Физиология высшей нервной деятельности

Если наблюдать за поведением пчел, то можно также разложить это поведение на составляющие - безусловные и условные рефлексы. Так, пчелы-разведчицы, обнаружив в определенном месте клеверное поле, запоминают его местонахождение по пространственным ориентирам, то есть с помощью условнорефлекторных   механизмов.   Прилетев   в   улей,   пчела-разведчица исполняет танец, рисунок которого содержит информацию о том, что найден источник нектара. Этот танец, являясь способом передачи информации, то есть образным языком, понятен всем пчелам, поскольку он по своей природе - врожденный и имеет смысл сигнала мобилизации. Пчелы всем роем летят вслед пчелой - разведчицей на клеверное поле, нагружаются нектаром и летят в улей, запоминая по механизму условных рефлексов, то есть по пространст                                43

венным ориентирам, местонахождение поля. Когда клевер отцветает, то пчелы, продолжая его посещать, не получают привычного подкрепления, что приводит к угашению двигательных рефлексов, связанных с посещением этого конкретного места, и пчелы перестают его посещать. И опять пчелы-разведчицы, обнаружив на этот раз цветущие липы совершенно в другом месте, запоминают их местонахождение (условные рефлексы), исполняют мобилизационный танец перед всем роем (безусловные рефлексы), и все пчелы летят в новом направлении, собирают нектар с цветущей липы и запоминают местонахождение цветущих деревьев (условный рефлекс). Таким образом, на примерах всего лишь одной формы поведения - пищедобывательной, видно, что переплетение условных и безусловных рефлексов, образуя так называемый биокомплекс активности (Промптов) или унитарную реакцию (Крушинский), способно обеспечивать гибкое адаптивное поведение живых организмов.

В поведении животных условные и безусловные рефлексы не механически соединяются друг с другом, а способны оказывать влияние друг на друга. Так, показано, что врожденная гнездостроительная деятельность у птиц идет успешнее с привычным партнером и нарушается с новым. Условные двигательные рефлексы, вырабатывающиеся у канарейки при помещении в ее клетку веточек со сложными развилками, способствуют улучшению качества гнезда, который строится канарейкой в период размножения, то есть условкорефлекторные двигательные навыки улучшают врожденный гнездостроительный рефлекс.

Изучение пения птиц показало, что характерные для каждого вида птиц песни представляют собой итог взаимодействия безусловных и условных рефлексов. Врожденной является некая музыкальная основа песни, то есть приблизительный ее ритм и мелодия, которые в ходе подражательных условных рефлексов превращаются в типичную песню зяблика или соловья. Потому, если птенец зяблика слышит соловьиную песню, то он в какой-то мере способен обучиться соловьиному пению, но легче всего он обучится пению своей родной зябличьей мелодии. Любители соловьиного пения знают, что есть отличия в пении соловьев разных мест («курские, орловские» соловьи), что отражает наслоение на общую врожденную основу местных особенностей пения, которым и обучаются подрастающие птенцы.

44

ПРОЦЕССЫ ТОРМОЖЕНИЯ В КОРЕ БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Рассматривая   вопросы  классификации  условных  рефлексов,   мы   могли убедиться в том, что любой стимул, воспринимаемый рецепторами и органами чувств,   при   подкреплении   его  безусловным   раздражителем   приобретает сигнальное значение, то есть становится условным сигналом, вызывающим пищевой или оборонительный рефлекс. Павлов поставил вопрос: что было бы с организмом, если бы имело место только образование условных рефлексов, которые, наслаиваясь друг на друга, не давали бы животному ни минуты покоя? Организм оказался бы буквально «истерзан» множеством условных рефлексов. Однако, подобного не наблюдается в жизни животных и человека. Павлов предположил, что, наряду с процессом образования новых условных рефлексов, идет процесс торможения тех старых условных рефлексов, которые не соответствуют новым изменившимся условиям жизни. Так Павлов пришел к рассмотрению  процессов  торможения  в  высшей  нервной  деятельности  как процессов, противоположных возбуждению. Существует безусловное (врожденное) торможение и условное (приобретенное, вырабатываемое) торможение условных рефлексов. Первый - безусловное торможение - проявляется у животных сразу, не требуя никакой  выработки.  Второй  вид - условное торможение - предполагает шальную процедуру выработки, то есть оно возникает при определенных условиях, потому и называется условным. Нетрудно заметить, что торможение, разделяясь на безусловное и условное, как бы зеркально повторяет разделение рефлексов на безусловные и условные. Это естественно, так как в основу деления рефлексов и видов   торможения положен один принцип – их врожденный или приобретенный характер.

Рассмотрим безусловное (врожденное) торможение. Оно подразделяется, в   свою очередь, на две разновидности: внешнее, или индукционное, торможение и запредельное торможение. Внешнее торможение возникает всякий раз, когда при действии условного сигнала внезапно начинает действовать другой раздражитель, вызывающий у собаки ориентировочный рефлекс «что такое?». Павлов в своих лекциях описывает, что очень часто у собаки с выработанными прочными условными рефлексами при демонстрации ее в студенческой аудитории не удавалось получить слюноотделения

45

на условный  раздражитель.  Анализируя  причину неудач,  Павлов  пришел к выводу, что малейшее движение среди студентов, новые звуки, струя воздуха резкий  запах  могли затормозить условный рефлекс.  Это  и есть внешнее торможение условных рефлексов. Механизм его достаточно прост и связан с явлениями индукции (отсюда второе название внешнего торможения индукционное).   При   действии   новых   сигналов   импульсы   возбуждения от рецепторов (органов чувств) по центростремительным нервам поступают в   кору   больших   полушарий,   в   результате   чего   в   центре   безусловного ориентировочного    рефлекса    возникает    очаг    возбуждения.    Следствием возбуждения этого центра является целый веер периферических реакций в виде поворота головы, туловища, установки ушных раковин, фиксации взглядом нового раздражителя и т.д. Биологически этот рефлекс чрезвычайно важен, поскольку  он  позволяет  оценить  степень  опасности  или  полезности  для животного нового сигнала. Таким образом, координируется жизнедеятельность организма, в каждый момент времени способного осуществлять лишь одну деятельность, биологически наиболее значимую.

Центр ориентировочного рефлекса в коре является доминирующим центром, который возбужден гораздо сильнее, чем центр условного рефлекса. Вокруг более сильного центра «наводится», то есть индуцируется (термин заимствован из физики) противоположное состояние - торможение, в зону которого и попа дет центр условного рефлекса. Вследствие этого и развивается индукционное торможение - животное не реагирует на свет слюноотделением (рис. 10).

46
Данный вид индукции получил название одновременной отрицательной индукции (вокруг более сильного очага возбуждения индуцируется процесс торможения). Одновременная отрицательная индукция лежит в основе такого важного  психологического  состояния,  как концентрация  внимания.  Когда человек углубленно занимается, например, умственной работой, то в коре больших полушарий формируется стойкий доминантный очаг возбуждения, обеспечивающий  эту  деятельность,  а вокруг этого  возбужденного  очага индуцируется торможение, что делает человека нечувствительным к относительно слабым различным внешним воздействиям.

Итак, любой внешний раздражитель, если он достаточно сильный, может по   механизму   отрицательной   индукции   затормозить   условный   рефлекс. Однако, если новизна раздражителя со временем теряется, то условный рефлекс не тормозится этим раздражителем, поскольку не проявляется рефлекс «что такое?». Подобные раздражители относятся к так называемым гаснущим тормозам.   Однако,   есть   раздражители,   к   которым   животное   не   может привыкнуть, в силу чего они всегда вызывают индукционное торможение и называются постоянными тормозами. Так, вид кошки для собаки является сильнейшим раздражителем, провоцирующим охотничье поведение, на фоне которого тормозятся условные рефлексы на привычные команды хозяина. К постоянным тормозам относятся и особые внутренние состояния животного, фоне которых всегда тормозятся условные рефлексы.  Это,  например, переполнение     мочевого     пузыря,     боль,     сильная     жажда,      половое возбуждение и т.д.

Запредельное торможение также относится к безусловному. Оно возникает у животных и человека тогда, когда сила условного раздражителя или частота его   предъявления   животному   слишком   велики   и   превосходят   предел работоспособности хрупких нервных клеток коры больших полушарий. Отсюда и название - запредельное торможение. Его можно наблюдать и при действии безусловных раздражителей. Если включить водопроводный кран так, чтобы капала из него, то у собаки, находящейся в этой комнате, сначала проявится безусловный ориентировочный рефлекс - собака подойдет к раковине, поднимется на задние лапы, зафиксирует взглядом капающую воду. Затем животное успокаивается, садится рядом с раковиной и постепенно звуки падающих капель приводят к развитию запредельного торможения в тех клетках   коры   больших   полушарий,   которые   были   возбуждены   данным

47

монотонным раздражителем. Здесь мы имеем дело с последовательной отрицательной индукцией, поскольку очаг возбуждения со временем переходит в противоположное, тормозное состояние. Наблюдая за собакой, мы увидим, что через некоторое время она сворачивается клубочком и засыпает. В данном случае произошла иррадиация торможения из ограниченного очага коры больших полушарий на всю кору, а затем и на подкорковые структуры. Таким образом, торможение, как и возбуждение, может распространятся по коре и подкорке, то есть иррадиировать, обеспечивая наступление сна.

Запредельное торможение, развивающееся при действии слишком сильных или длительных условных и безусловных раздражителей, играет охранительно восстановительную   роль,    выступая    как    мера   биологической   защиты, предохраняя нервные клетки от разрушения.

Условное торможение

Условное торможение разделяется на 4 вида: угасательное, запаздывающее, дифференцировочное, условный тормоз. Условное торможение, в отличие от безусловного, требует выработки. Условии выработки торможения прямо противоположны тем, которые требуются для образования рефлексов, то есть для того, чтобы выработать условное торможение, нужно отменить подкрепление. В зависимости от того, как осуществляется неподкрепление условного сигнала, и различают перечисленные выше виды условного торможения.

Угасательное торможение. Если у собаки выработан условный слюноотделительный рефлекс, то его можно угасить, отменив привычное пищевое подкрепление. Приведем пример опытов Павлова с угашением пищевого условного рефлекса, выработанного на звуки метронома.

48 Из данного протокола опыта видно, что отмена привычного подкрепления приводит к довольно быстрому угашению условного рефлекса, однако до конца "от рефлекс, как правило, не угасает. Труднее подвергаются угашению оборонительные условные рефлексы. Труднее угасить старый, прочно закрепившийся условный рефлекс по сравнению с молодым, только что образовавшимся. Далее, у голодной собаки пищевой условный рефлекс угасить труднее, чем у сытой. Эти особенности процесса угашения легко объяснимы.

Что стоит за угашением условного рефлекса? Разрушается ли временная связь или только тормозится? Важным свойством всех условных рефлексов является их способность к самопроизвольному восстановлению. Если собаке с угашенным условным рефлексом на следующий день предложить в качестве условного раздражителя удары метронома, то у животного возобновится условное слюноотделение. Это доказывает, что при угашении условного рефлекса в предыдущий день он не разрушается. Другим доказательством торможения, но не разрушения временных связей при процедуре угашения шляется использование внезапного сильного раздражителя на фоне угасшего условного рефлекса. Этот внезапный новый раздражитель как бы растормозит угасательный процесс, то есть, по словам Павлова, вызовет торможение торможения, в результате чего на условный сигнал снова будет слюноотделение. Если у собаки создать сильную пищевую мотивацию, то есть не кормить ее некоторое время, то условный сигнал, на который условная реакция была угашена, вновь становится эффективным. Таким образом, при угашении временные связи в коре больших полушарий не разрушаются, а лишь тормозятся.

Запаздывающее торможение. Этот вид торможения проявляется при выработке запаздывающих рефлексов, где условный раздражитель не сразу подкрепляется безусловным, а через 1-2 мин после начала его действия и условного сигнала. В данном рефлексе Павлов различал две фазы -недеятельную и деятельную. Первая, недеятельная фаза, характеризуется отсутствием условной реакции в течение 1-2 мин после начала действия условного сигнала. Во второй, деятельной фазе, наблюдается выделение слюны. Анализируя недеятельную фазу, Павлов пришел к выводу, что в ее основе лежит торможение, названное им запаздывающим. Доказательством того является процесс растормаживания с помощью новых посторонних раздражителей. Если на этапе недеятельной фазы включить новый сигнал,

49

вызывающий у собаки рефлекс «что такое?», то наблюдается описанное выше торможение торможения, то есть растормаживание, в результате чего у животного начинает выделяться слюна. Этот опыт показывает, что отсутствие реакции в недеятельной фазе запаздывающего рефлекса отражает наличие активного процесса торможения. Можно растормозить недеятельную фазу, создав сильную пищевую мотивацию у животного. В этом случае, если собака голодна, то слюноотделение начинается сразу же при предъявлении условного сигнала. Запаздывающее торможение играет важную роль в жизнедеятельности животных, что можно видеть на примере пищедобывательного поведения хищников. Выслеживая добычу в течение нескольких часов, хищник совершает массу двигательных рефлексов (условных и безусловных), то есть осуществляется двигательный компонент пищевого поведения. Вместе с тем, вегетативный компонент в форме выделения слюны, желудочного сока заторможен, и лишь когда добыча настигнута, начинаются процессы условно- и безусловнорефлекторного выделения пищеварительных соков, обеспечивающих химическую переработку пищи. Отставленность этих процессов биологически оправдана, поскольку преждевременная выработка например, желудочного сока, содержащего соляную кислоту, привела бы к образованию язв в желудочно-кишечном тракте.

Дифференцировочное торможение. Этот вид торможения лежит в основе различения  близкородственных  раздражителей.  Если,  например,  у  собаки выработан условный пищевой рефлекс на ноту ДО третьей октавы, то при предъявлении животному любой другой ноты у нее будет сначала проявляться эта же условная реакция. Однако, потом, поскольку пищей подкрепляется только нота ДО, все остальные звуки перестанут вызывать слюноотделение Происходит это потому, что предъявление животному нот без подкрепления приводит к развитию дифференцировочного торможения. Доказать, что отсуствие реакции связано именно с развитием торможения, можно, примени» прием  растормаживания  с  помощью  посторонних сигналов,  либо  создав сильную пищевую мотивацию у собаки. При выработке дифференцировок необходимо начинать с раздражителей, сильно отличающихся друг от друга. Так, у собаки условным раздражителем был сделан круг, который подкрепляли едой. Этот круг стали чередовать с эллипсом с соотношением осей 8:9, то есть и по форме очень близким к кругу. Эллипс едой не подкрепляли. Попытки добиться    различения

    50

этих двух очень похожих фигур не привели к положительным результатам. У собаки произошел срыв высшей нервной деятельности, что проявилось в агрессии - животное начало срывать с себя приборчики, рваться из станка, рычать на экспериментатора и т.д. Следовательно, эта задача на различение была для собаки непосильной. Вместе с тем, можно добиться выработки дифференцировочного торможения на данный эллипс при другом подходе. Сначала собаке предъявляют круг, подкрепляемый, едой и эллипс с соотношением осей 4:8 (сильно отличающийся от круга), не подкрепляемый едой. Дифференцировка вырабатывается через несколько сочетаний - животное положительно  реагирует  на круг  и  не  реагирует на эллипс. Затем берется этот же круг и эллипс с соотношением осей 5:8, и процедура повторяется. Затем к кругу добавляется эллипс с соотношением осей   6:8.   После   быстрой   выработки   дифференцировки на этот эллипс переходят, наконец, к противопоставлению круга и эллипса с соотношением осей  7:8. Используя метод постепенной выработки дифференцировочного торможения, всего после 18 сочетаний круга, подкрепляемого едой, и неподкрепляемого эллипса, удалось добиться различения животным круга и эллипса с соотношением осей 7:8.

Дифференцировочное торможение, обеспечивая тонкое различение животными  и  человеком  близкородственных  раздражителей,  способствует специализации   условных   рефлексов,   то   есть   точному   и   правильному реагированию на внешние стимулы.

Условный   тормоз.   Этот   вид   торможения   может   наблюдаться   при образовании условных рефлексов II порядка. Вспомним процедуру выработки этих   рефлексов.   Сначала   вырабатывается   условный   рефлекс   I   порядка, Например, на свет, подкрепляемый едой. В результате нескольких сочетаний свет    приобретает    сигнальное    значение,    то    есть    вспышка    лампочки сопровождается условным слюноотделением. Затем собаке предлагают новый (раздражитель,  например, удары метронома,  и  подкрепляют их светом,  в результате чего метроном также приобретает сигнальное значение, то есть вызывает слюноотделение, хотя и более слабое, чем свет. Оказалось, что при такой   комбинации   нового   и   привычного  условных   сигналов   не   всегда вырабатывается условный рефлекс II порядка. Если новый раздражитель очень сильный или промежуток времени между новым и привычным раздражителем слишком мал, то вырабатывается условный тормоз на данную комбинацию, то есть   сочетание   метронома   со   светом   или   один   метроном   не   будут

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11