Реферат : Концепция материальности сознания

Материальная основа высшей нервной деятельности

Нервная система — совокупность структур в организме животных и человека, объединяющая деятельность всех органов и систем и обеспечивающая функционирование организма как единого целого в его постоянном взаимодействии с внешней средой. Нервная система воспринимает внешние и внутренние раздражения, анализирует эту информацию, отбирает и перерабатывает её и в соответствии с этим регулирует и координирует функции организма. Нервная система образована, главным образом, нервной тканью, основной элемент которой — нервная клетка с отростками, обладающая высокой возбудимостью и способностью к быстрому проведению возбуждения. Эволюция нервной системы, претерпеваемая ею в ходе филогенеза, отличается большой сложностью. У простейших — одноклеточных организмов — нервная система отсутствует, но у некоторых инфузорий имеется внутриклеточная сеточка, выполняющая функцию проведения возбуждения к другим элементам клетки. В процессе дальнейшей эволюции строение нервная система усложняется. У свободно живущих кишечнополостных происходит образование и погружение в глубь тела скоплений нервных клеток — нервных узлов (ганглиев), — связи между которыми устанавливаются

[/sms]

преимущественно при помощи длинных отростков (нервных волокон, нервов). Появление такого диффузно-узлового типа строения сопровождается развитием специализированных воспринимающих нервных структур (рецепторов), дифференцирующихся в соответствии с воспринимаемым ими видом энергии. Проведение возбуждения становится направленным. У позвоночных животных тип строения нервной системы резко отличается от узлового типа, обычно присущего беспозвоночным. Центральная нервная система (ЦНС) представлена нервной трубкой, расположенной на спинной стороне тела, и состоит из спинного и головного мозга. В эмбриональном развитии позвоночных нервная система образуется из наружного зародышевого листка — эктодермы (сначала в виде нервной пластинки, сворачивающейся в желобок, а затем превращающейся в нервную трубку). Зачаточные эктодермальные клетки дифференцируются на нейробласты (клетки, дающие начало нейронам) и спонгиобласты (образующие клетки нейроглии). Из эктодермальных клеток, путём их миграции, формируются и периферические узлы, а совокупность отростков некоторых нейробластов образует черепно-мозговые и спинномозговые нервы, относимые к периферической нервной системе.

Как спинной, так и головной мозг позвоночных покрыт рядом оболочек и заключён в костные покровы — череп и позвоночник. В процессе эволюции происходит дальнейшее усложнение структуры нервной системы и усовершенствование всех форм её взаимодействия с внешней средой; при этом всё большее значение приобретают прогрессирующие в своём развитии передние отделы головного мозга. У рыб передний мозг почти не дифференцирован, но у них хорошо развиты задний, а также средний мозг; наибольшего развития у рыб достигает мозжечок. У земноводных и пресмыкающихся задний мозг занимает относительно меньший объём, чем у рыб, мозжечок же уступает в развитии среднему мозгу, который делится на 2 части, образуя двухолмие. Усложняется структурно и функционально передний мозговой пузырь, он дифференцируется на промежуточный мозг и 2 полушария с развитой нервной тканью, образующей т. н. первичную кору мозга. Передний мозг, первоначально связанный лишь с обонянием, затем приобретает и более сложные функции. Несколько обособленное место в эволюционном ряду занимают птицы, у которых доминируют структуры т. н. мозгового ствола, т. е. средний мозг и только те части переднего мозга, которые расположены в глубине полушарий (базальные ганглии, промежуточный мозг); сильно развит у птиц и мозжечок; кора головного мозга дифференцирована слабо.

Высшего развития нервная система достигает у млекопитающих. Головной конец нервной трубки в эмбриогенезе делится у них на 5 пузырей: передний — даёт начало большим полушариям и промежуточному мозгу, средний — среднему мозгу, задний — делится на собственно задний (варолиев мост и мозжечок) и продолговатый мозг. Кора больших полушарий головного мозга образует многочисленные борозды и извилины. Первичная полость нервной трубки превращается в желудочки мозга и спинномозговой канал. Нейронная организация мозга крайне усложняется. Развитие и дифференциация структур нервной системы у высокоорганизованных животных обусловили её разделение на соматическую и вегетативную нервную систему. Особенность строения вегетативной нервной системы та, что её волокна, отходящие от ЦНС, не доходят непосредственно до эффектора, а сначала вступают в периферические ганглии, где оканчиваются на клетках, отдающих аксоны уже непосредственно на иннервируемый орган.

В зависимости от того, где расположены ганглии вегетативной нервной системы и некоторых её функциональных особенностей, вегетативную нервную систему делят на 2 части: парасимпатическую и симпатическую. Кроме нервных клеток, в структуру нервной системы входят глиальные клетки. Нейроны являются в известной мере самостоятельными единицами — их протоплазма не переходит из одного нейрона в другой. Взаимодействие между нейронами осуществляется благодаря контактам между ними. В области контакта между окончанием одного нейрона и поверхностью другого в большинстве случаев сохраняется особое пространство — синаптическая щель — шириной в несколько сот аксон.

Основные функции нейронов: восприятие раздражении, их переработка, передача этой информации и формирование ответной реакции. В зависимости от типа и хода нервных отростков (волокон), а также их функций нейроны подразделяют на:

рецепторные (афферентные), волокна которых проводят нервные импульсы от рецепторов в ЦНС; тела их находятся в спинальных ганглиях или ганглиях черепно-мозговых нервов;

двигательные (эфферентные), связывающие ЦНС с эффекторами; тела и дендриты их находятся в ЦНС, а аксоны выходят за её пределы (за исключением эфферентных нейронов вегетативной нервной системы, тела которых расположены в периферических ганглиях);

вставочные (ассоциативные) нейроны, служащие связующими звеньями между афферентными и эфферентными нейронами; тыла и отростки их расположены в ЦНС.
Деятельность нервной системы основывается на двух процессах: возбуждении и торможении. Возбуждение может быть распространяющимся или местным — не распространяющимся, стационарным (последнее открыто Н. Е. Введенским в 1901) Торможение — процесс, тесно связанный с возбуждением и внешне выражающийся в снижении возбудимости клеток. Одна из характерных черт тормозного процесса — отсутствие способности к активному распространению по нервным структурам (явление торможения в нервных центрах впервые было установлено И. М. Сеченовым в 1863).

Клеточные механизмы возбуждения и торможения подробно изучены. Тело и отростки нервной клетки покрыты мембраной, постоянно несущей на себе разность потенциалов (т. н. мембранный потенциал). Раздражение расположенных на периферии чувствительных окончаний афферентного нейрона преобразуется в изменение этой разности потенциалов. Возникающий вследствие этого нервный импульс распространяется по нервному волокну и достигает его пресинаптического окончания, где вызывает выделение в синаптическую щель высокоактивного химического вещества — медиатора. Под влиянием последнего в постсинаптической мембране, чувствительной к действию медиатора, происходит молекулярная реорганизация поверхности. В результате постсинаптическая мембрана начинает пропускать ионы и деполяризуется, вследствие чего на ней возникает электрическая реакция в виде местного возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП), вновь генерирующего распространяющийся импульс.

Нервные импульсы, возникающие при возбуждении особых тормозящих нейронов, вызывают гиперполяризацию постсинаптической мембраны и, соответственно, тормозящий постсинаптический потенциал (ТПСГТ). Помимо этого, установлен и другой вид торможения, формирующийся в пресинаптической структуре, — пресинаптическое торможение, обусловливающее длительное снижение эффективности синаптической передачи.

В основе деятельности нервной системы лежит рефлекс, т. е. реакция организма на раздражения рецепторов, осуществляемая при посредстве нервной систем. Термин "рефлекс" был впервые введён в зарождавшуюся физиологию Р. Декартом в 1649, хотя конкретных представлений о том, как осуществляется рефлекторная деятельность, в то время ещё не было.

Все рефлекторные процессы связаны с распространением возбуждения по определённым нервным структурам — рефлекторным дугам. Основные элементы рефлекторной дуги:

рецепторы;

центростремительный (афферентный) нервный путь;

внутрицентральные структуры различной сложности;

центробежный (эфферентный) нервный путь;

исполнительный орган (эффектор).
Различные группы рецепторов возбуждаются раздражителями разной модальности (т. е. качественной специфичности) и воспринимают раздражения, исходящие как из внешней среды (экстерорецепторы — органы зрения, слуха, обоняния и др.), так и из внутренней среды организма (интерорецепторы, возбуждающиеся при механических,. химических, температурных и др. раздражениях внутри органов, мышц и др.). Нервные сигналы, несущие в ЦНС информацию от рецепторов по нервным волокнам, лишены модальности, и обычно передаются в виде серии однородных импульсов. Информация о различных характеристиках раздражений кодируется изменениями частоты импульсов, а также приуроченностью нервной импульсации к определённым волокнам (т. н. пространственно-временное кодирование).

Совокупность рецепторов данной области тела животного или человека, раздражение которых вызывает определённый тип рефлекторной реакции, называют рецептивным полем рефлекса. Такие поля могут накладываться друг на друга.

Совокупность нервных образований, сосредоточенных в ЦНС и ответственных за осуществление данного рефлекторного акта, обозначают термином "нервный центр". На отдельном нейроне в нервной системе может сходиться огромное число окончаний волокон, несущих импульсы от других нервных клеток. В каждый данный момент в результате сложной синаптической переработки этого потока импульсов обеспечивается дальнейшее проведение лишь одного, определённого сигнала — принцип конвергенции, лежащий в основе деятельности всех уровней нервной системы ("принцип конечного общего пути" Шеррингтона, получивший развитие в трудах Ухтомского и др.).

Пространственно-временная суммация синаптических процессов служит основой для различных форм избирательного функционального объединения нервных клеток, лежащего в основе анализа поступающей в нервной системы информации и выработки затем команд для выполнения различных ответных реакций организма. Такие команды, как и афферентные сигналы, передаются от одной клетки к другой и от ЦНС к исполнительным органам в виде последовательностей нервных импульсов, возникающих в клетке в том случае, когда суммирующиеся возбуждающие и тормозящие синаптические процессы достигают определённого (критического для данной клетки) уровня — порога возбуждения.

Несмотря на наследственно закреплённый характер связей в основных рефлекторных дугах, характер рефлекторной реакции может в значительной степени изменяться в зависимости от состояния центральных образований, через которые они осуществляются. Так, резкое повышение или понижение возбудимости центральных структур рефлекторной дуги может не только количественно изменить реакцию, но и привести к определённым качественным изменениям в характере рефлекса. Примером такого изменения может служить явление доминанты.

Большое значение для нормального протекания рефлекторной деятельности имеет механизм т. н. обратной афферентации — информации о результате выполнения данной рефлекторной реакции, поступающей по афферентным путям от исполнительных органов. На основании этих сведений в случае, если результат неудовлетворителен, в сформировавшейся функциональной системе могут происходить перестройки деятельности отдельных элементов до тех пор, пока результат не станет соответствовать уровню, необходимому для организма (П. К. Анохин, 1935).

Всю совокупность рефлекторных реакций организма делят на две основные группы: безусловные рефлексы — врождённые, осуществляемые по наследственно закреплённым нервным путям, и условные рефлексы, приобретённые в течение индивидуальной жизни организма путём образования в ЦНС временных связей. Способность образования таких связей присуща лишь высшему для данного вида животных отделу нервной системы (для млекопитающих и человека — это кора головного мозга). Образование условнорефлекторных связей позволяет организму наиболее совершенно и тонко приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям существования.

Условные рефлексы были открыты и изучены И. П. Павловым в кон. 19 – нач. 20 вв. Исследование условно-рефлекторной деятельности животных и человека привело его к созданию учения о высшей нервной деятельности (ВНД) и анализаторах. Каждый анализатор состоит из воспринимающей части — рецептора, проводящих путей и анализирующих структур ЦНС, обязательно включающих её высший отдел. Кора головного мозга у высших животных — совокупность корковых концов анализаторов; она осуществляет высшие формы анализаторной и интегративной деятельности, обеспечивая совершеннейшие и тончайшие формы взаимодействия организма с внешней средой.

Нервная система обладает способностью не только немедленно перерабатывать поступающую в неё информацию при помощи механизма взаимодействующих синаптических процессов, но и хранить следы прошлой активности (механизмы памяти). Клеточные механизмы сохранения в высших отделах нервной системы длительных следов нервных процессов, лежащие в основе памяти, интенсивно изучаются.

Наряду с перечисленными выше функциями, нервная система осуществляет также регулирующие влияния на обменные процессы в тканях — адаптационно-трофическую функцию (И. П. Павлов, Л. А. Орбели, А. В. Тонких и др.). При перерезке или повреждении нервных волокон свойства иннервируемых ими клеток изменяются (это касается как физико-химических свойств поверхностной мембраны, так и биохимических процессов в протоплазме), что, в свою очередь, сопровождается глубокими нарушениями в состоянии органов и тканей (напр., трофическими язвами). Если иннервация восстанавливается (в связи с регенерацией нервных волокон), то указанные нарушения могут исчезнуть. Изучением строения, функций и развития нервной системы у человека занимается неврология.

Физиология восприятия

Восприятие — сложная система процессов приёма и преобразования информации, обеспечивающая организму отражение объективной реальности и ориентировку в окружающем мире. Восприятие вместе с ощущением выступает как отправной пункт процесса познания, доставляющий ему исходный чувственный материал. Будучи необходимым условием процесса познания, восприятие в этом процессе всегда, так или иначе, опосредуется деятельностью мышления и проверяется практикой. Вне такого опосредования и проверки восприятия может выступать источником как истинного знания, так и заблуждения, иллюзии.

К числу процессов восприятия относятся:

обнаружение объекта в воспринимаемом поле;

различение отдельных признаков в объекте;

выделение в объекте информативного содержания, адекватного цели действия;

ознакомление с выделенным содержанием и формирование образа (или "оперативной единицы" восприятия).
Большой вклад в развитие науки о восприятии внесли философы, астрономы, физики, художники — Аристотель, Демокрит, И. Кеплер, Леонардо да Винчи, М. В. Ломоносов, и др. Внимание психологов и физиологов долгое время было сосредоточено на изучении сенсорных (чувственных) эффектов, возникающих под влиянием тех или иных объективных воздействий, в то время как самый процесс восприятия оставался за пределами исследования. Методология такого подхода опиралась на сенсуализм в теории познания, особенно развитый Дж. Локком и французскими материалистами (П. Кабанис и Э. Кондильяк).

В психологии этот подход получил наиболее ясное выражение в концепции восприятия, согласно которой сенсорный образ возникает в результате воздействия внешних агентов на воспринимающие органы чувств пассивно созерцающего субъекта. Ограниченность такого подхода — игнорирование деятельности субъекта, исследование лишь результатов процесса восприятия, представление о корковом звене анализаторов как о субстрате сенсорных процессов, месте, где якобы происходит преобразование нервных процессов в идеальные психические образы, — практически затрудняла разработку способов управления процессами восприятия в целях его совершенствования и развития, а теоретически вела либо к различным субъективно-идеалистическим теориям, либо к отказу от естественнонаучного объяснения восприятия.

Решающий шаг в преодолении пассивной "рецепторной" концепции был сделан советскими психологами, которые, исходя из методологии диалектического материализма и сеченовского понимания рефлекторной природы сенсорных процессов, рассматривают восприятие как своеобразное действие, направленное на обследование воспринимаемого объекта и на создание его копии, его подобия. В 60-х гг. 20 в. исследования восприятия ведутся представителями различных специальностей на различных уровнях процессов приёма и переработки информации. На уровне входа воспринимающих систем (сетчатка глаза, кортиев орган уха и т. д.) исследуются анатомо-морфологические, биофизические, электрофизиологические особенности деятельности рецепторов. Восприятие изучается также на нейронном, психофизиологическом, психологическом, социально-психологическом уровнях. В кибернетике и бионике ведутся многочисленные исследования по созданию технических устройств, имитирующих работу органов чувств. Результаты разнообразных исследований восприятия публикуются в десятках журналов, посвящённых преимущественно проблемам восприятия.

Следует, однако, подчеркнуть, что до настоящего времени не удалось построить единую теорию восприятия, которая интегрировала бы результаты многочисленных исследований. С большими трудностями сталкиваются попытки моделирования таких свойств восприятия, как осмысленность, предметность, константность и др. Согласно современным представлениям, совокупность процессов восприятия обеспечивает субъективное, пристрастное и вместе с тем адекватное отражение объективной реальности. Адекватность образа восприятия (его соответствие действительности) достигается благодаря тому, что при его формировании происходит уподобление (А. Н. Леонтьев), т. е. подстраивание воспринимающих систем к свойствам воздействия: в движении руки, ощупывающей предмет, в движении глаза, прослеживающего видимый контур, в движениях гортани, воспроизводящих слышимый звук, и т. д. — во всех этих случаях создаётся копия, сопоставимая с оригиналом. Сигналы рассогласования, поступая в нервную систему, выполняют корректирующую функцию по отношению к формирующемуся образу и соответственно к практическим действиям, реализующимся на основе этого образа. Следовательно, восприятие представляет собой своеобразный саморегулирующийся процесс, обладающий механизмом обратной связи и подчиняющийся особенностям отражаемого объекта.

Важное свойство восприятия — возможность перестройки чувств, моделей воздействующего на субъект внешнего мира, смены способов их построения и опознавания. Один и тот же объект может служить прототипом многих перцептивных (от лат. perceptio — восприятие) моделей. В процессе их формирования они уточняются, из объекта извлекаются инвариантные свойства и признаки, что приводит, в итоге, к тому, что мир воспринимается таким, каким он существует на самом деле. Целенаправленные процессы восприятия (перцептивные действия) выступают в своей развёрнутой, внешней форме лишь на ранних ступенях онтогенеза, где наиболее отчётливо обнаруживаются их структура и их роль в формировании образов восприятия. В дальнейшем они претерпевают ряд последовательных изменений и сокращений, пока не облекаются в форму мгновенного акта "усмотрения" объекта, который был описан представителями гештальтпсихологии и ошибочно принимался ими за исходную генетически первичную форму восприятия.

Любая живая система обладает выработанным алфавитом, т. е. определённой совокупностью образов, или перцептивных моделей. Если на фазе построения образа объекта происходит уподобление воспринимающих систем свойствам воздействия, то на фазе опознания или оперирования сложившимися образами характеристики и направленность процесса уподобления существенно изменяются (А. В. Запорожец): с одной стороны, субъект воссоздаёт с помощью собственных движений и действий некоторое подобие, образ воспринимаемого объекта; с другой стороны, происходит перекодирование, перевод получаемой информации на "язык" оперативных единиц восприятия, или перцептивных моделей, уже освоенных субъектом.

В развитых процессах восприятия существуют специальные перцептивные действия. Они являются основой для выделения информативного содержания.

По полученному содержанию субъект может сличать предъявленный объект с накопленными им перцептивными моделями, осуществлять собственно процесс сличения, опознавать и относить объект к тому или иному классу.

Вторая сторона выражает тот факт, что одновременно с уподоблением воспринимающей системы субъекта объекту происходит уподобление объекта субъекту, и только это двустороннее преобразование приводит к формированию полноценного, адекватного и вместе с тем субъективного образа объективной реальности.

Для опознания требуется значительно меньше времени, чем для формирования образа. Для того чтобы произвести сличение и идентификацию достаточно лишь извлечь из предъявленного объекта некоторые инвариантные свойства и признаки.

В воспринимающих системах очень ярко выражена некоторая "манипулятивная" способность: субъект в короткое время имитирует процессы формирования образа, как бы с разных сторон рассматривая объект и находя такую позицию, при которой максимально облегчаются процессы сличения и идентификации (особенно ярко это проявляется в зрении).

В целостном акте поведения есть ещё одна форма копирования: процессы переструктурирования и трансформации образа. Целью этих метаморфоз является приведение информации к виду, пригодному для принятия решения. Для этого процесса уподобления нужно решить задачу изменения реальности так, чтобы угодить под планы и задачи поведения.

Перед изменением реальности происходит преобразование образа ситуации, как правило, не осознаваемое субъектом, но вносящее ощутимый вклад в решение стоящих перед ним жизненных задач.

Восприятие — это не пассивное копирование действительности. Это активный творческий процесс познания. Изучение этого процесса имеет большое значение и свои специфические стороны при изучении восприятия в области эстетики, педагогики, спорта и т. д.

Физиологические механизмы памяти

Память — это способность к воспроизведению прошлого опыта.

Память — одно из основных свойств нервной системы. Она выражается в способности длительно (или не очень) хранить информацию о событиях внешнего мира и реакциях организма. С помощью памяти все эти знания многократно вводятся в сферу сознания и поведения.

Памятью обладают люди и животные, у которых достаточно хорошо развита центральная нервная система (ЦНС).

В ходе эволюции по мере увеличения числа нервных клеток (нейронов) мозга и усложнения его структуры возрастают: объём памяти, длительность, надёжность хранения информации, способность к восприятию сложных сигналов среды и выработке адекватных реакций.

Существует 2 основных этапа формирования памяти, которым соответствуют два вида памяти: кратковременная и долговременная. Это доказано физиологическими исследованиями.

Кратковременная память обладает временем хранения информации от секунд до десятков минут. Она подвержена разрушениям вследствие воздействий, влияющих на согласованную работу нейронов (электроток, наркоз, гипотермия и др.).

Время хранения информации в долговременной памяти сравнимо с продолжительностью жизни организма. Она устойчива к воздействиям, к которым неустойчива кратковременная память.

Переход от кратковременной памяти к долговременной постепенен. Считается, что кратковременная память основана на активных механизмах, поддерживающих возбуждение определённых нейронных систем. Если переходить к долговременной памяти, связи между нейронами, входящими в состав таких систем, становятся зафиксированными структурными изменениями в отдельных клетках.

Нейрофизиологами проводились опыты с иссечением участков коры больших полушарий головного мозга и электрофизиологические исследования. В результате, были получены данные, что "запись" каждого события распределена по более или менее большим зонам мозга. По этим данным можно предположить, что информация о различных событиях отражается не в возбуждении разных нейронов, а в разных вариантах комбинаций возбужденных участков и клеток мозга.

Для исследования памяти применяются методы клинической и экспериментальной психофизиологии, физиологии поведения, морфологии и гистохимии, электрофизиологии мозга и отдельных нейронов, фармакологические методы, а также методы аналитической биохимии.

В зависимости от задач, подлежащих решению, используются разные объекты для исследования механизмов памяти: от человека до культуры нервных клеток.

В течение жизни нервные клетки не делятся. Новые реакции могут быть выработаны и запомнены нервной системой только на основе создания новых связей между имеющимися в мозге нейронами.

Новые нейронные системы фиксируются за счёт изменений в межнейронных контактах — синапсах, в которых нервный импульс вызывает выделение специального химического вещества — медиатора, способного облегчить или затормозить генерацию импульса следующим нейроном.

Биосинтез белков активируется при возбуждении нейронов на разных уровнях организации ЦНС. Если синтез нуклеиновых кислот или белков блокирован, то значительно затрудняется или исключается формирование долговременной памяти

Одна из функций активации синтеза при возбуждении — структурная фиксация нейронных систем — лежит в основе долговременной памяти.

Имеющиеся экспериментальные данные не позволяют пока решить, происходит ли прокладка путей распространения возбуждения за счёт увеличения проводимости имеющихся синапсов или в результате возникновения дополнительных, межнейронных связей.

И первый, и второй механизмы нуждаются в интенсификации белкового синтеза. Первый сводится к частично изученным явлениям клеточной адаптации. Он довольно хорошо согласуется с представлением об универсальности основная биохимическая систем клетки. Второй механизм требует направленного роста отростков нейронов и кодирования поведенческой информации в структуре химических агентов, управляющих ростом, заложенным в генетическом аппарате клетки.

Библиографический список

Большая советская энциклопедия.

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

Агранов Б. Память и синтез белка. // Молекулы и клетки. М., 1969.

Бериташвили И. С. Память позвоночных животных, ее характеристика и происхождение. 2М., 1974.

Волков Н. Н. Восприятие предмета и рисунка. М., 1950.

Шехтер М. С. Психологические проблемы узнавания. М., 1967.

Соколов Е. Н. Восприятие и условный рефлекс. М., 1958.

Ярбус А. Л. Роль движений глаз в процессе зрения. М., 1965.

Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики. М., 1965.

Ананьев Б. Г. Психология чувственного познания. М., 1960.

Леонтьев А. Н. Проблемы развития психики. М., 1965.

Восприятие и действие. М., 1967.

[/sms]