ретикулярной формации. Здесь представлены как восходящие, так и нисходящие волокна ретикулярной формации. Нисходящие волокна проводят импульсы, сформированные в лобных долях коры, в нижележащие структуры, тем самым регулируя активность организма в соответствии со сформированными в коре намерениями.
Передние отделы мозга также построены по иерархичному принципу и включают первичные, вторичные и третичные зоны. Первичной, или проекционной, зоной передних отделов мозга является передняя центральная извилина (моторная область коры); над ней надстроено вторичное, премоторное поле; еще выше расположены образования собственно лобной или префронтальной области коры (поля 9, 10, 11, 46 Бродмана).
Долгое время значение лобных отделов коры в организации поведения не поддавалось научному определению. Это связано с тем, что поражение лобных долей мозга не приводит к нарушениям элементарных движений, не вызывает ни параличей, ни расстройств чувствительности, ни нарушений речи. Поэтому лобные доли коры расценивали как «немую зону», не имеющую каких-либо специальных функций. Эти взгляды изменились, когда исследователи стали подходить к мозгу как к сложнейшей саморегулирующей системе, которая создает сложные программы поведения, регулирует протекание двигательных актов и осуществляет контроль над ними.
Лобные доли мозга, обладающие мощными связями с восходящей и нисходящей ретикулярной формацией, оказались аппаратом, обладающим мощной активизирующей ролью. Так, во время сложной интеллектуальной работы, требующей повышенного тонуса коры, в лобных долях возникает повышенное число синхронно возбуждающихся совместно работающих нейронных ансамблей. Эти синхронно работающие структуры сохраняются во время сложной интеллектуальной работы и исчезают после ее прекращения. Лобные отделы мозга поддерживают тонус коры, необходимый для выполнения поставленной поведенческой задачи.
Двустороннее поражение лобных долей мозга приводит к тому, что больные оказываются не в состоянии прочно удерживать намерения, сохранять сложные программы действий, тормозить не соответствующие программам импульсы и регулировать деятельность. Они не могут устойчиво концентрировать свое внимание на поставленной перед ними задаче и легко отвлекаются от ее выполнения.
Другой важной функцией лобных долей мозга является осуществление постоянного контроля над протекающей деятельностью. Больные с поражением лобных долей мозга не могут сличить результаты своих действий с исходным намерением, лишены возможности осознавать собственные ошибки и исправлять их.
Т.о., лобные доли мозга обеспечивают механизм саморегуляции деятельности человека.