|
Скачать 2.02 Mb.
|
Научение с помощью мышления Научение путем инсайта Поступление Воспроизведение Рис. 12. Локализация центральных частей анализатора словесных сигналов в коре большого мозга человека |
Физиологические механизмы научения Генетическая основа процесса научения Научение представляет собой относительно стойкое изменение поведения, возникающее в результате приобретаемого опыта, или конечный результат опыта, образующий новую форму поведения, которая позволяет полнее приспосабливаться к условиям жизни. Врожденные формы поведения (рефлексы, инстинкты) определяются специфическими связями между сенсорными и эфферентными нейронами, которые образуются в процессе развития мозга в соответствии с генетической программой. Гены кодируют синтез белков, необходимый для сохранения, развития и регуляции переключений между нейронами, образующими рефлекторные дуги. Так, еще до рождения, к концу внутриутробного периода формируются механизмы пищеварительных, защитных и ориентировочных рефлексов, которые сохраняются на протяжении всей жизни живого организма, несмотря на естественную гибель отдельных нейронов и регулярное обновление белковых молекул в сохраняющихся клетках. К врожденным механизмам поведения, присущим каждому представителю вида, в результате индивидуального развития, приобретения жизненного опыта постепенно добавляются все новые формы взаимодействия с окружающим миром. Вновь приобретенные образцы поведения в дальнейшем сохраняются благодаря пластичности центральной нервной системы, то есть способности нервных элементов к перестройке своих функциональных свойств под влиянием внешних воздействий. В отличие от врожденных форм поведения, которые обеспечивают стабильный минимум поведенческих реакций, программы приобретаемых форм поведения мозг создает в соответствии с индивидуальным опытом, то есть в процессе непрерывного обучения. При этом молекулярно-генетические процессы, происходящие в синапсах во время научения, непосредственно связаны с характером конкретной деятельности человека. Формы научения Учеными выделено несколько подходов к классификации научения. В частности, все виды научения принято подразделять на две группы:
Наряду с данным подходом, предлагается все виды научения объединять в четыре основные группы преимущественно по критерию активности животного или человека в процессе научения:
- привыкание – угасание ориентировочной реакции. Если раздражитель многократно повторяется и не имеет особого значения для организма, то организм прекращает на него реагировать. Так, человек, живущий на шумной городской улице, привыкает и не замечает посторонних доносящихся шумов. Привыкание – это не только самая простая, но, как полагают ученые, и самая распространенная форма научения как у животных, так и у человека. Привыкание – это особый приспособительный нервный процесс, который не следует путать с адаптацией анализаторов (т.е. с снижением их чувствительности при непрерывной стимуляции). Согласно точки зрения Е.Н.Соколова, привыкание – это стимул-зависимое обучение, являющееся универсальной формой простейшего отрицательного условного рефлекса, в котором условным сигналом может быть любой раздражитель, а безусловным – биологическая безразличность. Подкреплением в данном случае выступает внутреннее состояние, соответствующее отсутствию раздражителя. Таким образом, привыкание формируется по механизму угасательного торможения условных рефлексов; - сенситизация – усиление реакции организма на повторяющийся стимул при условии, что он каждый раз вызывает неприятные ощущения. Например, капание воды из крана, непрекращающееся жужжание назойливой мухи постепенно становятся неприятными, непереносимыми. В данном случае научение носит негативный характер и выражается в соответствующих поведенческих реакциях типа стимул-ответ. В основе механизма данного вида научения лежит механизм синаптическиго облегчения. Длительность синаптического облегчения зависит от свойств синапса и характера раздражения. После одиночных стимулов она выражена слабо. По мере повторения стимулов повышается фоновая активность нейронов, что приводит к возбуждению в соответствующих нервных центрах; - импритинг – запечатление в памяти предметов, объектов окружающей действительности. Это особая форма неассоциативного научения, основанная на врожденной предрасположенности к определенным сочетаниям раздражителей и возникающих ответных реакций уже на ранних стадиях развития организма. Явление импритинга (как доказали ученые, в частности, исследования К.Лоренца) типично для выводковых птиц. Только что вылупившийся птенец будет осуществлять движение, перемещение в пространстве за любым двигающимся объектом, поскольку первым движущимся объектом в памяти птенца является его мать. Данная форма поведения переносится и на другие двигающиеся предметы или объекты. Различают несколько разновидностей импритинга: 1) запечатление образов и объектов (вид пищи), 2) усвоение поведенческих актов (повторение детьми действий взрослых), так называемое имитационное поведение, 3) реакция следования (примером здесь может быть появление у младенца комплекса оживления при виде близкого взрослого). Как полагают ученые, импритинг имеет определенное сходство с безусловным и условным рефлексами: а) подобно безусловным рефлексам эти реакции сохраняются, как правило, на протяжении всей жизни; б) реакции являются врожденными, однако для их проявления необходимы определенные условия. Вместе с тем импритинг имеет и определенные отличительные особенности относительно рефлексов: а) импритинг проявляется в определенные критические периоды (как правило, сразу после рождения): б) запечатление происходит очень быстро, иногда с первого раза; - классические условные рефлексы.
- метод проб и ошибок. Американский ученый Э.Торндайк проводил экспериментальные исследования с животными, помещая их в так называемую «проблемную клетку». Например, животное помещалось в клетку. Для того чтобы выйти из клетки и получить пищу, клетку необходимо было животному открыть (потянуть за шнурок, поднять лапой крючок и пр.). По мере повторения процедуры выхода из клетки (увеличения числа проб и ошибок) скорость выполнения задачи возрастала. Данные экспериментальные исследования были продолжены еще одним известным психологом Скиннером; - инструментальный условный рефлекс – научение действию с помощью вознаграждения (подкрепления). Например, животное по световому сигналу нажимает на рычаг и выключает электрический ток для того, чтобы избежать раздражения. Таким образом, животное научается использовать какой-либо инструмент (отсюда и название данного вида научения – инструментальное). Примером инструментального научения у человека является овладение речью в детском возрасте. Дети быстро научаются правильно говорить в том случае, если получают от родителей определенное подкрепление. В случае неправильного произнесения слова этого подкрепления не происходит, в результате слова постепенно исчезают из употребления.
- научение путем наблюдения, которое может происходить в результате простого подражания, а также в результате викарного научения, когда результат действия оценивается. Викарное научение свойственно только человеку. Особенно часто им пользуются маленькие дети; - научение как следствие психонервной деятельности. В 1935 г. появилась концепция И.С.Берштейна, согласно которой у высших позвоночных животных и у человека имеется особая форма деятельности мозга – психонервная деятельность (образная память). Ее сущность в том, что у животных может возникать определенный образ при однократном восприятии конкретных явлений окружающей действительности (пищи, врага и пр.), т.е. тех объектов внешней среды, которые имеют какую-либо связь с биологически важным состоянием животного. Данный тип поведения включает в себя информационный (образ) и мотивационно-эмоциональный компоненты. Животное может при определенных условиях приобретать целостный образ об окружающей среде. Таким образом, научение с помощью мышления осуществляется, во-первых, путем наблюдения, во-вторых, путем решения задачи в условиях, в которых организм оказывается впервые.
Необходимо отметить, что в конкретных ситуациях для достижения того или иного полезного приспособительного результата индивид чаще всего пользуется не одним, а сразу несколькими видами научения. Не случайно ученые говорят о том, что большинство форм научения являются сложными. Вопросы для самоконтроля:
2.4.Физиологические механизмы памяти Временная нервная связь, лежащая в основе образования условного рефлекса – лишь частный случай общебиологического свойства хранения воспринятой информации, которое в той или иной степени проявляется у всех живых существ, начиная с простейших. Временную связь ученым удалось выработать даже у растений (например, на базе суточного цикла складывания листьев у бобовых растений). В широком смысле свойство, обеспечивающее запечатлевание связей событий окружающего мира, что позволяет накапливать и использовать жизненный опыт, называется памятью. Память – способность организма приобретать, сохранять и воспроизводить в сознании информацию и навыки. Память как основа процессов обучения и мышления включает в себя четыре тесно связанных между собой процесса: запоминание, хранение, узнавание, воспроизведение. Как доказано исследованиями психофизиологов, в течение 60 лет активной творческой жизни и деятельности человек способен накопить огромное количество информации. Однако из всего объема информации он активно использует лишь только 5-10%. Этот факт указывает на значительную избыточность памяти и важность не только самих процессов памяти, но и процесса забывания информации. Не все, что воспринимается, переживается или делается человеком, сохраняется в его памяти. Значительная часть воспринятой информации со временем забывается. Забывание проявляется в невозможности узнать, припомнить что-либо. Причиной забывания могут стать разные факторы, связанные как с самим материалом, его восприятием, так и с отрицательными влияниями других раздражителей, действующих непосредственно вслед за заучиванием (феномен угнетения памяти). Процесс забывания зависит во многом от биологического значение воспринимаемой информации, вида и характера памяти. Однако необходимо отметить, что если бы наша память не «отбирала» информацию и не была способна к ее утрате, то человек был бы буквально затоплен ее потоком. Память, наряду с обучением, составляет основу адаптивного индивидуального поведения. В нейробиологической памяти выделяют генотипическую (врожденную) память, которая обусловливает сохранение инстинктов, а также элементарных форм научения, и фенотипическую память, мозговые механизмы которой обеспечивают обработку и хранение информации, приобретаемой животным организмом в процессе индивидуального развития. Также принято различать память по формам восприятия информации:
В раннем онтогенезе необходимо выделить также память импритинга. Механизмы импритинга связаны с активацией в нейронах мозга специфических ранних генов, функцией которых является перестройка работы генетического аппарата нервных клеток под влиянием запечатлеваемого воздействия. В основном запечатлеваются значимые подкрепляющие факторы. Физиологические механизмы памяти Образование памяти представляет собой ступенчатый процесс, начинающийся с поступления информации, закодированной и переработанной сенсорным системами. Новая информация в течение небольшого отрезка времени сохраняется в кратковременной памяти. Наличие кратковременной памяти было доказано в опытах немецкого психолога Г.Эббингауза, проводившего оценку эффективности воспроизведения человеком ряда случайных цифр, букв или каких-либо других символов. Как показало экспериментальное исследование Г.Эббингауза, емкость кратковременной памяти, как правило, незначительна (в среднем 5-9 элементов информации). Приблизительно 20-30 секунд мозг обрабатывает эту информацию, решая, насколько она важна и стоит ли сохранять ее в дальнейшем. Не случайно кратковременную память характеризуют как память, обеспечивающую удержание и воспроизведение оперативной информации. Основным свойством данной памяти является ее непродолжительность. Необходимо отметить, что единой теории механизма кратковременной памяти до настоящего времени не существует. Вместе с тем все ученые, изучающие физиологию и психофизиологию памяти, пришли к заключению о том, что в основе механизма кратковременной памяти лежит импульсная активность нейронов и, в частности, циркуляция возбуждения по замкнутым нейронным цепям. Процесс непродолжительной по времени циркуляции возбуждения в замкнутых цепях нейронов получил название реверберации. Потенциалы действия возвращаются к одним и тем же нейронам, сохраняя их возбужденное состояние в течение некоторого времени. При этом в возбужденных нейронах образуются ферменты, способствующие кратковременному сохранению активности клеток. Однако необходимо отметить, что в том случае, если процесс активации нервных клеток, то есть восприятие информации и попытка ее запомнить, сопровождается электрошоком, наркозом, контузией мозга, гипоксией (дефицит кислорода) и некоторыми другими процессами, происходит нарушение нервных связей и информация утрачивается. Повторное поступление одной и той же информации повышает вероятность ее преобразования в долговременную память, емкость которой практически не ограничена, а длительность хранения информации может варьироваться от нескольких минут до десятилетий. Основой данного вида памяти являются кардинальные структурные изменения в нейронах, что и обеспечивает длительность хранения информации. Многократное повторяющееся действие раздражителей активирует одни и те же синапсы, что повышает эффективность их последующей деятельности. Стойкое изменение эффективности синаптической передачи означает консолидацию (от лат. consolidatio – укрепление) следов памяти и лежит в основе долговременной памяти. Важную роль в консолидации памяти играют нейропептиды, которые находятся в пресинаптических терминалях в качестве сопутствующего медиатора. Таким образом, ступенчатый процесс образования памяти схематично можно представить следующим образом: ^ � информации информации → Кратковременная → Долговременная → память память ↕ ↕ Регистрация и извлечение информации Необходимо также отметить, что в результате активации определенных геномов, а также синтеза специфических белков в процессе неоднократного восприятия одной и той же информации формируется структурно-функциональное объединение нейронов различных структур мозга, представляющее собой энграмму памяти. Энграмма – это ансамбль нейронных и глиальных элементов, объединенных синаптическими механизмами. Определенные, идентичные по молекулярные свойствам белковые молекулы могут встраиваться в специальные области мембран нейронов, что увеличивает чувствительность нейронов к приему той информации, которая первично вызвала активацию этих белков. По мнению А.С.Батуева, именно изменение белкового метаболизма нейронов является решающим звеном в сложнейшем процессе формирования и закрепления следов памяти. Роль отдельных структур мозга в формировании памяти Как показали результаты многочисленных исследований, запоминание информации осуществляется с помощью различных структур мозга, включающих в себя два уровня: 1) неспецифический (общемозговой) – стволовая ретикулярная формация, гипоталамус, ассоциативный таламус, гиппокамп и лобная кора; 2) модально-специфический (региональный) – различные отделы новой коры, больших полушарий (за исключением лобной коры). Учеными установлено, что основным субстратом модуляции памяти является мозговая кора. Разрушение отдельных структур мозговой коры может вызвать расстройство памяти за счет нарушения разных ее процессов: запоминания, сохранения или воспроизведения информации. Какова роль различных структур мозга в формировании памяти? Височная кора. Участвует в запечатлении и хранении образной информации. Гиппокамп. Выступает первым пунктом конвергенции условных и безусловных стимулов. При этом мотивационной возбуждение гипоталамуса сопоставляется с информацией, поступающей из внешней среды через перегородку. Гиппокамп, с одной стороны, играет роль селективного входного фильтра, выделяя насущные стимулы, подлежащие хранению в долговременной памяти, и устраняя реакции на посторонние для данного момента стимулы. С другой стороны, гиппокамп извлекает из памяти следы под влиянием мотивационного возбуждения. Таким образом, гиппокамп участвует в фиксации и извлечении информации из памяти. Ретикулярная формация. Оказывает активирующее влияние на структуры, участвующие в фиксации и воспроизведении следов памяти (энграммы), а также непосредственно включается в процессы формирования энграмм. Таламокортикальная система. Способствует организации кратковременной памяти. При нарушении дорсомедиального и вентрального ядер таламической области затрудняются усвоение нового материала, а также сохранение ранее заученной информации. Влияние данных ядер связано с ослаблением их активации на лобные отделы коры. Усиление активности таламокортикальной системы (например, посредством фармакологических препаратов) сопровождается улучшением кратковременной памяти (например, возрастает объем непосредственно воспринимаемого материала после его предъявления в быстром темпе). Лобная кора. В лобную кору основная информация поступает по двум путям: от сенсорных проекционных зон и через ассоциативные ядра таламуса. Оба потока информации служат основой для специфической и интегративной деятельности лобных долей. Именно здесь формируются общие программы поведения и команды для ближайшей подкорки. При нарушении лобных долей отмечаются затруднения в организации действий, отвлекаемость, склонность к повторным стереотипным реакциям на раздражители. Нарушения памяти Полная или частичная утрата памяти обозначается термином амнезия (от греч. mnesis – воспоминание; «а» – приставка, обозначающая отрицание). Различают ретроградную амнезию, при которой нарушается память о событиях, предшествовавших какому-либо воздействию, и антероградную амнезию, когда страдает память о событиях, происходящих после того или иного воздействия. Амнезия может возникнуть при заболеваниях мозга, отравлениях или в результате травматических повреждений. Так, тупой удар по лобной или затылочной области вызывает смещение мозга внутри полости черепа (сотрясение мозга), что может привести к потере сознания, длящейся от нескольких секунд до нескольких минут, и последующей утрате памяти о событиях, происходивших до получения травмы. При легких травмах забываются только непосредственно предшествовавшие повреждению эпизоды, а при тяжелых ретроградная амнезия может распространяться на события недельной и большей давности. Нарушения памяти также типичны для болезни Альцгеймера, которая поражает около 5% людей, старше 65 лет. Люди склонны к потере памяти (кратковременной иди долговременной, частичной или полной). Связано это с тем, что в силу возрастных физиологических изменений в нейронах коры больших полушарий и промежуточного мозга происходят дегенеративные изменения: из пучков утолщенных аксонов и дендритов образуются кольцеобразные бляшки, которые носят название нейритических и которые поражают мелкие артерии мозга. Отсутствие питания участков мозга приводит к их отмиранию, и, как следствие, утрате памяти. Вопросы для самоконтроля:
2.5. Физиологические основы мышления и сознания Мышление – высшая ступень человеческого познания, процесс отражения в мозге окружающего реального мира, основанный на двух принципиально различных психофизиологических механизмах: образования и непрерывного пополнения запаса понятий, представлений и вывода новых суждений и умозаключений. Мышление позволяет получить знания о таких объектах, свойствах и отношениях окружающего мира, которые не могут быть непосредственно восприняты при помощи органов чувств (первой сигнальной системы). Именно поэтому большое значение для результативности мыслительной деятельности имеет усвоение понятий, то есть, символически обобщенных представлений предметов, событий или людей, у которых есть общие характеристики (признаки). Таким образом, мышление основано на приобретенных ранее знаниях, которые используются в форме психических представлений об окружающем мире и о собственном существовании в этом мире. Также необходимо отметить, что мышление не может существовать отдельно от других видов когнитивной деятельности мозга: восприятия, памяти, эмоций и речи. Процесс мышления включает в себя решение задач, которые формулируются с учетом намеченной цели и текущей ситуации. Решение мыслительной задачи осуществляется ступенчато и включает в себя несколько этапов:
Необходимо отметить, что ступенчатая переработка информации требует поэтапного вовлечения в этот процесс структурных образований мозга. Нейрофизиологические основы мышления Основой любого мыслительного процесса является сопоставление текущей сенсорной информации со следами памяти о прошлом сенсорном опыте и его эмоциональной оценкой. Это сопоставление происходит в результате взаимодействия проекционных областей коры, где и осуществляется переработка сенсорной информации, височной коры и гиппокампа и лимбической системы мозга, которые обеспечивают эмоциональную окрашенность переживаемых событий следов памяти об этих событиях, и ассоциативных областей коры, интегрирующих (объединяющих) эти процессы. Особая роль в процессе мышления принадлежит лобным областям коры, ответственным за сохранение в оперативной памяти мыслительных операций и прогнозирование их результата. Образное мышление обеспечивается в первую очередь активностью правого полушария, создающего синтетическое представление об объектах окружающего мира и способствующего интуитивному принятию решений. В абстрактном мышлении наряду с вышеназванными структурами большое значение приобретают речевые структуры левого полушария мозга, которые продуцируют речь и обеспечивают ее понимание. Именно левое полушарие обеспечивает смысловое восприятие речи и письма, а также арифметические операции. Оно сохраняет в виде энграмм памяти словарный запас, используемый по мере необходимости в ходе мыслительных операций, создании гипотез и интерпретации происходящих событий. Учеными установлено, что чем сложнее и необычнее мыслительная операция, тем сильнее активируется левое полушарие. Интегративная деятельность мозга обеспечивается динамическим взаимодействием полушарий. При повреждении левого полушария у больного нарушается вербальное (речевое) мышление и снижается речевая активность. Возможно непроизвольное возникновение мыслей, не связанных с текущей мыслительной деятельностью и мешающих ей. Про правосторонних повреждениях нарушается конкретное образное мышление. Роль второй сигнальной системы в обеспечении мыслительной деятельности человека Мыслительная деятельность неразрывно связана с аналитико-синтетической деятельностью, с практически непрекращающимися процессами анализа и синтеза тех непосредственно воспринимаемых сигналов, поступающих из внешнего мира, приходящих от зрительных, слуховых и других рецепторов организма и составляющих первую сигнальную систему. Первая сигнальная система присуща как человеку, так и животным. Вместе с тем у человека в процессе активной трудовой деятельности и социокультурного развития появилась, развилась и усовершенствовалась вторая сигнальная система, связанная со словесными сигналами, то есть, с речью. Данная система сигнализации состоит в восприятии слов – слышимых, произносимых (как вслух, так и про себя) и видимых (при чтении). Способность понимать, а потом и произносить слова развивается у ребенка в результате ассоциации определенных звуков (слов) со зрительными, тактильными и другими впечатлениями о внешнем мире. Учение о высшей нервной деятельности позволило раскрыть физиологические закономерности функционирования второй сигнальной системы. При этом учеными установлено, что основные законы функционирования являются общими для первой и второй сигнальных систем. У детей после образования условного рефлекса на какой-либо звуковой или световой сигнал слова «звонок» или «красный цвет» вызывает сразу, без предварительного сочетания с безусловным раздражителем условный рефлекс. Более того условнорефлекторный ответ возникает, если сам испытуемый произносит это слово вслух или мысленно. Механизм подобных условнорефлекторных реакций связан с тем, что в процессе обучения речи возникают прочные связи между корковыми образованиями, воспринимающими сигналы от различных предметов, и центрами речи, воспринимающими словесные обозначения предметов. Таким образом, центры речи включаются в образование временных связей в коре мозга человека. Данное явление было названо элективной иррадиацией, заключающейся в том, что возбуждение из областей мозга, воспринимающих сигналы первой сигнальной системы, передаются в области, воспринимающие слова, и обратно. Элективная иррадиация является базовым физиологическим принципом, проявляющимся в деятельности второй сигнальной системы и характеризующим ее соотношение с первой. Учеными установлено, что слово воспринимается человеком не просто как отдельный звук или сумма звуков (т.е. звуковой раздражитель), а как определенное понятие и таким образом усваивается его смысловое значение. Кроме того, доказано, что первая и вторая сигнальные системы неотделимы друг от друга. У человека все восприятия, представления, ощущения обозначаются словом. Из этого следует, что возбуждения первой сигнальной системы, вызываемые конкретными сигналами от предметов и явлений окружающей действительности, передаются во вторую сигнальную систему. Обособленное функционирование первой сигнальной системы без участия второй (за исключением патологии) возможно только у ребенка до овладения им речью. Существуют различные способы отражения мыслящим мозгом окружающей действительности. Самым простым является конкретно-чувственное отражение, которое проявляется ощущениями, восприятиями, представлениями. Более сложной формой отражения является абстрактно-обобщенное отражение, проявляющееся в логическом мышлении – в понятиях, суждениях, умозаключениях, возникающих на основе абстрагирующей работы человеческого мозга. Способность мыслить путем абстрактных (отвлеченных) понятий, выражаемых словами, задуманными, произнесенными или написанными (за что и отвечает вторая сигнальная система), сделало возможным возникновение абстрактно-обобщенного отражения окружающего мира, которое дает человеку огромные преимущества в познании и использовании явлений природы и является основным отличием его психики от примитивной психики животных. Значение различных зон коры мозга в деятельности второй сигнальной системы Функции речи осуществляются следующими структурами мозга (рис.12). Двигательный центр речи. Обеспечивает устную речь. Известен как центр Брока. Расположен у основания нижней фронтальной извилины. При повреждении этого участка мозга наблюдаются расстройства двигательных реакций, обеспечивающих устную речь. Акустический центр речи (центр Вернике). Находится в области задней трети верхней височной извилины и в прилегающей части – надкраевой извилине. Повреждение этих областей приводит к потере способности понимать смысл услышанных слов. Оптический центр речи. Расположен в угловой извилине. Поражение этого участка мозга лишает возможности узнавать написанное. Учеными установлено, что левое полушарие ответственно за развитие отвлеченного логического мышления, связанного с преимущественной обработкой информации на уровне второй сигнальной системы. Правое полушарие обеспечивает восприятие и переработку информации преимущественно на уровне первой сигнальной системы. Однако несмотря на указанную левополушарность локализации центров речи в структурах коры большого мозга, результаты клинических исследований показали, что нарушения функций второй сигнальной системы могут наблюдаться и при поражении других структур коры и подкорковых образований. Базируясь на данных клинических исследований, ученые пришли к выводу о том, что функционирование второй сигнальной системы определяется работой целостного мозга. ^ 1 – центр Брока; 2 – центр артикуляции речи; 3 – центра контроля движения руки при письме; 4 – центр анализа звуков речи; 5 – центр Вернике; 6 – центр письма словесных сигналов; 7 – центр зрительного анализатора ![]() Среди наиболее распространенных нарушений функции второй сигнальной системы являются следующие. |