Головной мозг и его структура

Интеграцию нервной и психической деятельности осуществляет нервная система человека. Она состоит из двух компонентов: центрального, включающего передний, средний, задний и спинной мозг, и периферического, к которому относится вся остальная часть нервной системы. Нервные волокна, доставляющие информацию в мозг с периферии, называются афферентными, а те, которые несут информацию от центра к периферии, – эфферентными. Разумность человека, в частности высокие интеллектуальные способности и рациональное поведение, нейропсихологи связывают с корой головного мозга и прежде всего с лобными долями, так как кора и лобные доли эволюционно появились позже, чем древний мозг (рис. 4.3).

В соответствии с принятой в науке классификацией в коре головного мозга можно выделить 11 областей и 52 поля (К. Бродман). В самых активных полях обнаруживается шесть-семь слоев нейронов, наличие которых также объясняется эволюционными процессами. По времени появления отделов в процессе эволюции выделяют новую, старую и древнюю кору. Новая кора в процессе эволюции увеличивалась и в результате заняла больше места, чем старая и древняя кора. В древней коре есть всего один слой нейронов, который связан с так называемой подкоркой. Старая кора также имеет один слой нервных клеток, но он напрямую не связан с подкоркой. Новая кора занимает около 96% площади всей коры, старая – примерно 3%, а древняя – около 1% объема всей коры. Кроме того, нейроны новой коры имеют больше взаимных связей и теснее связаны с остальными отделами головного мозга человека. Все это доказывает, что мозг формировался в процессе эволюционного развития человека. Однако, как уже отмечалось, принципы работы мозга, и в частности коры, до конца не известны^[1].

Рис. 4.3. Головной мозг человека в разрезе (вид слева)

Сегодня, как и десятилетия назад, в нейропсихологии наиболее востребованными являются две модели, объясняющие принципы деятельности мозга. Первая модель определяет локализацию психических функций в конкретных структурах мозга. Вторая рассматривает деятельность мозга как целое и утверждает, что мозг работает по принципу функциональных систем, т.е. конкретные действия человека и отдельные психическая процессы могут осуществляться на основе вовлечения совершенно разных отделов мозга. Вторая модель дополняет и развивает первую, в развитие которой большой вклад внес американский нейрохирург и исследователь Уайлдер Пенфилд. В частности, он показал, как представлены в мозге участки двигательной коры, электростимуляция которых приводит к сокращению определенных групп мышц, отключению речи и др.

Попытку разобраться в проблеме локализации психических процессов и интегративной деятельности мозга предпринял российских нейропсихолог Петр Кузьмич Анохин. Для того чтобы устранить возникшее в науке противоречие (локализация – целостность) Анохин ввел понятие функциональной системы и разработал специальную теорию, которую подтвердил многочисленными экспериментальными исследованиями.

Наиболее понятно объяснил смысл этого подхода российский психолог Александр Романович Лурия (рис. 4.4). В частности, он обратил внимание на то, что понятие функции имеет в биологии два совершенно различных значения. В узком смысле под функцией понимается свойство определенной ткани. Например, функцией печени является регуляция углеводного обмена, а поджелудочной железы – выделение инсулина. Однако понятие функции может означать и приспособительную деятельность целого организма; тогда говорят о дыхании, пищеварении, движении как функции организма. Во втором случае функция представляет собой сложную деятельность, взаимосвязанную работу системы органов, каждый из которых входит в эту функциональную систему. Например, функция дыхания осуществляется совместной работой большого количества клеток и мышечных волокон бронхов и легких. При этом мышцы, обеспечивающие дыхание, могут замещать друг друга. Если из функциональной системы выпадает одна группа мышц, то дыхание осуществляется более интенсивной работой других мышц и т.д. Как отмечал А . Р. Лурия, функциональная система представляет собой некое сложное целостное динамическое образование, в котором конечная постоянная (инвариантная) цель осуществляется изменчивой (вариантной) системой ее составных частей.

Рис. 4.4. Выдающийся советский психолог Александр Романович Лурия (1902–1977)

Вклад А. Р. Лурии в развитие нейропсихологической науки, помимо прочих его достижений, состоит в разработке теории системной динамической локализации высших психических функций на основе эмпирического изучения нарушений при повреждениях мозга. Такие исследования проводились по проблемам изучения речи, восприятия, внимания, памяти, мышления и произвольных движений. Для иллюстрации своей теории Лурия приводил высказывание академика И. П. Павлова, который обратил внимание на то, что если раньше дыхательный центр представлялся ученым некоей точкой – небольшой совокупностью клеток величиной с булавочную головку в продолговатом мозге, то в результате исследований нейронных механизмов дыхания он "чрезвычайно расползся, поднялся в головной мозг и опустился в спинной, и сейчас его границы точно никто не укажет".

Таким образом, теория функциональных систем П. К. Анохина сводится к тому, что у каждого отдельного человека одинаковые психические процессы осуществляются за счет различных мозговых структур. Следовательно, функциональная система не может быть локализована в определенном ограниченном участке нервной системы. А. Р. Лурия отмечал, что поражение определенного ограниченного участка мозга может привести к распаду целой функциональной системы, тогда при каждом ограниченном поражении мозга неизбежно будет страдать не одна функция, но все функциональные системы, в осуществлении которых принимает участие данный пострадавший участок мозга. В результате какое-либо поражение мозга может вызвать нарушение самых различных функциональных систем, например письма, чтения, речи и пр.

Однако проблема изучения мозга и моделирования его работы оказалась более сложной, чем полагали многие ученые. Теория локализации психических процессов и теория функциональных систем – это лишь наиболее общие модели работы мозга. Вопросов здесь намного больше, чем ответов. Нейропсихологи считают, что в процессе онтогенетического развития человека с момента рождения происходит усиление специализации полушарий, но по мере старения специализация утрачивается. Модель локализации психических функций связана с представлениями о том, что мозг состоит из различных блоков, перерабатывающих информацию, поступающую от органов ощущений и рецепторов.

Одним из важных элементов головного мозга человека является так называемый ствол мозга. Он обеспечивает регуляцию дыхания, кровообращения, глотания, процессов обмена и пр. В стволе можно обнаружить элементы, которые называются четверохолмием и зрительным бугром. Они первыми получают сигналы из внешнего мира через рецепторы. Эти структуры есть у животных, например у пресмыкающихся, земноводных, рыб, птиц и др. Более сложны для исследования эволюционно позже возникшие структуры, например у приматов это полушария, кора и пр., которые обеспечивают анализ и синтез информации, условные рефлексы, сложное вероятностное прогнозирование и создание целевых программ поведения. Они играют ведущую роль у высших позвоночных, а у человека, по мнению ряда ученых, становятся главными структурами, определяющими организацию его психической деятельности.

Помимо сознательной психической деятельности, мозг также регулирует деятельность вегетативной нервной системы. Она состоит из двух подсистем – симпатической и парасимпатической – и обеспечивает внутреннее равновесие всех систем организма, а также адаптацию организма к изменяющимся условиям внешней среды на основе сложной системы медиаторов. Понять, чем симпатическая нервная система отличается от парасимпатической, можно, представив себе состояние животного, которое готовится к бегству или нападению, – симпатическая нервная система активируется в ситуации стресса. В наиболее общем случае работа парасимпатической нервной системы характеризует состояние организма в условиях расслабления после принятия пиши. Как животное, так и человек могут существовать с "выключенной" симпатической нервной системой, однако без парасимпатической нервной системы адаптивные функции организма будут практически невозможны.

Парасимпатическая нервная система обеспечивает такие процессы, как сужение сосудов головного мозга, сужение зрачков глаз, усиление секреции слюнных желез, сужение периферических сосудов, сокращение сердечного ритма, сужение бронхов, уменьшение секреции надпочечников, уменьшение потоотделения, усиление моторики желудка, усиление моторики кишечника, сокращение мочевого пузыря, расслабление органов размножения. Противоположные функции выполняет симпатическая нервная система.