Что находится в середине мозга. Строение головного мозга — за что отвечает каждый отдел? Строение и функции



ГОЛОВНОЙ МОЗГ ЧЕЛОВЕКА
орган, координирующий и регулирующий все жизненные функции организма и контролирующий поведение. Все наши мысли, чувства, ощущения, желания и движения связаны с работой мозга, и если он не функционирует, человек переходит в вегетативное состояние: утрачивается способность к каким-либо действиям, ощущениям или реакциям на внешние воздействия. Данная статья посвящена мозгу человека, более сложному и высокоорганизованному, чем мозг животных. Однако существует значительное сходство в устройстве мозга человека и других млекопитающих, как, впрочем, и большинства видов позвоночных. Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга. Она связана с различными частями тела периферическими нервами - двигательными и чувствительными.
См. также НЕРВНАЯ СИСТЕМА . Головной мозг - симметричная структура, как и большинство других частей тела. При рождении его вес составляет примерно 0,3 кг, тогда как у взрослого он - ок. 1,5 кг. При внешнем осмотре мозга внимание прежде всего привлекают два больших полушария, скрывающие под собой более глубинные образования. Поверхность полушарий покрыта бороздами и извилинами, увеличивающими поверхность коры (наружного слоя мозга). Сзади помещается мозжечок, поверхность которого более тонко изрезана. Ниже больших полушарий расположен ствол мозга, переходящий в спинной мозг. От ствола и спинного мозга отходят нервы, по которым к мозгу стекается информация от внутренних и наружных рецепторов, а в обратном направлении идут сигналы к мышцам и железам. От головного мозга отходят 12 пар черепно-мозговых нервов. Внутри мозга различают серое вещество, состоящее преимущественно из тел нервных клеток и образующее кору, и белое вещество - нервные волокна, которые формируют проводящие пути (тракты), связывающие между собой различные отделы мозга, а также образуют нервы, выходящие за пределы ЦНС и идущие к различным органам. Головной и спинной мозг защищены костными футлярами - черепом и позвоночником. Между веществом мозга и костными стенками располагаются три оболочки: наружная - твердая мозговая оболочка, внутренняя - мягкая, а между ними - тонкая паутинная оболочка. Пространство между оболочками заполнено спинномозговой (цереброспинальной) жидкостью, которая по составу сходна с плазмой крови, вырабатывается во внутримозговых полостях (желудочках мозга) и циркулирует в головном и спинном мозгу, снабжая его питательными веществами и другими необходимыми для жизнедеятельности факторами. Кровоснабжение головного мозга обеспечивают в первую очередь сонные артерии; у основания мозга они разделяются на крупные ветви, идущие к различным его отделам. Хотя вес мозга составляет всего 2,5% веса тела, к нему постоянно, днем и ночью, поступает 20% циркулирующей в организме крови и соответственно кислорода. Энергетические запасы самого мозга крайне невелики, так что он чрезвычайно зависим от снабжения кислородом. Существуют защитные механизмы, способные поддержать мозговой кровоток в случае кровотечения или травмы. Особенностью мозгового кровообращения является также наличие т.н. гематоэнцефалического барьера. Он состоит из нескольких мембран, ограничивающих проницаемость сосудистых стенок и поступление многих соединений из крови в вещество мозга; таким образом, этот барьер выполняет защитные функции. Через него не проникают, например, многие лекарственные вещества.
КЛЕТКИ МОЗГА
Клетки ЦНС называются нейронами; их функция - обработка информации. В мозгу человека от 5 до 20 млрд. нейронов. В состав мозга входят также глиальные клетки, их примерно в 10 раз больше, чем нейронов. Глия заполняет пространство между нейронами, образуя несущий каркас нервной ткани, а также выполняет метаболические и другие функции.

Нейрон, как и все другие клетки, окружен полупроницаемой (плазматической) мембраной. От тела клетки отходят два типа отростков - дендриты и аксоны. У большинства нейронов много ветвящихся дендритов, но лишь один аксон. Дендриты обычно очень короткие, тогда как длина аксона колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Тело нейрона содержит ядро и другие органеллы, такие же, как и в других клетках тела (см. также КЛЕТКА).
Нервные импульсы. Передача информации в мозгу, как и нервной системе в целом, осуществляется посредством нервных импульсов. Они распространяются в направлении от тела клетки к концевому отделу аксона, который может ветвиться, образуя множество окончаний, контактирующих с другими нейронами через узкую щель - синапс; передача импульсов через синапс опосредована химическими веществами - нейромедиаторами. Нервный импульс обычно зарождается в дендритах - тонких ветвящихся отростках нейрона, специализирующихся на получении информации от других нейронов и передаче ее телу нейрона. На дендритах и, в меньшем числе, на теле клетки имеются тысячи синапсов; именно через синапсы аксон, несущий информацию от тела нейрона, передает ее дендритам других нейронов. В окончании аксона, которое образует пресинаптическую часть синапса, содержатся маленькие пузырьки с нейромедиатором. Когда импульс достигает пресинаптической мембраны, нейромедиатор из пузырька высвобождается в синаптическую щель. Окончание аксона содержит только один тип нейромедиатора, часто в сочетании с одним или несколькими типами нейромодуляторов (см. ниже Нейрохимия мозга). Нейромедиатор, выделившийся из пресинаптической мембраны аксона, связывается с рецепторами на дендритах постсинаптического нейрона. Мозг использует разнообразные нейромедиаторы, каждый из которых связывается со своим особым рецептором. С рецепторами на дендритах соединены каналы в полупроницаемой постсинаптической мембране, которые контролируют движение ионов через мембрану. В покое нейрон обладает электрическим потенциалом в 70 милливольт (потенциал покоя), при этом внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно по отношению к наружной. Хотя существуют различные медиаторы, все они оказывают на постсинаптический нейрон либо возбуждающее, либо тормозное действие. Возбуждающее влияние реализуется через усиление потока определенных ионов, главным образом натрия и калия, через мембрану. В результате отрицательный заряд внутренней поверхности уменьшается - происходит деполяризация. Тормозное влияние осуществляется в основном через изменение потока калия и хлоридов, в результате отрицательный заряд внутренней поверхности становится больше, чем в покое, и происходит гиперполяризация. Функция нейрона состоит в интеграции всех воздействий, воспринимаемых через синапсы на его теле и дендритах. Поскольку эти влияния могут быть возбуждающими или тормозными и не совпадать по времени, нейрон должен исчислять общий эффект синаптической активности как функцию времени. Если возбуждающее действие преобладает над тормозным и деполяризация мембраны превышает пороговую величину, происходит активация определенной части мембраны нейрона - в области основания его аксона (аксонного бугорка). Здесь в результате открытия каналов для ионов натрия и калия возникает потенциал действия (нервный импульс). Этот потенциал распространяется далее по аксону к его окончанию со скоростью от 0,1 м/с до 100 м/с (чем толще аксон, тем выше скорость проведения). Когда потенциал действия достигает окончания аксона, активируется еще один тип ионных каналов, зависящий от разности потенциалов, - кальциевые каналы. По ним кальций входит внутрь аксона, что приводит к мобилизации пузырьков с нейромедиатором, которые приближаются к пресинаптической мембране, сливаются с ней и высвобождают нейромедиатор в синапс.
Миелин и глиальные клетки. Многие аксоны покрыты миелиновой оболочкой, которая образована многократно закрученной мембраной глиальных клеток. Миелин состоит преимущественно из липидов, что и придает характерный вид белому веществу головного и спинного мозга. Благодаря миелиновой оболочке скорость проведения потенциала действия по аксону увеличивается, так как ионы могут перемещаться через мембрану аксона лишь в местах, не покрытых миелином, - т.н. перехватах Ранвье. Между перехватами импульсы проводятся по миелиновой оболочке как по электрическому кабелю. Поскольку открытие канала и прохождение по нему ионов занимает какое-то время, устранение постоянного открывания каналов и ограничение их сферы действия небольшими зонами мембраны, не покрытыми миелином, ускоряет проведение импульсов по аксону примерно в 10 раз. Только часть глиальных клеток участвует в формировании миелиновой оболочки нервов (шванновские клетки) или нервных трактов (олигодендроциты). Гораздо более многочисленные глиальные клетки (астроциты, микроглиоциты) выполняют иные функции: образуют несущий каркас нервной ткани, обеспечивают ее метаболические потребности и восстановление после травм и инфекций.
КАК РАБОТАЕТ МОЗГ
Рассмотрим простой пример. Что происходит, когда мы берем в руку карандаш, лежащий на столе? Свет, отраженный от карандаша, фокусируется в глазу хрусталиком и направляется на сетчатку, где возникает изображение карандаша; оно воспринимается соответствующими клетками, от которых сигнал идет в основные чувствительные передающие ядра головного мозга, расположенные в таламусе (зрительном бугре), преимущественно в той его части, которую называют латеральным коленчатым телом. Там активируются многочисленные нейроны, которые реагируют на распределение света и темноты. Аксоны нейронов латерального коленчатого тела идут к первичной зрительной коре, расположенной в затылочной доле больших полушарий. Импульсы, пришедшие из таламуса в эту часть коры, преобразуются в ней в сложную последовательность разрядов корковых нейронов, одни из которых реагируют на границу между карандашом и столом, другие - на углы в изображении карандаша и т.д. Из первичной зрительной коры информация по аксонам поступает в ассоциативную зрительную кору, где происходит распознавание образов, в данном случае карандаша. Распознавание в этой части коры основано на предварительно накопленных знаниях о внешних очертаниях предметов. Планирование движения (т.е. взятия карандаша) происходит, вероятно, в коре лобных долей больших полушарий. В этой же области коры расположены двигательные нейроны, которые отдают команды мышцам руки и пальцев. Приближение руки к карандашу контролируется зрительной системой и интерорецепторами, воспринимающими положение мышц и суставов, информация от которых поступает в ЦНС. Когда мы берем карандаш в руку, рецепторы в кончиках пальцев, воспринимающие давление, сообщают, хорошо ли пальцы обхватили карандаш и каким должно быть усилие, чтобы его удержать. Если мы захотим написать карандашом свое имя, потребуется активация другой хранящейся в мозге информации, обеспечивающей это более сложное движение, а зрительный контроль будет способствовать повышению его точности. На приведенном примере видно, что выполнение довольно простого действия вовлекает обширные области мозга, простирающиеся от коры до подкорковых отделов. При более сложных формах поведения, связанных с речью или мышлением, активируются другие нейронные цепи, охватывающие еще более обширные области мозга.
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Головной мозг можно условно разделить на три основные части: передний мозг, ствол мозга и мозжечок. В переднем мозгу выделяют большие полушария, таламус, гипоталамус и гипофиз (одну из важнейших нейроэндокринных желез). Ствол мозга состоит из продолговатого мозга, моста (варолиева моста) и среднего мозга. Большие полушария - самая большая часть мозга, составляющая у взрослых примерно 70% его веса. В норме полушария симметричны. Они соединены между собой массивным пучком аксонов (мозолистым телом), обеспечивающим обмен информацией.

Каждое полушарие состоит из четырех долей: лобной, теменной, височной и затылочной. В коре лобных долей содержатся центры, регулирующие двигательную активность, а также, вероятно, центры планирования и предвидения. В коре теменных долей, расположенных позади лобных, находятся зоны телесных ощущений, в том числе осязания и суставно-мышечного чувства. Сбоку к теменной доле примыкает височная, в которой расположены первичная слуховая кора, а также центры речи и других высших функций. Задние отделы мозга занимает затылочная доля, расположенная над мозжечком; ее кора содержит зоны зрительных ощущений.

Области коры, непосредственно не связанные с регуляцией движений или анализом сенсорной информации, именуются ассоциативной корой. В этих специализированных зонах образуются ассоциативные связи между различными областями и отделами мозга и интегрируется поступающая от них информация. Ассоциативная кора обеспечивает такие сложные функции, как научение, память, речь и мышление.
Подкорковые структуры. Ниже коры залегает ряд важных мозговых структур, или ядер, представляющих собой скопление нейронов. К их числу относятся таламус, базальные ганглии и гипоталамус. Таламус - это основное сенсорное передающее ядро; он получает информацию от органов чувств и, в свою очередь, переадресует ее соответствующим отделам сенсорной коры. В нем имеются также неспецифические зоны, которые связаны практически со всей корой и, вероятно, обеспечивают процессы ее активации и поддержания бодрствования и внимания. Базальные ганглии - это совокупность ядер (т.н. скорлупа, бледный шар и хвостатое ядро), которые участвуют в регуляции координированных движений (запускают и прекращают их). Гипоталамус - маленькая область в основании мозга, лежащая под таламусом. Богато снабжаемый кровью, гипоталамус - важный центр, контролирующий гомеостатические функции организма. Он вырабатывает вещества, регулирующие синтез и высвобождение гормонов гипофиза (см. также ГИПОФИЗ). В гипоталамусе расположены многие ядра, выполняющие специфические функции, такие, как регуляция водного обмена, распределения запасаемого жира, температуры тела, полового поведения, сна и бодрствования. Ствол мозга расположен у основания черепа. Он соединяет спинной мозг с передним мозгом и состоит из продолговатого мозга, моста, среднего и промежуточного мозга. Через средний и промежуточный мозг, как и через весь ствол, проходят двигательные пути, идущие к спинному мозгу, а также некоторые чувствительные пути от спинного мозга к вышележащим отделам головного мозга. Ниже среднего мозга расположен мост, связанный нервными волокнами с мозжечком. Самая нижняя часть ствола - продолговатый мозг - непосредственно переходит в спинной. В продолговатом мозгу расположены центры, регулирующие деятельность сердца и дыхание в зависимости от внешних обстоятельств, а также контролирующие кровяное давление, перистальтику желудка и кишечника. На уровне ствола проводящие пути, связывающие каждое из больших полушарий с мозжечком, перекрещиваются. Поэтому каждое из полушарий управляет противоположной стороной тела и связано с противоположным полушарием мозжечка. Мозжечок расположен под затылочными долями больших полушарий. Через проводящие пути моста он связан с вышележащими отделами мозга. Мозжечок осуществляет регуляцию тонких автоматических движений, координируя активность различных мышечных групп при выполнении стереотипных поведенческих актов; он также постоянно контролирует положение головы, туловища и конечностей, т.е. участвует в поддержании равновесия. Согласно последним данным, мозжечок играет весьма существенную роль в формировании двигательных навыков, способствуя запоминанию последовательности движений.
Другие системы. Лимбическая система - широкая сеть связанных между собой областей мозга, которые регулируют эмоциональные состояния, а также обеспечивают научение и память. К ядрам, образующим лимбическую систему, относятся миндалевидные тела и гиппокамп (входящие в состав височной доли), а также гипоталамус и ядра т.н. прозрачной перегородки (расположенные в подкорковых отделах мозга). Ретикулярная формация - сеть нейронов, протянувшаяся через весь ствол к таламусу и далее связанная с обширными областями коры. Она участвует в регуляции сна и бодрствования, поддерживает активное состояние коры и способствует фокусированию внимания на определенных объектах.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МОЗГА
С помощью электродов, размещенных на поверхности головы или введенных в вещество мозга, можно зафиксировать электрическую активность мозга, обусловленную разрядами его клеток. Запись электрической активности мозга с помощью электродов на поверхности головы называется электроэнцефалограммой (ЭЭГ). Она не позволяет записать разряд отдельного нейрона. Только в результате синхронизированной активности тысяч или миллионов нейронов появляются заметные колебания (волны) на записываемой кривой.

При постоянной регистрации на ЭЭГ выявляются циклические изменения, отражающие общий уровень активности индивида. В состоянии активного бодрствования ЭЭГ фиксирует низкоамплитудные неритмичные бета-волны. В состоянии расслабленного бодрствования с закрытыми глазами преобладают альфа-волны частотой 7-12 циклов в секунду. О наступлении сна свидетельствует появление высокоамплитудных медленных волн (дельта-волн). В периоды сна со сновидениями на ЭЭГ вновь появляются бета-волны, и на основании ЭЭГ может создаться ложное впечатление, что человек бодрствует (отсюда термин "парадоксальный сон"). Сновидения часто сопровождаются быстрыми движениями глаз (при закрытых веках). Поэтому сон со сновидениями называют также сном с быстрыми движениями глаз (см. также СОН). ЭЭГ позволяет диагностировать некоторые заболевания мозга, в частности эпилепсию
(см. ЭПИЛЕПСИЯ). Если регистрировать электрическую активность мозга во время действия определенного стимула (зрительного, слухового или тактильного), то можно выявить т.н. вызванные потенциалы - синхронные разряды определенной группы нейронов, возникающие в ответ на специфический внешний стимул. Исследование вызванных потенциалов позволило уточнить локализацию мозговых функций, в частности связать функцию речи с определенными зонами височной и лобной долей. Это исследование помогает также оценить состояние сенсорных систем у больных с нарушением чувствительности.
НЕЙРОХИМИЯ МОЗГА
К числу самых важных нейромедиаторов мозга относятся ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин, глутамат, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), эндорфины и энкефалины. Помимо этих хорошо известных веществ, в мозге, вероятно, функционирует большое количество других, пока не изученных. Некоторые нейромедиаторы действуют только в определенных областях мозга. Так, эндорфины и энкефалины обнаружены лишь в путях, проводящих болевые импульсы. Другие медиаторы, такие, как глутамат или ГАМК, более широко распространены.
Действие нейромедиаторов. Как уже отмечалось, нейромедиаторы, воздействуя на постсинаптическую мембрану, изменяют ее проводимость для ионов. Часто это происходит через активацию в постсинаптическом нейроне системы второго "посредника", например циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Действие нейромедиаторов может видоизменяться под влиянием другого класса нейрохимических веществ - пептидных нейромодуляторов. Высвобождаемые пресинаптической мембраной одновременно с медиатором, они обладают способностью усиливать или иным образом изменять эффект медиаторов на постсинаптическую мембрану. Важное значение имеет недавно открытая эндорфин-энкефалиновая система. Энкефалины и эндорфины - небольшие пептиды, которые тормозят проведение болевых импульсов, связываясь с рецепторами в ЦНС, в том числе в высших зонах коры. Это семейство нейромедиаторов подавляет субъективное восприятие боли. Психоактивные средства - вещества, способные специфически связываться с определенными рецепторами в мозгу и вызывать изменение поведения. Выявлено несколько механизмов их действия. Одни влияют на синтез нейромедиаторов, другие - на их накопление и высвобождение из синаптических пузырьков (например, амфетамин вызывает быстрое высвобождение норадреналина). Третий механизм состоит в связывании с рецепторами и имитации действия естественного нейромедиатора, например эффект ЛСД (диэтиламида лизергиновой кислоты) объясняют его способностью связываться с серотониновыми рецепторами. Четвертый тип действия препаратов - блокада рецепторов, т.е. антагонизм с нейромедиаторами. Такие широко используемые антипсихотические средства, как фенотиазины (например, хлорпромазин, или аминазин), блокируют дофаминовые рецепторы и тем самым снижают эффект дофамина на постсинаптические нейроны. Наконец, последний из распространенных механизмов действия - торможение инактивации нейромедиаторов (многие пестициды препятствуют инактивации ацетилхолина). Давно известно, что морфин (очищенный продукт опийного мака) обладает не только выраженным обезболивающим (анальгетическим) действием, но и свойством вызывать эйфорию. Именно поэтому его и используют как наркотик. Действие морфина связано с его способностью связываться с рецепторами эндорфин-энкефалиновой системы человека (см. также НАРКОТИК). Это лишь один из многих примеров того, что химическое вещество иного биологического происхождения (в данном случае растительного) способно влиять на работу мозга животных и человека, взаимодействуя со специфическими нейромедиаторными системами. Другой хорошо известный пример - кураре, получаемое из тропического растения и способное блокировать ацетилхолиновые рецепторы. Индейцы Южной Америки смазывали кураре наконечники стрел, используя его парализующее действие, связанное с блокадой нервно-мышечной передачи.
ИССЛЕДОВАНИЯ МОЗГА
Исследования мозга затруднены по двум основным причинам. Во-первых, к мозгу, надежно защищенному черепом, невозможен прямой доступ. Во-вторых, нейроны мозга не регенерируют, поэтому любое вмешательство может привести к необратимому повреждению. Несмотря на эти трудности, исследования мозга и некоторые формы его лечения (прежде всего нейрохирургическое вмешательство) известны с древних времен. Археологические находки показывают, что уже в древности человек производил трепанацию черепа, чтобы получить доступ к мозгу. Особенно интенсивные исследования мозга проводились в периоды войн, когда можно было наблюдать разнообразные черепно-мозговые травмы. Повреждение мозга в результате ранения на фронте или травмы, полученной в мирное время, - своеобразный аналог эксперимента, при котором разрушают определенные участки мозга. Поскольку это единственно возможная форма "эксперимента" на мозге человека, другим важным методом исследований стали опыты на лабораторных животных. Наблюдая поведенческие или физиологические последствия повреждения определенной мозговой структуры, можно судить о ее функции. Электрическую активность мозга у экспериментальных животных регистрируют с помощью электродов, размещенных на поверхности головы или мозга либо введенных в вещество мозга. Таким образом удается определить активность небольших групп нейронов или отдельных нейронов, а также выявить изменения ионных потоков через мембрану. С помощью стереотаксического прибора, позволяющего ввести электрод в определенную точку мозга, исследуют его малодоступные глубинные отделы. Другой подход состоит в том, что извлекают небольшие участки живой мозговой ткани, после чего ее существование поддерживают в виде среза, помещенного в питательную среду, или же клетки разобщают и изучают в клеточных культурах. В первом случае можно исследовать взаимодействие нейронов, во втором - жизнедеятельность отдельных клеток. При изучении электрической активности отдельных нейронов или их групп в различных областях мозга вначале обычно регистрируют исходную активность, затем определяют эффект того или иного воздействия на функцию клеток. Согласно другому методу, через имплантированный электрод подается электрический импульс, с тем чтобы искусственно активировать ближайшие нейроны. Так можно изучать воздействие определенных зон мозга на другие его области. Этот метод электрической стимуляции оказался полезен при исследовании стволовых активирующих систем, проходящих через средний мозг; к нему прибегают также и при попытках понять, как протекают процессы научения и памяти на синаптическом уровне. Уже сто лет назад стало ясно, что функции левого и правого полушарий различны. Французский хирург П.Брока, наблюдая за больными с нарушением мозгового кровообращения (инсультом), обнаружил, что расстройством речи страдали только больные с повреждением левого полушария. В дальнейшем исследования специализации полушарий были продолжены с помощью иных методов, например регистрации ЭЭГ и вызванных потенциалов. В последние годы для получения изображения (визуализации) мозга используют сложные технологии. Так, компьютерная томография (КТ) произвела революцию в клинической неврологии, позволив получать прижизненное детальное (послойное) изображение структур мозга. Другой метод визуализации - позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) - дает картину метаболической активности мозга. В этом случае человеку вводится короткоживущий радиоизотоп, который накапливается в различных отделах мозга, причем тем больше, чем выше их метаболическая активность. С помощью ПЭТ было также показано, что речевые функции у большинства обследованных связаны с левым полушарием. Поскольку мозг работает с использованием огромного числа параллельных структур, ПЭТ дает такую информацию о функциях мозга, которая не может быть получена с помощью одиночных электродов. Как правило, исследования мозга проводятся с применением комплекса методов. Например, американский нейробиолог Р.Сперри с сотрудниками в качестве лечебной процедуры производил перерезку мозолистого тела (пучка аксонов, связывающих оба полушария) у некоторых больных эпилепсией. В последующем у этих больных с "расщепленным" мозгом исследовалась специализация полушарий. Было выявлено, что за речь и другие логические и аналитические функции ответственно преимущественно доминантное (обычно левое) полушарие, тогда как недоминантное полушарие анализирует пространственно-временные параметры внешней среды. Так, оно активируется, когда мы слушаем музыку. Мозаичная картина активности мозга свидетельствует о том, что внутри коры и подкорковых структур существуют многочисленные специализированные области; одновременная активность этих областей подтверждает концепцию мозга как вычислительного устройства с параллельной обработкой данных. С появлением новых методов исследования представления о функциях мозга, вероятно, будут видоизменяться. Применение аппаратов, позволяющих получать "карту" метаболической активности различных отделов мозга, а также использование молекулярно-генетических подходов должны углубить наши знания о протекающих в мозгу процессах.
См. также НЕЙРОПСИХОЛОГИЯ .
СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ
У различных видов позвоночных устройство мозга удивительно схоже. Если проводить сопоставление на уровне нейронов, то обнаруживается отчетливое сходство таких характеристик, как используемые нейромедиаторы, колебания концентраций ионов, типы клеток и физиологические функции. Фундаментальные различия выявляются лишь при сравнении с беспозвоночными. Нейроны беспозвоночных значительно крупнее; часто они связаны друг с другом не химическими, а электрическими синапсами, редко встречающимися в мозгу человека. В нервной системе беспозвоночных выявляются некоторые нейромедиаторы, не свойственные позвоночным. Среди позвоночных различия в устройстве мозга касаются главным образом соотношения отдельных его структур. Оценивая сходство и различия мозга рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих (в том числе человека), можно вывести несколько общих закономерностей. Во-первых, у всех этих животных строение и функции нейронов одни и те же. Во-вторых, весьма сходны устройство и функции спинного мозга и ствола головного мозга. В-третьих, эволюция млекопитающих сопровождается ярко выраженным увеличением корковых структур, которые достигают максимального развития у приматов. У земноводных кора составляет лишь малую часть мозга, тогда как у человека - это доминирующая структура. Считается, однако, что принципы функционирования мозга всех позвоночных практически одинаковы. Различия же определяются числом межнейронных связей и взаимодействий, которое тем выше, чем более сложно организован мозг. См. также АНАТОМИЯ СРАВНИТЕЛЬНАЯ .
ЛИТЕРАТУРА
Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. М., 1988

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Смотреть что такое "ГОЛОВНОЙ МОЗГ ЧЕЛОВЕКА" в других словарях:

Головной мозг взрослого мужчины в разрезе. Головной мозг человека (лат. encephalon) является о … Википедия

- (cephalon), передний отдел центральной нервной системы позвоночных, расположенный в полости черепа; главный регулятор всех жизненных функций организма и материальный субстрат его высшей нервной деятельности. Филогенетически Г. м. передний конец… … Биологический энциклопедический словарь

Головной мозг человека – это самый главный орган центральной нервной системы организма, с лишь частично изученным составом. Он обеспечивает работу всех остальных органов и систем, а также регулирует поведение человека. Именно благодаря мозгу человек становится социально активным существом; в противном случае, если мозг поврежден и не функционирует, человек переходит в вегетативное состояние. Он перестает реагировать на внешние раздражители, ничего не чувствует и не совершает никаких действий.

Хотя мозг и изучен учеными достаточно подробно, многие его функции до сих пор не известны науке. Мы можем только лишь догадываться об огромном потенциале этого органа благодаря единичным случаям, описанным в медицинской литературе. В остальном, представляет собой существенный проблем в знаниях о человеческом организме.

И хотя в последние годы была проведена большая работа по изучению новых функций мозга, до сих пор доподлинно неизвестно, для чего еще может использоваться этот орган.

Общие сведения о головном мозге

Головной мозг – симметричный орган, что в целом отвечает всему строению тела человека. Располагается он в черепной коробке, причем это характерно для всех позвоночных. В нижней своей части головной мозг переходит в спинной мозг, который располагается в позвоночнике. У только что родившихся младенцев масса мозга составляет около 300 г, и в дальнейшем он растет вместе с организмом, достигая средней массы около 1,5 кг у взрослого человека.

Вопреки распространенному мнению (или, скорее, шутке), умственные способности человека абсолютно не зависят от размеров и массы его головного мозга. У взрослых людей вес мозга колеблется в пределах 1,2-2,5 кг, то есть различие может быть более чем в два раза. Более того, у людей с самым большим значением массы мозга (приближается к 3 кг) обычно диагностируется слабоумие.

Взвешивание мозга известных умерших ученых или деятелей искусства также подтвердило тот факт, что их способности не зависели от размеров этого органа. У женщин масса мозга в среднем чуть ниже, чем у мужчин, но это связано с тем, что слабый пол от природы меньше сильного. Никакой связи с интеллектуальными способностями здесь нет.

О важности мозга для человека говорит тот факт, что при наступлении экстремальных условий для организма большинство питательных веществ начинают поступать именно в мозг. При длительном голодании первыми расходуются жировые запасы, а затем наступает период расщепления мышечной ткани.

При снижении общей массы тела на половину масса мозга уменьшается на 10-15%, хотя у здорового человека мозг весит всего 2% от общей массы. Физическое истощение мозга невозможно, так как человек попросту не доживает до этого момента.

Состав головного мозга

Головной мозг у человека имеет довольно сложный состав. Это объясняется тем, что именно он является тем центром управления, который определяет деятельность всего организма. В настоящее время структура мозга изучена очень хорошо, чего не скажешь о многих его функциях и возможностях, неизвестных науке.

Внешняя оболочка головного мозга состоит из так называемой коры, которая представляет собой нервную ткань толщиной от 1,5 до 4,5 мм. В свою очередь, нервная ткань состоит из клеток-нейронов, количество которых в мозге взрослого человека составляет около 15 миллиардов. Другого вида клеток – глиальных - в коре в несколько раз больше, однако их функция заключается в заполнении пространства между нейронами и переносе питательных веществ. Функцию обработки и передачи информации осуществляют именно нейроны. Под корой располагаются следующие :

• Большие полушария . Симметричный отдел мозга, который состоит из левой и правой части. На большие полушария приходится до 70% всей массы этого органа. Между собой оба полушария соединяются плотным пучком нейронов, обеспечивающим непрерывный обмен информацией между ними. В состав полушарий , затылочная, височная и теменная доли. Все они отвечают за различные функции человеческого организма: органы чувств, речь, память, двигательную активность и т.д.;
• Таламус . Первый элемент зоны, которая называется промежуточным мозгом. Таламус отвечает за передачу нервных импульсов между корой и всеми органами чувств, кроме обоняния.

• Гипоталамус . Второй элемент промежуточного мозга. Он имеет еще меньшие размеры, чем таламус, однако выполняет намного больше функций. Гипоталамус содержит большое количество клеток и связан со всеми отделами мозга. В его «ведении» находятся сон, память, половое влечение, чувства жажды и голода, тепла и холода, а также многих других состояний организма. Гипоталамус выполняет функцию регулятора, стараясь обеспечить для организма одинаковую среду в разных условиях. Делает это он, управляя выделением в кровь гормонов.
• Средний мозг . Так называется отдел, расположенный ниже промежуточного мозга, и содержащий большое количество особых клеток. Он отвечает за слуховое и зрительное восприятие информации (в частности, бинокулярное зрение – это результат работы среднего мозга). К другим его функциям относят реакции на внешние раздражители, способность ориентировки в пространстве и связь с вегетативной нервной системой.
• Варолиев мост . Также называется просто «мост». Такое название этому участку дано потому, что он является связующим звеном между головным и спинным мозгом, а также между другими отделами головного мозга.

• Мозжечок. Этот небольшой участок мозга, расположенный рядом с мостом, в силу свое важности для организма часто называется вторым мозгом. Даже внешне он напоминает головной мозг человека, так как состоит из двух полушарий, покрытых корой. Мозжечок занимает долю всего в 10% от общего веса мозга, но зато от его работы полностью зависит координация и движение человека. Ярким примером нарушения работы мозжечка служит состояние алкогольного опьянения.
• Продолговатый мозг. Последний отдел мозга, который расположен в пределах черепной коробки. Является связующим звеном при взаимодействии центральной нервной системы с остальным организмом. Помимо этого, продолговатый мозг отвечает за работы дыхательной и пищеварительной системы, а также за некоторые рефлексы – чихание, кашель и глотание, которые являются реакциями на внешние раздражители.

Видео

Изучение головного мозга

Долгое время ученым не удавалось изучить структуру мозга. Причиной тому было отсутствие должных методов анализа. Точнее, состав можно было определить в результате вскрытия, но вот выяснить назначение того или иного отдела не представлялось возможным.

Определенный прогресс был достигнут в результате применения абляционного метода, для чего отдельные части мозга удалялись, а затем врачи наблюдали изменения в поведении человека. Однако и эта методика не была эффективной, так как отвечали за жизненно важные функции, и человек погибал.

Современные методы исследования этого жизненно важного органа куда более гуманны и эффективны. Суть этих методов состоит в том, чтобы регистрировать малейшие изменения магнитного и электрического поля, так как работа головного мозга представляет собой непрерывный поток импульсов. И если раньше у ученых просто не было для регистрации столь малых значений поля, то сейчас это можно сделать так, что человек абсолютно ничего не почувствует.

Примерами таких исследований являются компьютерная томография и магнитно-резонансная томография (КТ и МРТ соответственно).

Болезни головного мозга

Как и любой другой орган, головной мозг человека подвержен болезням. Всего их насчитывается несколько десятков, поэтому для удобства их разбивают на несколько основных категорий:

• Сосудистые заболевания . Головной мозг получает наибольшее количество кислорода и питательных веществ по сравнению с другими органами. Это значит, что стабильное кровообращение мозга играет существенную роль в его нормальном функционировании. Любое патологическое изменение рано или поздно приводит к плохим последствиям вплоть до летального исхода. Наиболее распространенными сосудистыми головного мозга , сосудистая дистония мозга и инсульт.
• Опухоль мозга . Опухоли возникают в любом отделе мозга и могут быть доброкачественными и злокачественными. Последние развиваются очень быстро и приводят к скорой смерти пациента. Также они могут развиться на фоне проникновения раковых клеток из других органов или крови.
• Дегенеративные поражения мозга . Эти заболевания приводят к нарушению основных функций организма: двигательной активности, координации, памяти, внимания и т.д. К этой категории Альцгеймера, Паркинсона, Пика и другие.
• Врожденные патологии . Среди этих заболеваний процент смертности очень высок, а выжившие дети испытывают проблемы с умственным развитием.
• Инфекционные заболевания . Поражение мозга является следствием поражения всего организма посторонними вирусами, бактериями или микробами.
• Травмы головы. Лечение болезней головного мозга требует повышенного внимания и высокой квалификации врача. Ни в коем случае нельзя диагностировать и лечить их самостоятельно, а при проблемах со здоровьем следует записаться на обследование.

Что является носителем сознания – клетки мозга или электрические сигналы, генерируемые ими? Откуда появляются и куда уходят сознание и личность человека в конце его пути? Эти вопросы волнуют многих.

Человеческий мозг – один из самых загадочных органов человеческого организма. Учёные до сих пор не могут до конца понять механизма мыслительной деятельности, функционирования сознания и подсознания.

Структура

В ходе эволюции вокруг человеческого мозга сформировалась прочная черепная коробка, предохраняющая этот уязвимый к физическим воздействиям орган. Мозг занимает более 90% пространства черепа. Он состоит из трёх основных частей:

• большие полушария;
• ствол мозга;
• мозжечок.

Также принято выделять пять разделов головного мозга:

• передний мозг (большие полушария);


• задний мозг (мозжечок, Варолиев мост);


• продолговатый мозг;


• средний мозг;


• промежуточный мозг.

Первым на пути от спинного мозга начинается продолговатый мозг , являясь его фактическим продолжением. Он состоит из серого вещества – ядер нервов черепа, а также белого вещества – проводящих каналов обеих мозгов (головного и спинного).

Далее идёт Варолиев мост – это валик из нервных поперечных волокон и серого вещества. Через него проходит главная артерия, питающая мозг. Начинается выше продолговатого мозга и переходит в мозжечок.

Мозжечок состоит из двух маленьких полушарий, соединённых «червячком», а также белого вещества и серого вещества, покрывающего его. Этот отдел соединён парами «ножек» с продолговатым мостом, мозжечком и средним мозгом.

Средний мозг состоит из двух зрительных бугров, и двух слуховых (четверохолмие). От этих бугров отходят нервные волокна, связывающие головной мозг со спинным.

Большие полушария мозга разделены глубокой щелью с мозолистым телом внутри, которое соединяет эти два раздела головного мозга. Каждое полушарие имеет лобную, височную, теменную и затылочную. Полушария покрывает кора головного мозга, в которой и происходят все мыслительные процессы.

Кроме того, выделяют три оболочки головного мозга:

• Твёрдую, представляющую собой надкостницу внутренней поверхности черепа. В этой оболочке сконцентрировано большое количество болевых рецепторов.


• Паутинную, которая тесно прилегает к коре мозга, однако не выстилает извилины. Пространство между ней и твёрдой оболочкой заполнено жидкостью серозного характера, а пространство между ней и корой головного мозга заполнено спинномозговой жидкостью.


• Мягкую, состоящую из системы кровеносных сосудов и соединительной ткани, контактирующую со всей поверхностью вещества мозга, и питающую его.

Функции и задачи

Наш мозг принимает участие в обработке информации, поступающей от всей совокупности рецепторов, управляет движениями человеческого тела, а также осуществляет высшую функцию человеческого организма – мышление. Каждый отдел головного мозга отвечает за выполнение определённых функций.

Продолговатый мозг содержит в себе нервные центры, обеспечивающие нормальную работу защитных рефлексов – чихание, кашель, моргание, рвота. Также он «рулит» дыхательным и глотательным рефлексами, слюновыделением и выделением желудочного сока.

Варолиев мост отвечает за нормальное движение глазных яблок и координацию работы мимических мышц.

Мозжечок осуществляет контроль над согласованностью и координацией движения.

Средний мозг обеспечивает регулятивную функцию по отношению к остроте слуха и чёткости зрения. Этот отдел мозга управляет расширением-сужением зрачка, изменением кривизны хрусталика глаза, отвечает за мышечный тонус глаза. Также он содержит нервные центры рефлекса ориентации в пространстве.

Промежуточный мозг включает в себя:

• Таламус – своеобразный «коммутатор», который обрабатывает и формирует ощущения из информации от температурных, болевых, вибрационных, мышечных, вкусовых, тактильных, слуховых, обонятельных рецепторов, один из подкорковых зрительных центров. Также данный участок отвечает за смену состояний сна и бодрствования в организме.


• Гипоталамус – этот маленький участок выполняет важнейшую задачу контроля сердечного ритма, терморегуляции тела, кровяного давления. Также он «заведует» механизмами эмоционального регулирования – влияет на эндокринную систему с целью выработки необходимых для преодоления стрессовых ситуаций гормонов. Гипоталамус регулирует чувство голода, жажды и насыщения. Это центр удовольствия и сексуальности.


• Гипофиз – этот мозговой придаток вырабатывает гормоны роста полового созревания, развития и функционирования.


• Эпиталамус – включает в себя эпифиз, который осуществляет регуляцию суточных биологических ритмов, выделяя ночью гормоны для нормального засыпания и продолжительного, а днём – для нормального режима бодрствования и активности. Непосредственно с регуляцией режимов сна и бодрствования связан контроль приспосабливания организма к условиям освещённости. Эпифиз способен улавливать колебания световых волн даже через черепную коробку, и реагировать на них выделением необходимых гормонов. Также этот маленький участок мозга регулирует темпы обмена веществ в организме (метаболизма).

Правое большое полушарие мозга - отвечает за сохранение информации об окружающем мире, опыте взаимодействия человека с ним, двигательную активность правых конечностей.

Левое большое полушарие мозга – осуществляет контроль над речевыми функциями организма, осуществлением аналитической деятельности, математическими вычислениями. Здесь формируется абстрактное мышление, контролируется движение левых конечностей.

Каждое из полушарий головного мозга делятся на 4 доли:

1. Лобные доли – их можно сравнить со штурманской рубкой корабля. Они обеспечивают поддержание вертикального положения тела человека. Также этот участок ответственен за то, насколько человек активен и любознателен, инициативен и самостоятелен в принятии решений.

В лобных долях происходят процессы критической самооценки. Любые нарушения в лобных долях приводят к проявлению неадекватности в поведении, бессмысленности поступков, апатии и резким сменам настроения. Также «рубка» осуществляет управление поведением человека и контроль над ним – предотвращение девиаций, социально неприемлемых поступков.

Действия произвольного характера, их планирование, освоение навыков и умений также зависят от лобных долей. Здесь часто повторяемые действия доводятся до автоматизма.

В левой (доминантной) доле осуществляется контроль над речью человека, обеспечение абстрактного мышления.

2. Височные доли – это хранилище долговременной . Левая (доминантная) доля хранит информацию о конкретных названиях предметов, связями между ними. Правая доля отвечает за зрительную память и образы.

Немаловажной их функцией является также распознавание речи. Левая доля расшифровывает для сознания смысловую нагрузку сказанных слов, а правая обеспечивает понимание их интонационной окраски и мимического рисунка лица, разъясняя настроение говорящего и степень его доброжелательности к нам.

Височные доли также обеспечивают восприятие обонятельной информации.

3. Теменные доли – участвуют в восприятии болевых ощущений, чувства холода, тепла. Функции правой и левой долей отличаются.

Левая (доминантная) доля обеспечивает процессы синтезирования информационных фрагментов, объединение их в единую систему, позволяет человеку читать и считать. Эта доля отвечает за усвоение определённого алгоритма движений, приводящих к конкретному результату, ощущение отдельных частей собственного тела и чувства его целостности, определения правой и левой сторон.

Правая (недоминантная) доля осуществляет преобразование всей совокупности информации, поступающей из затылочных долей, формируя трёхмерную картину мира, обеспечивает ориентацию в пространстве, определение расстояния между объектами и до них.

4. Затылочные доли – занимаются обработкой зрительной информации. воспринимают объекты окружающего мира как совокупность раздражителей, по-разному отражающих свет на сетчатку. Затылочные доли преобразуют световые сигналы в информацию о цвете, движении и форме объектов, понятные теменным долям, которые и формируют трёхмерные образы в нашем сознании.

Заболевания головного мозга

Перечень заболеваний головного мозга довольно велик, приведём наиболее распространённые и опасные из них.

Условно их можно разделить на:

• опухолевые;


• вирусные;


• сосудистые;


• нейродегенеративные.

Опухолевые заболевания. Количество опухолей головного мозга весьма разнообразно. Они могут носить злокачественный и доброкачественный характер. Возникают опухоли в результате сбоя в репродукции клеток, когда клетки должны умирать и уступать место другим. Вместо этого они начинают бесконтрольно и быстро размножаться, вытесняя здоровую ткань.

Симптомами могут являться: приступы тошноты,

Новые информационные технологии

Лекция № 1. Обработка информации в мозге человека

Естественно, что в информационно-коммуникационных технологиях используются подходы и методы искусственного интеллекта, основанные на представлениях об обработке информации в мозге человека.

Например, рассмотрим архитектуру стандартной системы распознавания речи.

Слайд 1

Система автоматического распознавания речи на основе искусственно-интеллектуального подхода к интеграции знаний

Можно заметить, что в ней использованы известные уровни представления лингвистической информации.

Слайд 2

Уровни представления лингвистической и экстралингвистической информации

(снизу вверх)

прагматический

семантический

синтаксический

лексический

морфологический

акустико-фонетический

Откуда берется такое иерархическое представление? Посмотрим, как обрабатывается информация в мозге человека. Для начала посмотрим, как устроен мозг человека.

Слайд 3

Головной мозг человека (На материале Silverthorn Human Physiology: An Integrated Approach, 2nd ed.)

Головной мозг человека включает в свой состав, в том числе: 1. лобную долю, lobus frontalis, 2. таламус, thalamus, 3. гиппокамп, hippocampus, 4. миндалевидное тело, corpus amygdaloideum, 5. гипоталамус, hypothalamus, 6. обонятельную луковицу, bulbus olfactorius.

За обработку специфической (зрительной, слуховой и т.д.) информации в мозге человека отвечают три основные структуры: кора головного мозга, гиппокамп и таламус. В колонках коры хранится информация о событиях, в гиппокампе – информация о связях событий в рамках более крупных событий, а таламус отвечает за управление передачей информации.

Слайды 4, 5

Большие полушария головного мозга человека

Кора больших полушарий головного мозга человека расположена в черепной полости головы. Она занимает поверхности больших полушарий и представляет собой компактно упакованную структуру. Если ее расправить, то она имеет площадь около 1200 квадратных сантиметров. Компактность упаковки коры достигается за счет расположения коры в складках. В результате на поверхности коры появляются извилины, которые отделяются друг от друга бороздами. Извилины собираются в более крупные фрагменты – области коры. Выделяют затылочные, височные, теменные и лобные области, а также – соматосенсорную и моторную кору. Затылочные области отвечают за обработку зрительной информации, височные – за обработку слуховой информации, соматосенсорная кора обрабатывает соматосенсорную и кинестетическую информацию, моторная кора ответственна за управление движениями, теменная кора интегрирует все виды специфической информации в единое целое, а лобные доли отвечают за целенаправленное поведение.

Извилины коры, отделенные друг от друга бороздами.

Складки коры. Строение коры (вертикальный

Слайд 6

Строение коры большого мозга (вертикальный срез):

I - молекулярный, II - наружный зернистый, III - наружный пирамидный, IV - внутренний зернистый, V - ганглиозный (гигантских пирамид), VI – полиморфный.

Слайды 7, 8

Строение пирамидного нейрона

I - тело клетки, II – дендриты, III – аксон, IV - перехваты Ранвье, V - терминальные волокна.

Строение пирамидного нейрона. Связи между областями коры.

Нейроны являются основными функциональными единицами нервной системы. Они получают информацию от рецепторных органов и других нейронов (информация приходит на дендриты), интегрируют и перерабатывают информацию (в дендритах и теле нейрона), и передают ее другим нейронам и исполнительным (эффекторным) органам (с помощью аксона).

Слайд 9

Наружная кора левого полушария головного мозга

Наружная кора левого полушария головного мозга: поля Бродмана. Специально выделены первичные сенсорные области: зрительная - 17, слуховая - 41 и соматосенсорная - 1, 2, 3 (в совокупности их принято называть сенсорной корой), моторная (4) и премоторная (6) кора. (Оксфордский толковый словарь общей медицины, 2002 г.).

Области коры делятся на более мелкие фрагменты – поля (нумерация по Бродману). Информация от сенсорных органов приходит в первичные проекционные зоны зрительной коры (поле 17), слуховой коры (поле 41). Затем поступает во вторичные (поле 18 зрительной коры), и третичные проекционные зоны (поле 19 зрительной коры). Наименее вариативны, а потому, наиболее изучены связи в зрительной коре. То же можно сказать и о соматосенсорной информации. Далее, вся эта информация поступает в теменную кору, в которой формируется единое интегральное представление всей специфической информации, поступающей от всех сенсорных органов. С учетом всей этой информации в моторной коре формируются двигательные реакции, которые в виде управляющих импульсов передаются в спинной мозг и далее мышцам тела.

Слайд 10

Многоуровневая иерархическая структура из процессов обработки информации одной модальности

Многоуровневая иерархическая структура из процессов обработки информации одной модальности, в которой на каждом уровне имеется множество параллельно включенных процессов, связанных с процессами следующего уровня по типу "каждый-с-каждым".

Слайд 10

Левое полушарие головного мозга человека

(речевые зоны)

Все области полушарий головного мозга человека парные, кроме двух, отвечающих за речевые функции: зоны Брока и зоны Вернике. Зона Вернике отвечает за восприятие речи, зона Брока – за артикуляцию речи.

Слайды 11, 12

Связи в слуховом анализаторе

Помимо строения слухового анализатора нам понадобится понимание структуры зрительного анализатора. Дело в том, что модель мира, которая формируется в головном мозге человека, является многомодальной: в ее формировании участвует информация различных модальностей, в первую очередь слуховой, зрительной и соматосенсорной.

Слайды 13, 14

Связи в зрительном анализаторе

В соответствующих полях коры формируются представления о событиях мира данной модальности. В речевой слуховой коре – это представления лингвистических событий, в зрительной коре – представления событий, воспринятых зрительным анализатором. Наиболее понятны такие представления в соматосенсорной и моторной коре. Это органы тела человека в их проекции на соответствующую зону коры.

Слайд 15

Гомункулюс (проекции органов человека на соматосенсорную и моторную кору)

Слайды 16, 17

Колонка коры. Гиперколонка коры

Колонка коры (слева). Здесь: I - пирамидные нейроны, II – их дендриты, III - возвратные коллатерали аксонов пирамид третьего слоя, IV - боковые связи, V – их аксоны, VI-VII - связи из других областей коры, VIII - вставочные нейроны.

Гиперколонка коры (справа). Здесь: I - пирамидные нейроны, II – колонка, а - аксонные пучки, б - специфические афферентные волокна, в - горизонтальная клетка.

Пирамиды третьего слоя коры собираются в объединения, отграниченные друг от друга анатомически – в виде колонок близко расположенных нейронов. Эти объединения также формируются и по функциональному типу: нейроны, входящие в колонку, обрабатывают одну и ту же информацию, приходящую на колонку по одному афферентному волокну из таламуса. Кроме того, они управляются общей горизонтальной клеткой первого слоя коры, как единое образование. В колонках и формируются представления о событиях, составляющие модель мира.

Слайд 18

Нейроподобный элемент с временной суммацией сигналов

Нейроподобный элемент с временной суммацией сигналов. 1. Вход. 2. Возбуждающие синапсы. 3. Тормозные синапсы. 4. Тело клетки (сумматор). 5. Выход. 6. Обобщенный дендрит - многоразрядный регистр сдвига. 7. Управляющий синапс.

Слайд 19

Нейронная сеть из нейроподобных элементов с временной суммацией сигналов

Пирамидные нейроны третьего слоя возбуждаются избирательно в зависимости от комбинации возбуждающих и тормозных синаптических связей на их дендрите. Эта комбинация называется адресом нейрона. Поэтому, если есть некоторое множество таких нейронов с разными адресами, произвольная информационная последовательность, поступающая на вход такого множества, отобразится избирательно в последовательность сработавших пирамидных нейронов, сформирует траекторию. Причем, если во входной последовательности найдется повторяющийся фрагмент, он снова попадет на те нейроны, которые уже были пройдены, так как в нем повторятся их адреса.

Таким образом, пирамидные нейроны в колонках как бы отлавливают повторяющуюся во входной последовательности информацию. Если мы имеем на входе некоторый текст (или квазитекст), в некоторых последовательностях нейронов запомнятся повторяющиеся фрагменты текста. Например, слова.

Если на те же нейроны, после обучения словам, подать информационную последовательность, то после взаимодействия ее с обученными нейронами, на выходе сформируется последовательность, содержащая информацию, связывающую слова в тексте. Старая информация отфильтруется, останется только новая – информация о связях слов.

Слайд 20

Ассоциативное преобразование

Модуль для структурной обработки.

Квадратик – это одна колонка (множество пирамидных нейронов с разными адресами). При обучении нейронов, они запоминают слова, которые повторялись в тексте. Колонка с обученными нейронами начинает извлекать из входной информационной последовательности связи слов в тексте. Последовательность связей может в свою очередь обучить нейроны другой колонки, в результате чего ее нейроны будут хранить информацию о повторяющихся словах более высокого уровня.

Слайд 21

Это колонки, в которых формируются словари разного уровня.

Вспомним иерархию лингвистических событий разного уровня (снизу-вверх).

прагматический

семантический

синтаксический

лексический

морфологический

акустико-фонетический

Действительно, в слуховой коре можно увидеть наличие сформированных словарей разного уровня. Конечно, представление там более дробное и подробное. Но идея иерархической обработки сохраняется. При обучении постепенно заполняются колонки иерархической структуры. Формируются словари, например, флективных морфем, корневых основ, синтаксических групп.

Такой же обработке подвергается любая другая внутренне структурированная входная информация, например, зрительная. Только в этом случае словари будут содержать события зрительной модальности: элементарных представлений, элементов объектов, объектов.

Слайд 22

Однако на этом обработка не заканчивается. Следующий уровень представления информации – семантический. Вспомним про гиппокамп, в котором сохраняется информация о связях событий в рамках сцен.

Слайд 23

Семантический уровень представления

Информация семантического уровня заключается в смысловой сочетаемости событий. Одни события могут находиться рядом, другие не могут, но могут через третьи события. Удобным способом представления семантики являются семантические сети. Здесь ближайшие соседи понятия являются его семантическими признаками.

Слайд 24

Гиппокамп

Гиппокамп. 7 - мозолистое тело, 8 – валик, 9 - птичья шпора, 10 – гиппокамп, 11 – бахромка, 12 – ножка.

Слайд 25

Ламели гиппокампа

Гиппокамп состоит множества ламелей, каждая из которых имеет поле СА 3 , которое моделируется полносвязной сетью Хопфилда.

Слайд 26

Ламель гиппокампа

Гиппокамп получает информацию из энторинальной коры, она поступает в поле СА 3 , которое условно можно назвать весовой матрицей, формирующей в памяти основное представление о пространственно-временном контексте входных событий. Далее она попадает в матрицу поля СА 1 , и наконец, в субикулюм, который вновь направляет

информацию в энторинальную кору.

Слайд 27

Архитектура гиппокампа

Поле СА 3 является ассоциативной памятью, хранящей события в их взаимосвязях.

Слайд 28

Основная структура связей поля СА3, взятая из работы

В качестве модели можно рассмотреть автоассоциативную память на основе сети Хопфилда.

Слайд 29

Пример сетей Хопфилда

Сеть Хопфилда имеет единственный слой нейронов. Все нейроны связаны со всеми. Связи являются направленными.

Нейроны – это понятия, и все это напоминает семантическую сеть.

Слайд 30

Ассоциативная память на основе сети Хопфилда

На основе искусственной нейронной сети Хопфилда можно построить ассоциативную память. Суть ее заключается в следующем. Рассмотрим сетку батута, растянутую на пружинах. Если ее оттянуть в одном или нескольких местах, а потом отпустить, она вернется в свое первоначальное состояние. Если сетку сделать из резиновых жгутов разной толщины, закрепленных на пружинах не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскостях, сетка примет некоторую конфигурацию, зависящую от толщины резиновых жгутов (вес связей в сети Хопфилда) и оттягивающих пружин. Сеть принимает (запоминает) некоторый образ. Если нарушить ее равновесие (оттянуть в каких-то местах), она поколеблется вокруг своего положения равновесия, а потом в него вернется. Так работает ассоциативная память. После того, как в нескольких ее частях запомнились некоторые образы, на вход подается тестовый образ. Сеть сходится к одному из запомненных образов, который более всего похож на входной образ.

Слайд 31

Парадигматическая обработка в левом полушарии (она одинакова для всех модальностей)

семантический уровень (ассоциативная сеть)

синтаксический уровень (ситуации – синтаксические группы для речевой информации)

лексический уровень (объекты – корневые основы)

морфологический уровень (элементы объектов флексии)

базовый уровень (элементарные образы - фонемы)

Слайд 32

Представление зрительной информации в правом и левом полушариях (по В.Д. Глезеру)

В левом полушарии формируются схематические многоуровневые представления. В правом полушарии - индивидуальные двухуровневые.

Слайд 33

Парадигматическая обработка в левом полушарии (на примере обработки зрительной информации)

В левом полушарии многомодальная модель имеет многоуровневую структуру. А образы, в ней представленные, имеет вид схем.

Слайд 34

Парадигматическая обработка в правом полушарии (на примере обработки зрительной информации)

В правом полушарии многомодальная модель имеет двухуровневую структуру. А образы, в ней представленные, индивидуализированы и содержат всю историю обучения.

Слайд 35

Три иерархии представления модели мира: лингвистическая и многомодальная схематическая левого полушария, и многомодальная образная – правого полушария

Три иерархии представления модели мира: лингвистическая и многомодальная схематическая левого полушария, и многомодальная образная – правого полушария. (1) -индивидуальная многомодальная модель мира правого полушария, (2) - социализированная модель мира левого полушария, (3) - подсистема управления синтезом речи, (4) - артикуляторные органы, (5) - периферия слуховой подсистемы, (6) -подсистема распознавания речи.

Здесь есть две иерархии представлений – лингвистической и многомодальной информации – в левом полушарии, и одна многомодальная иерархия – в правом полушарии. Все три иерархии связаны между собой по уровням. Слово связано с объектом который оно представляет. Многомодальная иерархия правого полушария двухуровневая. В ней есть только объекты и их части. Зато – все индивидуальные представители объектов. Все столы, например, которые мы видели за свою жизнь. Многомодальная иерархия левого полушария многоуровневая схематическая. В ней представлены схемы объектов разного уровня. Стол – это четыре ножки и крышка. Лингвистическая иерархия левого полушария содержит все лингвистические уровни.

Над ними надстраивается семантика в виде ассоциативной сети сочетаемости понятий и событий, ими определяемых.

Слайд 36

Структура коммуникационной системы для организации речевого поведения

Распознавание становится возможным, если у коммуникантов имеются одинаковые модели мира. Если один коммуникант знает, из какого набора возможностей ему надо выбирать при распознавании.

Слайд 37

Информационно-кодовая модель коммуникации Шеннона и Уивера

Коммуникация возможна только в том случае, если у коммуникантов имеется одинаковое представление о передаваемых сообщениях (одинаковая модель мира). В этом случае возможно распознавание адресатом информации, которая передается адресантом.

Слайд 38

Под распознаванием понимается вычисление степени совпадения выделенного из преобразованного сигнала, полученного адресатом от адресанта, образа, с таким же образом, находящимся в модели мира адресата

Узнавание – это неполное распознавание

Понимание – это распознавание в пределах всей (или части) модели предметной области

Слайд 39

Правило Байеса

Простейший (и теоретически дающий верхнюю границу точности) способ распознавания – применить правило Байеса.

Адресант передает, а адресат принимает одно из группы событий
(классов, к которым относятся передаваемые и получаемые сообщения). Группа событий обладает следующими свойствами (она - полная):

1) все события попарно несовместны:
;
;

2) их объединение образует пространство элементарных исходов W: .

Слайд 40

Информационно-кодовая модель коммуникации Шеннона и Уивера,

модифицированная для коммуникационного акта Якобсоном

Ну а дальше – распознавание и синтез речи, анализ текстов, в том числе, контекстные перевод, системы речевого диалога, например в интегральном роботе. То есть целиком, или по частям система коммуникации. Человека с машиной, или машины с человеком.

Слайд 41

Автоматическое распознавание речи

Общая блок-схема ориентированной на задачу системы распознавания речи

Слайд 41

Автоматический синтез речи

Структура текстового процессора

Слайд 42

Автоматический анализ текстов

Здесь (1) блок первичной обработки, (2) лингвистический процессор, (3) семантический процессор. Лингвистический процессор состоит из словарей: (4) слов разделителей, (5) служебных слов, (6) общеупотребимых слов, (7) флективных и (8) корневых морфем. Семантически процессор содержит: (9) блок отсылок в текст, (10) блок формирования семантической сети, (11) блок хранения семантической сети, (12) блок выделения понятий, и (13) блок управления.

Слайд 43

Интегральный робот

Слайд 44

Семантическое представление в интегральном роботе

Обработка информации человеческим мозгом

При всем многообразии внешних условий, в которых живет человек, существует лишь один доказанный путь информационного воздействия окружающей среды на его центральную нервную систему: внешняя информация поступает в мозг через органы чувств.

В органах чувств происходит перекодирование информации: специфическая энергия раздражителя преобразуется в нервные импульсы. Нервный импульс представляет собой электрохимический процесс, и нет оснований думать, что импульс, который передается в мозг по зрительному нерву, чем-то отличается от импульса, который идет по слуховому или осязательному путям. Импульсы одинаковы не только по своей физико-химической природе, но и по величине (амплитуде). Для передачи информации любой степени сложности из органов чувств в мозг используется различная частота импульсов. В терминах теории информации это означает, что в нервной системе используется импульсный код с частотной модуляцией.

Кроме частоты импульсов для передачи информации используется еще и топологическое представительство органов чувств в коре головного мозга: импульсы с периферии не просто направляются в мозг, но адресуются в его определенные участки, например, импульсы от органа зрения идут в затылочные доли, от органов слуха - в височные и т. д. Это позволяет от разных датчиков (органов чувств) передавать одинаковые сигналы (импульсы), а различие информации обеспечивается самим фактом передачи по различным каналам.

Импульсы, поступающие в мозг, подвергаются обработке - происходит их пространственная в временная суммация в высших отделах мозга. Это и есть физиологическая основа формирования образов и идей, являющихся отражением реального мира. Как же примирить это свойство с тем хорошо известным фактом, что один и тот же человек в разное время из одних и тех же посылок может делать иногда прямо противоположные выводы? Очевидно процесс обработки информации мозгом, будучи частью объективного процесса отражения, является в тоже время и глубоко субъективным процессом. Нам кажется, что одним из ключей к пониманию (а не только словесному признанию) этого диалектического противоречия может служить выдвинутая Н. М. Амосовым гипотеза о программах познавательной деятельности человека. Кроме чисто интеллектуальных программ познания мира существуют и эмоциональные программы, связанные с физиологическими центрами, регулирующими основные физиологические влечения и инстинкты человека, - голод, половое влечение, защитные реакции. Любая информация, воспринятая органами чувств (рецепторами) человека, передается в мозг и возбуждает эти эмоциональные центры - в большей или меньшей степени, подчас едва заметно. (Термин «центр» надо понимать не в анатомическом, а в функционально-динамическом смысле.) Это, так сказать, эмоциональный аккомпанемент, который сопровождает любую передачу информации в центральную нервную систему. Когда сигналы информации достигают высших отделов мозга, где происходит их пространственно-временная интеграция, то в тоже отделы параллельно с ними поступают импульсы от эмоциональных центров, несущие информацию об основных интересах и потребностях организма, сквозь призму которых преломляется внешняя информация.

Таким образом, обработка информации мозгом осуществляется как взаимодействие двух основных программ - интеллектуальной и эмоциональной. При таком подхода становится ясным, почему у разных людей (и у одного человека в разное время) одна и та же входная информация после переработки преобразуется в противоположные по содержанию информационные выходы: эмоциональная программа существенно влияет на полученные результаты.

Взаимодействие интеллектуальной и эмоциональной программ протекает далеко не просто. Промежуточные результаты обработки информации могут оказывать обратное влияние на развитие эмоций и видоизменять эмоциональные программы. А это в свою очередь сказывается па осуществлении интеллектуальных программ: взаимодействие по типу обратной связи.

Может произойти диссоциация, расхождение этих программ - потеря четкости их взаимодействия. Вероятно, такое расхождение лежит в основе некоторых психических расстройств. Возможны и преднамеренные волевые усилия с целью отрыва этих программ друг от друга и высвобождения интеллектуальной программы из-под влияния эмоций.

Представление о взаимодействии интеллектуальной и эмоциональной программ как физиологической основе познавательной деятельности человека заслуживает внимания прежде всего потому, что оно может оказаться плодотворным в области кибернетики, которая занимается моделированием психических функций человека.

В связи с этим возникает ряд интересных вопросов. Во-первых, нужно выяснить конкретный механизм взаимодействия обеих программ. Не менее важен вопрос о преобладающей роли той или иной программы у разных людей и в разных ситуациях. Впервые на это обстоятельство указал И. П. Павлов, выделив два основных типа высшей нервной деятельности человека - мыслительный и художественный:

«Жизнь отчетливо указывает на две категории людей: художников и мыслителей. Между ними резкая разница. Одни - художники во всех их родах: писателей, музыкантов, живописцев и т. д. - захватывают действительность целиком, сплошь, сполна, живую действительность, без всякого дробления, без всякого разъединения. Другие - мыслители - именно дробят ее и тем как бы умерщвляют ее, делая из нее какой-то временный скелет, и затем только постепенно как бы снова собирают ее части и стараются их таким образом оживить, что вполне им все-таки так и не удается».

Вот отрывок из романа Льва Толстого «Война и мир», описывающий чувства Андрея Волконского, приехавшего в австрийскую штаб-квартиру с донесением о первом успехе Кутузова против французов в неудачной кампании 1807 года:

«Флигель-адъютант своею изысканной учтивостью, казалось, хотел оградить себя от попыток фамильярность русского адъютанта. Радостное чувство князя Андрея значительно ослабело, когда он подходил к двери кабинета военного министра. Он почувствовал себя оскорбленным, и чувство оскорбления перешло в то же время незаметно для него самого в чувство презрения, ни на чем не основанного. Находчивый же ум в то же мгновение подсказал ему ту точку зрения, с которой он имел право презирать и адъютанта и военного министра».

Как видим, эмоциональная обработка информации «опережала» интеллектуальную. Обычно у человека результатом такай обработки является смутное предчувствие, безотчетная тревога, необъяснимое недоверие, как будто бы необоснованная антипатия и т. д. В этом отношении чрезвычайно показателен эпизод из романа Дж. Стейнбека «Зима тревоги нашей». Кассир банка Джой Морфи предчувствует, что готовится ограбление, и даже включил специальную сигнализацию. Никакой мистики в этом нет. Просто Итен Хоули всем своим поведением и тематикой разговоров (включая и смысл и интонация) наталкивал его на это, давая соответствующую информацию. Обработка ее не позволила кассиру точно сформулировать евои опасения, но у него появилось чувство тревоги, ожидание опасности, которое отразилось на его поведении. Предчувствие не было внушено ему свыше, а возникло как результат преимущественно эмоциональной обработки воспринятой информации.

Можно предположить, что у некоторых людей обработка информации, как правило, происходит со «смещением акцентов»: центр тяжести может смещаться в сторону обработки эмоционального компонента. Нам кажется, что такую схему можно прямо связать с тем, что принято именовать художественным восприятием действительности.

Это не значит, что «смещение акцентов» есть отклонение от нормы. С точки зрения художника, дело обстоит как раз наоборот: интеллектуальная обработка может казаться ему «смещением акцентов». На самом же деле это два варианта нормы, два крайних типа. Между ними находятся переходные, промежуточные варианты, к которым принадлежит большинство людей. Художественное познание мира не только эмоционально, но и интеллектуально.

Ведь мыслительный и художественный типы - это типы корковой деятельности.

О силе художественного постижения действительности писал более 100 лет назад Н. А. Добролюбов:

«В литературе, впрочем, явилось до сих пор несколько деятелей, которые стояли так высоко, что их не превзойдут ни практические деятели, ни люди чистой науки. Эти писатели были одарены так богато природою, что умели как бы по инстинкту приблизиться к естественным понятиям и стремлениям, которые еще только искали современные им философы с помощью строгой науки. Мало того: истины, которые философы только предугадывали в теории, гениальные писатели умели схватывать в жизни и изображать в действительности… Таков был Шекспир». Н. А. Добролюбов подчеркивает важную особенность художественного познания: оно позволяет получать результаты, еще недоступные научному анализу.

Разумеется, нельзя понимать дело так, что художественное познание мира может заменить науку. Но в тех областях, где научный аппарат познания пока далек от совершенства, искусство может опережать науку: «Интуиция является лишь сокращенным прыжком познания, прыжком, за которым наука со своими доказательствами может плестись столетиями». Вероятно, именно эту интуицию художника имел в виду Норберт Винер, когда писал о Киплинге: «При всей своей ограниченности он тем не менее обладал проницательностью поэта». Возможно что этот скачок в мышлении, «логический разрыв», связан с переходом от второсигнальных ассоциаций к образам первой сигнальной системы с последующим возвращением ко второй сигнальной системе.

Художественное познание оказывается порой безошибочно-точным. Это обстоятельство отметил Фридрих Энгельс в известном письме к Маргарите Гаркнесс: «Бальзак… в своей „Человеческой комедии“ дает нам самую замечательную реалистическую историю французского общества…, из которой я даже в смысле экономических деталей узнал больше…, чем из книг всех специалистов-историков, экономистов, статистиков этого периода, вместе взятых».

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности. Одним из следствий этой теории является так называемый «парадокс часов». Поясним сущность этого парадокса мысленным примером. Представим себе, что с Земли в сторону Альдебарана летит космический корабль со скоростью, близкой к скорости света. Расстояние до Альдебарана - примерно 50 световых лет. Дорога туда и обратно займет, следовательно, 100 лет, - по нашим земным часам. Но на ракете все процессы будут протекать медленнее, и космонавтам покажется, что путешествие продолжалось значительно меньше, скажем, 10 лет. Именно таковы будут показания хронометров космического корабля и темп старения его экипажа. Вернувшись на Землю, обитатели ракеты едва ли застанут в живых кого-либо из своих сверстников.

Этот «парадокс часов» сейчас известен каждому школьнику: о нем много написано и в научно-популярной и в фантастической литературе.

Нам казалось: мы кратко блуждали.

Нет, мы прожили долгие жизни…

Возвратились - и нас не узнали,

И не встретили в милой отчизне.

Каким образом удалось поэту предвосхитить одно из величайших открытий науки? Или это случайное совпадение?

В подтверждение высказанных предположений сошлемся на слова А. М. Горького - человека, сочетавшего громадный талант художника с энциклопедической образованностью. Вот что он писал о художественном познании действительности:

«Бальзак, один из величайших художников… наблюдая психологию людей, указал в одном из своих романов, что в организме человека, наверное, действуют какие-то мощные, не известные науке соки, которыми и объясняются различные психофизические свойства организма. Прошло несколько десятков лет, наука открыла в организме человека несколько ранее не известных желез, вырабатывающих эти соки, - „гормоны“ - и создала глубоко важное учение о „внутренней секреции“. Таких совпадений между творческой работой ученых и крупных литераторов - немало».

Число примеров можно еще увеличить. Но необходимо сделать несколько предостережений и оговорок. Во-первых, не всякий, кто берется за перо или кисть, может считаться художником. Где же критерий, кого можно считать художником, к чьим предостережениям нужно прислушиваться? Ведь художник не может строго и безупречно переводить свои прозрения на язык логической аргументации, его выводы приходится принимать, ограничиваясь художественным их обоснованием. Кому же верить? Этот вопрос пока остается без ответа; но для нас важно другое: мы хотим подчеркнуть объективность и действенность художественного познания, которое недостаточно изучалось в прошлом. На наш взгляд, оно заслуживает большего внимания со стороны философов, психологов и нейрофизиологов. Художественное познание меньше боится пробелов в поступающей информации. Оно оперирует с высшими ассоциациями, схватывая самые общие связи на вершине иерархической лестницы ассоциаций, а затем уже находит конкретное их выражение через «выразительную деталь». Это обстоятельство подметил еще Герман Гельмгольц. Он писал, что в некоторых случаях «суждение… истекает не из сознательного логического построения, хотя в сущности умственный процесс при этом тот же… …Этот последний род индукции, который не может быть приведен до совершенной формы логического заключения… играет в человеческой жизни весьма обширную роль… В противоположность логической индукции можно было бы этот род индукции назвать художественным».

Чтобы лучше понять общность и отличия научного и художественного мышления, надо сперва ответить на вопрос - а что такое мышление?

Философы утверждают, что мышление - это обобщенное отражение действительности человеческим мозгом.

Физиологи предпочитают другую формулировку - мышление есть психическое проявление высшей нервной деятельности.

Психиатры говорят, что мышление - это интеллект в действии. Пожалуй, наиболее удачным, следует признать функциональное определение: мышление есть процесс обработки информации с отбором ее и с повышением кода (то есть степени абстракции).

Мышление не всегда осознается; процессы обработки информации мозгом могут в определенные моменты протекать вне сознательного контроля. Это так называемое подсознательное мышление лежит в основе неосознанного опыта, который принято именовать интуицией. Любое событие, происходящее вовне и воспринятое человеком, отражается, то есть моделируется, в его мозгу в виде нейронной структуры - модели. Модель - это совокупность нервных клеток и их связей, образующих сравнительно устойчивую во времени группу. Формирование нейронной модели отвечает тому, что в логике и психологии называют представлением… Если создается модель, отражающая одно какое-то свойство, присущее многим объектам, - то это соответствует формированию понятия.

Последовательная активация моделей, движение возбуждения и переход его с модели на модель - это материальный базис процесса мышления.

Схематически можно представить себе каждую модель в трех основных состояниях: возбужденном, субвозбужденном и невозбужденном.

Модель не возбуждена - это значит, что активность ее (энергетический уровень) минимальна. Она находится в долговременной памяти, и лишь в самой незначительной степени взаимодействует с другими моделями.

Модель находится в состоянии субвозбуждения - это означает ее высокую готовность перейти в возбужденное состояние, а также более активное взаимодействие с другими моделями и текущим опытом. Из числа субвозбужденных моделей отбираются те, которые будут возбуждены в следующий момент времени.

«Субвозбуждение», или возбуждение модели на неполном энергетическом уровне, есть, по-видимому, материальный базис подсознания.

Возбужденных моделей значительно меньше, чем моделей субвозбужденных. Их энергетический уровень наиболее высок - это те модели, которые находятся в сфере сознания.

В сознании может проходить лишь одна нить ассоциаций, то есть лишь один поток информации. Ассоциативные связи в подсознании гораздо многообразнее, шире и богаче.

Переход модели из подсознания в сознание, то есть на более высокий уровень возбуждения, связан в первую очередь с эмоциональным подкреплением, которое в значительной мере предопределяет ход ассоциативного процесса.

Одна из особенностей художественного творчества - построение корковых моделей в условиях большого дефицита информации. Но и научное творчество связано с таким построением. По-видимому, это особенность любого творческого процесса. Разница в том, что интуитивный вывод ученого может быть впоследствии переведен на язык строгой логики (экспериментальное обоснование гипотез и теорий), а художественное прозрение, как правило, не переводится на язык логической аргументации. Поэтому для изучения процесса художественного творчества вдвойне важно знание законов подсознательного мышления. Эти законы объективны, и в принципе не должны отличаться от законов осознанного мышления. Но есть и специфика; мы укажем на три особенности подсознательного мышления.

1. Скорость обработки информации в подсознании намного ниже. Это утверждение не является очевидным, потому что повседневный опыт как будто бы противоречит ему. Подсознательные умозаключения кажутся иногда молниеносными. Но эта молниеносность относится не к скорости обработки информации, а к скорости перехода нейронной модели из подсознания в сферу сознания. Этот переход, действительно, осуществляется мгновенно. Но ему предшествует длительная и медленная обработка информации на подсознательном уровне, длящаяся иногда месяцы и годы.

2. B подсознании возможна одновременная обработка нескольких параллельных потоков информации. Это весьма существенное обстоятельство, ибо при этом значительно шире и разнообразнее круг возникающих ассоциаций и аналогий, которые могут стать толчком и источником новых неожиданных решений.

3. Подсознательное мышление более подвержено влиянию эмоций и чувств.

Теперь естественно задать вопрос. Если подсознание столь существенный элемент творческого процесса, то почему нейрофизиологи так мало изучают его? Причина прежде всего в том, что нет хороших методик, вернее, их мало.

Из существующих работ нужно упомянуть исследования школы Быкова по восприятию раздражений из собственных внутренних органов. В опытах удалось показать, что на неощущаемые допороговые раздражения из внутренних органов могут формироваться условные рефлексы. Предполагается, что эти раздражения доходят до коры, но энергетический уровень их низок, и они не превращаются в ощущения, а анализируются без участия сознания. Это допороговые импульсы. Их можно учесть количественно. Они хотя и слабы, но, постепенно накапливаясь, могут полностью подчинить себе поведение. Особенно ярко это проявляется при выключении внешних раздражителей (во сне, например, когда содержание сновидений в большой мере определяется импульсами из желудка, мочевого пузыря и т. д.).

Но физиологическая основа подсознательного не сводится к импульсам из внутренних органов - она сложнее и многообразнее. В подсознании взаимодействуют потоки внутренней и внешней информации. Исследование подсознательного восприятия внешней информации проводил Г. В. Гершуни. Он пользовался слуховыми раздражителями допороговой величины и вырабатывал условные рефлексы на них. Оказалось, что условные рефлексы могут формироваться на неощущаемый, «неслышимый» звук. Такой условный рефлекс Гершуни трактует как неосознанную психическую реакцию. Сам факт образования условных рефлексов на неощущаемые раздражения делает - в приложении к человеку - вполне реальным допущение о существовании интуитивного мышления, когда в сознании всплывает мысль, предварительно сложившаяся в подсознании.

Применялись и другие модификации этого метода - кратковременные экспозиции рисунков, вкрапление кинокадров, тематически не связанных с фильмом, и т. д. Опыты показали, что неосознанные раздражители могут воздействовать на поведение.

В последнее время появились сенсационные сообщения о гипнопедии. Анализ опубликованных результатов позволяет сделать предварительный вывод, что гипнопедия может стать инструментом исследования подсознания. Наконец, психоанализ Фрейда. В руках талантливого врача в клинике он дает подчас блестящие результаты. Но психоанализу не хватает критериев точности: толкования его слишком произвольны.

Существующие методики изучения подсознания недостаточны. Нужны новые идеи. Но важность проблемы заслуживает того, чтобы прилагать здесь самые энергичные усилия.

Для естественных наук характерно стремление найти упрощенную модель сложного явления, изучать ее свойства, а затем с оговорками, осторожно переносить свои находки на самое сложное явление. Где же искать модель творческого процесса? Мы остановили свой выбор на модели несколько, быть может, неожиданной: на создании остроты, ибо здесь тоже наблюдаются три основных признака творческого акта:

а) наличие предварительных знаний;

б) подсознательное ассоциирование далеких понятий;

в) критическая оценка полученного результата.

Как и любой творческий процесс, создание остроты связано с выходом за пределы формальной логики, с освобождением мысли от тесных рамок строгой дедукции.

Пробуждающим мотивом, движущей пружиной этой умственной работы служат человеческие чувства - также, впрочем, как и при решении любой задачи, да и вообще - без чувств не может быть никакого человеческого творчества. Взгляд на остроумие как подсознательный процесс, второму свойственны все особенности подсознания, впервые был высказан Фрейдом. Правда Фрейд избрал несколько необычный способ доказательства своей мысли. Он решил показать, что остроумие имеет сходство с мышлением в сновидениях. А поскольку подсознательный характер мышления в сновидениях совершенно очевиден, то тем самым доказывается подсознательный характер остроумия.

Фрейд выделяет следующие общие черты мышления в сновидениях и остроумия:

1. Лаконизм.

2. Сдвиг, то есть выбор средств выражения, достаточно далеких от тех, которым внутренняя цензура (воспитание) оказывает препятствие.

3. Непрямое изображение (намек).

4. Бессмыслица, то есть перевернутые причинно-следственные связи.

5. Регрессивный поворот от абстракций к наглядно-чувственным образам.

Доказательства эти кажутся несколько надуманными, хотя вывод Фрейда о связи остроумия с подсознательными процессами вполне правдоподобен.

Подход к изучению остроумия может быть с разных прицельных точек. Для врача-невропатолога вполне естественно и к проблеме остроумия подойти с врачебных позиций. В клинике нервных болезней часто приходится наблюдать «лобное остроумие», которому в книге посвящен специальный раздел. Почему при опухолях лобной доли мозга возникают столь резкие нарушения именно в этой области словесного поведения человека? Может быть, признать лобные доли центром остроумия? Но это несерьезно, Центра остроумия в мозгу нет, как нет и центров других высших психических функций. В чем же здесь дело?

Для ответа на вопрос, почему при лобных поражениях страдает остроумие, надо сперва разобраться - что такое остроумие? Любая сложная психическая функция являются иерархической организацией других, более простых но тоже далеко не элементарных функций. Значит, и остроумие как сложное психическое свойство включает в себя целый комплекс психических качеств. Во-первых, критичность. Не всякую остроту можно обнародовать - надо мгновенно оценить ее до произнесения вслух. Отбор требуется очень строгий. А при поражении лобных долей критичность вообще нарушается. Во-вторых, для остроумия необходима способность к избирательным ассоциациям, позволяющая ассоциировать далекие понятия. А при поражении лобных долей способность к избирательным ассоциациям утрачивается, и в «потоке сознания» преобладают, как правило, случайные ассоциации.

Таким образом, «лобное остроумие» - не таинственный признак поражения некоего фантастического центра, а один из результатов дезинтеграции высших психических функций. Эта же дезинтеграция приводит и к другим психопатологическим явлениям, вызывая более широкие изменения личности больного. А острота может в какой-то мере служить моделью, в которой эти изменения проявляются наиболее демонстративно.

Чтобы лучше понять механизм патологического остроумия, необходимо проанализировать «нормальное» остроумие. Но тут возникает вопрос - чем отличается остроумие от чувства юмора? Ведь многие люди не делают между ними различия. Анализ чувства юмора как эмоциональной реакции выдвигает еще один вопрос - что такое чувство? Поэтому главе об остроумии пришлось предпослать пространный раздел об эмоциях и чувствах.

Разбор «нормального» остроумия приведен главным образом на примерах из художественной литературы, потому что это материал апробированный. Рискованно брать для анализа шутки своих знакомых.

Есть в проблеме остроумия и кибернетическая сторона. Можно ли описать структуру остроты формальным языком, языком программы для вычислительной машины? Если ответить на этот вопрос утвердительно, то это означает признать возможность моделирования остроумия. Задача эта громадной трудности и потребует совместных длительных усилий врачей, психологов, программистов, математиков. Но в принципе такая задача представляется вполне разрешимой.

Из книги Кокология 2 автора Сайто Исаму

Кошка, говорящая человеческим языком Может, собака и вправду лучший друг человека, зато для кошки нет лучше друга, чем она сама. Кошек можно любить или ненавидеть (ваши чувства им совершенно до лампочки!), однако эти животные обитают рядом с человеком уже так давно, что

Из книги Когнитивная психотерапия расстройств личности автора Бек Аарон

Обработка информации и личность То, как люди перерабатывают данные о себе и других, зависит от их убеждений и других компонентов когнитивной организации. Когда имеется расстройство некоторого типа - симптом или синдром (Ось I) либо расстройство личности (Ось II),

Из книги Как привести дела в порядок [Искусство продуктивности без стресса] автора Аллен Дэвид

Из книги Предназначение Души. автора Ньютон Майкл

Обработка информации, полученной на собраниях Совета Старейших В какой-то момент гипнотического сеанса Субъект говорит мне, что его встреча с Советом закончилась и он готов покинуть это место и вернуться в свою группу. Это момент интенсивных раздумий, и мы вместе

Из книги Теории личности и личностный рост автора Фрейджер Роберт

Компьютерные модели и обработка информации человеком Сходство между компьютером и человеческим разумом настолько очевидно, что один можно рассматривать в качестве зеркального отражения другого. Но что является зеркалом, а что - отображаемым объектом? И все ли

Из книги Мозг, разум и поведение автора Блум Флойд Э

Из книги На ты с аутизмом автора Гринспен Стенли

Обработка слуховой информации, язык и речь Обработкой слуховой информации называется то, как мы воспринимаем информацию на слух и понимаем услышанное. Чтобы понимать, мы должны расшифровывать услышанное, т. е. различать звуки, например, высокого и низкого тембра и

Из книги Почему мы ошибаемся. Ловушки мышления в действии автора Халлинан Джозеф

Обработка визуально-пространственной информации В первые годы жизни дети учатся благодаря своим собственным действиям, на практике. Этот процесс начинается задолго до освоения речи, ведь для того, чтобы думать, не нужны слова. Визуально-пространственный мир первичен.

Из книги Что такое психология [в двух томах] автора Годфруа Жо

90 процентов ошибок вызваны человеческим фактором Без сомнения, так и есть. И мы с вами тоже жертвы подобных ошибок. Всем известно клише «Человеку свойственно ошибаться». В подавляющем большинстве случаев это утверждение совершенно справедливо. Когда происходит что-то

Из книги Психология. Люди, концепции, эксперименты автора Клейнман Пол

Часть III. Высшие функции и обработка информации ВведениеВ предыдущей части мы рассмотрели способы активации организма - как под действием сигналов из окружающего мира, так и благодаря определенному состоянию сознания и мотивации, в котором индивидуум находится в

Из книги СТАНОВЛЕНИЕ ЛИЧНОСТИ.ВЗГЛЯД НА ПСИХОТЕРАПИЮ автора Роджерс Карл Р.

Нисходящая обработка сенсорной информации В 1979 году психолог Ричард Грегори предположил, что восприятие носит конструктивный характер и что, глядя на что-нибудь, человек с помощью чувственного восприятия строит гипотезы относительно того, что видит, основываясь

Из книги Интеллект успеха автора Стернберг Роберт

Восходящая обработка сенсорной информации Не все психологи считают теорию нисходящей обработки сенсорной информации правильной. Так, психолог Джеймс Гибсон убежден в том, что даже сама идея проверки гипотезы в корне неверна; он утверждает, что процесс восприятия

Из книги Внутренний мир травмы. Архетипические защиты личностного духа автора Калшед Дональд

Одна из концепций управления человеческим поведением Ясно, что излагаемая мною точка зрения резко отличается от изложенного ранее общепринятого взгляда на отношение науки о поведении к управлению человеческим поведением. Чтобы сделать это отличие еще более резким, я

Из книги автора

Обработка информации и интеллект Интерес психологов к обработке информации связан с желанием понять процессы мышления, лежащие в основе интеллекта. В рамках таких исследований разум рассматривается в значительной степени как программное обеспечение компьютера,

Из книги автора

Переходные процессы между человеческим и божественным Однако исключительно персоналистическая психология не в состоянии передать подлинное таинство воплощения в сущем личностного духа вопреки травме, таинство, к которому имеют отношение в других случаях точные

Из книги автора

Радость и отношения между человеческим и божественным Беременность Психеи является еще одним признаком того, что действие травматической защиты, с которой начинается наша история, ослабевает. С рождением ребенка, которого назовут Радость, в симбиотическом «единении в