Закон системности в работе коры головного мозга (динамический стереотип)

Реакция организма на тот или иной раздражитель зависит от сложившейся в коре системы связей (внешнее опосредовано внутренним). Опыты показали, что если выработать ряд рефлексов на разные раздражители, которые повторяются в определенной последовательности, то со временем организм воспроизводит всю систему ответных реакций при воздействии лишь одного первоначального раздражителя. Устойчивое закрепление определенной последовательности реакций Павлов называл динамическим стереотипом. (Термин "стереотип" происходит от двух греческих слов: stereos – твердый и typos – отпечаток.)

К стереотипно повторяющимся внешним воздействиям организм приспосабливается выработкой системной реакции. Динамический стереотип представляет собой физиологическую основу многих явлений – навыков, привычек, приобретенных потребностей и др. Комплекс динамических стереотипов является в свою очередь физиологической основой устойчивых особенностей поведения личности.

Динамический стереотип выражает особый принцип работы мозга – системность. Этот принцип состоит в том, что на сложные комплексные воздействия среды мозг реагирует не как на ряд отдельных изолированных раздражителей, а как на целостную систему, в которой отдельные раздражители находятся в определенных взаимоотношениях. Внешний стереотип – закрепление последовательности воздействий – отражается во внутреннем нервно-динамическом стереотипе. К внешним стереотипам относятся все целостные предметы и явления (они всегда представляют определенную совокупность признаков), привычная обстановка, последовательность событий, уклад жизни и т. д.

Ломка привычного стереотипа, устоявшегося уклада, образа жизни – тяжелое нервное напряжение (субъективно "это выражается в тоске, унынии, раздражительности и т. п.). Как ни сложна ломка старого стереотипа, новые условия формируют новый стереотип (поэтому он и назван динамическим). В результате многократного функционирования он все прочнее закрепляется и в свою очередь становится все более труднозаменяемым. Динамические стереотипы особенно устойчивы у пожилых людей и у лиц со слабым типом нервной деятельности, с пониженной подвижностью нервных процессов.

Рассмотренные выше основные положения учения И. П. Павлова о высшей нервной деятельности не утратили значимости в наши дни. Однако некоторые из них были уточнены и развиты учениками и последователями великого физиолога.

Одно из самых перспективных направлений в развитии учения И. П. Павлова возглавил его ученик академик П. К. Анохин.

Механизм условных рефлексов – фундаментальная, но не единственная основа работы головного мозга. Сам И. П. Павлов отмечал, что когда обезьяна строит вышку, чтобы достать плод, то это условным рефлексом назвать нельзя.

Современная наука о мозге – нейрофизиология – базируется на концепции функционального объединения механизмов мозга для осуществления различных поведенческих актов*.''

Функциональной системой П. К. Анохин назвал единство центральных и периферических нейрофизиологических механизмов, которые в совокупности обеспечивают результативность того или иного поведенческого акта.

Первоначальной стадией формирования любого поведенческого акта, по Анохину, является афферентный синтез (в переводе с латинского – "соединение приносимого").

В процессе афферентного синтеза из многочисленных образований мозга извлекается все то, что было связано в прошлом, с удовлетворением данной потребности, т. е. решается вопрос: какой полезный результат должен быть получен в данной ситуации, при данной комбинации исходных возбуждений. В результате афферентного синтеза принимается решение – выбирается один из многочисленных возможных вариантов действия, который больше всего удовлетворяет требованиям данной ситуации.

Нейрофизиологический механизм принятия решения основан на способности мозга прогнозировать параметры будущего результата действия. Этот механизм П. К. Анохин назвал акцептором результатов действия. Акцептор результатов действия (от лат. acceptor – принимающий) представляет собой Нейрофизиологический механизм предвидения результатов будущего действия на основе обобщения ранее полученных результатов от аналогичных действий. Предвидение результатов действия по сути совпадает с формированием цели действия:

Так как во всех наших действиях получение того или иного результата связано с заранее поставленной целью, то совершенно очевидно, что аппарат акцептора результатов действия практически является и аппаратом цели. Из этого положения вытекает, что цель в нашем понимании и в наших экспериментах не является чем-то изначальным, а подготавливается сложной работой нервной системы в стадии афферентного синтеза.

* См.: Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М., 1968.

На основе предвидения результатов готовящегося действия создается программа действия. И только после этого совершается само действие.

Ход действия, результативность его этапов, соответствие результатов сформированной программе постоянно контролируются путем получения сигналов о достижении цели. Механизм регулярного получения информации о результатах совершаемого действия назван П. К. Анохиным обратной афферентацией. (Афферентация – возбуждение под влиянием внешнего воздействия.) Осуществление каждого действия постоянно сопровождается сличением программы действия и возбуждений, поступающих по ходу его совершения.

Посетив в 1963 году сеченовский институт физиологии, отец кибернетики Норберт Виннер познакомился с работами П. К. Анохина. Каково же было удивление Виннера, когда он узнал, что основной принцип кибернетики – принцип обратных связей – был открыт Анохиным еще в начале 30-х годов.

В его лаборатории у животного изменяли связи нервных центров с периферией. Так, ветви блуждающего нерва, связывающие мозг с легкими и желудком, подшивали к нервам левой ноги собаки. После этого с ней происходили чудеса. При почесывании ноги она начинала кашлять, а при сдавливании мышц ее тошнило.

Это было вполне понятно. Загадкой оставалось другое: через некоторое время эти эффекты исчезали.

Рефлекторная теория объяснить этого не могла. П. К. Анохин пришел к выводу, что информация о результатах действия идет обратно в мозг, где происходит сравнение совершенного с тем, что было запрограммировано.

Благодаря обратной связи мозг собаки в опытах с блуждающим нервом узнавал о том, что перепутаны нервные пути, благодаря ей в организме восстанавливалось нормальное информационное сообщение.

На смену учения о рефлекторной дуге пришла разработанная профессором Анохиным и его сотрудниками теория "функциональной системы", в которую как главная составляющая входила обратная связь.

* Анохин П. К. Философский смысл проблемы интеллекта // Вопросы философии. 1973. № 6. С. 90.

Любая деятельность всегда заканчивается сравнением сделанного с задуманным. Где происходит это сравнение? Что в мозге является "адресатом", который получает информацию о результатах действия и сравнивает ее с поставленной целью? В ответах на эти вопросы лежит разгадка многих явлений в поведении животных и человека. Мозг способен в одно мгновение отразить цепь событий, которые еще только должны совершиться. Это явление называется 'опережающим отражением действительности.

Птенцы мухоловки-пеструшки сразу открывают рты и вытягивают шеи, стоит только загородить дупло от света. Почему? Вход в гнездо – маленькое отверстие, и родители всегда загораживают свет, когда приносят корм. Так было на протяжении многих поколений. Временное затемнение стало сигналом кормления. Грачонок, вылупившийся из яйца, уже способен воспринимать все то, что всегда сопровождает кормление.

Опережающее отражение действительности мозгом лежит в основе приспособительной деятельности животных и человека. На этом принципиальном механизме базируется все – от простейших действий до творческого акта. Как только раздражения восприняты мозгом, в нем сразу воссоздаются все мельчайшие подробности прошлых результатов от подобных раздражений. И раньше, чем сформировалась ответная реакция, уже замкнулись все необходимые контакты в мозгу и созрела "идеальная модель" ответа.

В формировании поведенческой реакции принимают участие десятки, сотни разнообразных раздражителей. Так, когда человек идет по улице, он не только реагирует на глазок светофора, но и сопоставляет каждый свой шаг с движением машин на улице, их скоростью и числом. Этот синтез всех раздражителей, предшествующий ответному действию, и есть афферентный синтез, на основе которого складывается акцептор действия – аппарат сравнения и контроля, производящий сопоставление "идеальной модели" с совершаемым действием.

Афферентный синтез, акцептор действия, обратная афферентация – таковы три основных звена саморегулирующейся функциональной системы, пришедшей на смену "первобытной" рефлекторной дуге (рис. 15).