Текст книги "Биология. Человек. 8 класс"

Глава 13. Высшая нервная деятельность. Поведение. Психика

Из этой главы вы узнаете

• о врождённых и приобретённых программах поведения;

• о природе сна и сновидений, памяти, мышлении;

• об эмоциях и волевых действиях;

• о значении речи и трудовой деятельности.

Вы научитесь

• выделять существенные особенности поведения и психики человека;

• разбираться в схемах безусловных и условных рефлексов;

• оценивать свою наблюдательность, память, внимание и путём тренировки улучшать их.

§ 53. Вклад отечественных учёных в разработку учения о высшей нервной деятельности

1. В чём состояло открытие И. М. Сеченова?

2. Какие закономерности в работе головного мозга были открыты И. П. Павловым?

3. Отчего мы не замечаем ошибки в деталях при восприятии хорошо знакомых объектов?

4. Какое отношение к этому имеет открытое А. А. Ухтомским явление доминанты?

Высшая нервная деятельность. Из предыдущих параграфов вы узнали о том, что нервная система регулирует работу органов и систем организма, обеспечивает поддержание постоянства его внутренней среды, а также формирует поведение человека в социальной и природной среде. Процессы, происходящие в высших отделах центральной нервной системы человека, относят к высшей нервной деятельности. Высшая нервная деятельность направлена на приспособление организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды. По своему содержанию это понятие очень близко к понятию «поведение». Непрерывное совершенствование высшей нервной деятельности происходит в процессе обучения, в результате которого человек приобретает способность выбирать наилучший из возможных вариантов, предвидеть результаты своей деятельности, изменять окружающие его условия, создавать новые материальные и духовные ценности, то есть осуществлять психическую деятельность.

И. М. Сеченов и И. П. Павлов. Изучение высшей нервной деятельности в России связано прежде всего с именами двух великих учёных: Ивана Михайловича Сеченова (1829–1905) и Ивана Петровича Павлова (1849–1936).

Заслуга И. М. Сеченова состоит в том, что он доказал, что головной мозг может как усиливать рефлексы спинного мозга, так и затормаживать их. Именно открытие центрального торможения принесло И. М. Сеченову славу и мировое признание. Он показал, что высшие отделы нервной системы способны регулировать работу ниже расположенных отделов. Этим была доказана многоуровневая организация работы мозга. Чем выше расположен отдел мозга, тем более сложные функции он выполняет.

И. П. Павлов продолжил исследование и установил, что все рефлексы могут быть разделены на две большие группы. Это врождённые рефлексы, названные им безусловными, и рефлексы, выработанные уже после рождения, в процессе жизни, названные им условными. Образование условных рефлексов И. П. Павлов связывал с работой коры полушарий большого мозга. Они возникают при обязательном условии сочетания какого-либо раздражения, даже незначительного, с жизненно важными раздражениями (например, пищей, болью, опасностью) и становятся их сигналами.

Выработка условного рефлекса начинается с подачи будущего условного раздражителя, в нашем примере – с зажигания лампочки. Обозначим зажжённую лампочку буквой Л, а центры, которые возбуждаются в зрительной зоне коры большого мозга, буквой Л₁ (рис. 147). После проявления ориентировочного рефлекса на свет лампочки животному дают пищу. Она вызывает безусловный слюноотделительный рефлекс и возбуждение П₁ в пищевом центре коры. После этого несколько раз сочетают свет лампочки Л с кормлением П. В головном мозге последовательно возникают возбуждения Л₁ и П₁. Между этими центрами появляется временная связь Л₁—П₁. После её образования проявляется условный рефлекс.

Иван Михайлович Сеченов

Рис. 147. Выработка условного рефлекса по И. П. Павлову: А – безусловный слюноотделительный рефлекс; Б – ориентировочный рефлекс на свет лампочки; В – выработка условного слюноотделительного рефлекса на свет лампочки; Г – проявление выработанного условного рефлекса на свет лампочки: 1 – рецепторы языка; 2 – слюноотделительный центр продолговатого мозга; 3 – слюнная железа; 4 – рецепторы глаза; 5 – зрительные пути; П – пища; П₁ – пищевой центр коры больших полушарий; Л – свет лампочки; Л₁ – зрительная зона коры больших полушарий, воспринимающая свет лампочки

Включается лампочка. Возбуждается центр Л₁. По образовавшейся связи Л₁—П₁ возбуждение достигает пищевого центра П₁. По нисходящим путям оно переходит на слюноотделительный центр продолговатого мозга. Оттуда идёт к слюнным железам, которые начинают функционировать на сигнал пищи (включение лампочки) ещё до того, как появится сама пища.

Торможение. И. М. Сеченов открыл центральное торможение. И. П. Павлов выяснил, как взаимодействуют между собой процессы возбуждения и торможения. Он показал, что бывает торможение безусловное (врождённое) и торможение условное, приобретаемое в процессе жизни. К врождённому торможению относится внешнее торможение. Появление любого другого, более сильного раздражителя вызывает новый рефлекс в организме, а прежний прекращает свою деятельность. Такое торможение назвали внешним потому, что очаг торможения возникает вне функционирующей рефлекторной дуги. С помощью внешнего торможения прерывается действие, которое совершалось раньше.

К приобретённому торможению относят внутреннее торможение, наступающее при неподкреплении условного рефлекса, например при его угасании. Оно развивается в нейронах самой рефлекторной дуги условного рефлекса и потому было названо внутренним.

У собаки с уже выработанным условным рефлексом изменим условия опыта: включим лампочку, но давать пищу после этого не будем.

Сначала животное будет реагировать на лампочку как на сигнал пищи – будет происходить условно-рефлекторное слюноотделение. Однако затем начнётся угасание условного рефлекса: слюны будет выделяться всё меньше и меньше, пока условно-рефлекторное слюноотделение не прекратится полностью. Через некоторое время рефлекс слюноотделения на лампочку восстановится – произойдёт растормаживание. Однако если условный рефлекс не подкреплять и в дальнейшем, то выработается тормозная временная связь: свет лампочки станет сигналом отсутствия пищи, и голодное животное перестанет искать корм в кормушке. Угасание условного рефлекса – биологически важное приспособление. Благодаря ему организм перестаёт напрасно тратить энергию и реагировать на сигнал, потерявший своё значение.

Метод условных рефлексов. С помощью метода условных рефлексов можно решать ряд экспериментальных задач, например выявить способность животного различать те или иные цвета, следить за движением процесса возбуждения в коре большого мозга и подкорковых центрах.

С помощью метода условных рефлексов был открыт закон взаимной индукции. Он заключается в том, что очаг возбуждения «наводит» на соседние или конкурирующие с ним участки процесс торможения. Например, сторожевая собака, спокойно поглощавшая свою порцию корма, вдруг заметила приближение чужого человека. Она начинает лаять, рваться с цепи. Возникший очаг более сильного возбуждения затормаживает пищевой центр. В результате слюна перестаёт выделяться, и собака временно забывает о корме.

Бывают случаи, когда торможение вызывает противоположный процесс – возбуждение. Так, уставшие за день дети, у которых в коре мозга начинается процесс торможения, вдруг начинают «буйствовать»: прыгать, смеяться, капризничать. Это объясняется тем, что очаги торможения в коре вызвали процессы возбуждения в подкорковых центрах, связанных с проявлением эмоций.

С законом взаимной индукции связана смена образов при восприятии двойственных изображений. Если вам удалось чётко увидеть в рисунке два образа, например кролика и утку, то через некоторое время они начнут сменять друг друга. Торможение одного образа по закону взаимной индукции будет вызывать другой, конкурирующий (рис. 148).

Доминанта. Поведение определяется жизненными потребностями. Все они проявляются периодически. Сама по себе потребность, например в пище, существует всегда. Но она то выходит на первый план (возникает ощущение голода), то временно угасает (при насыщении ощущение голода исчезает).

При усилении потребности возникает временно господствующий в центральной нервной системе очаг возбуждения, нацеленный на удовлетворение именно этой потребности. Российский физиолог Алексей Алексеевич Ухтомский (1875–1942) назвал такой механизм временного господства возбуждения доминантой.

Доминантный очаг отличается рядом особенностей. Во-первых, он способен затормозить все конкурирующие очаги возбуждения. Во-вторых, достаточен любой стимул, чтобы животное, находящееся в состоянии пищевой доминанты, реагировало на любое раздражение слюноотделением и пищедобывающей деятельностью.

Алексей Алексеевич Ухтомский

Рис. 148. Двойственные изображения: А – чёрные и белые фигуры с гравюры М. Эшера; Б – ваза – два профиля; В – кролик – утка; Г – мужской профиль – эскимос

Рис. 149. Иллюзия установки. Играющие дети, вписанные в контуры левого полушария головного мозга, замечаются не сразу. Они принимаются за извилины коры

Доминанта проявляет себя в самых различных ситуациях. Например, когда мы сильно увлечены делом, то не слышим, как к нам обращаются, забываем, что происходит вокруг. И нередко это способствует успешному результату. С явлением доминанты связаны некоторые иллюзии установки: мы, как правило, не замечаем то, что не ожидаем увидеть (рис. 149).

На рисунке изображён головной мозг, и мы сразу воспроизводим его в своём сознании, не вглядываясь в детали. Этот доминирующий образ многим мешает заметить подвох: вместо извилин мозга изображены дети.

ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, БЕЗУСЛОВНЫЕ И УСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ, БЕЗУСЛОВНОЕ (ВНЕШНЕЕ) И УСЛОВНОЕ (ВНУТРЕННЕЕ) ТОРМОЖЕНИЕ, ДОМИНАНТА.

Вопросы

1. Какие условия необходимы для выработки условного рефлекса?

2. В результате чего условный рефлекс угасает?

3. Что такое доминанта?

4. Каково значение доминанты в жизни?

5. Доминантный очаг возбуждения обычно затормаживает соседние участки коры. Объясните, с каким законом, открытым И. П. Павловым, это связано.

6. Какова связь доминанты с потребностями?

Задания

1. Рассмотрите рисунок 148, Б. Его можно воспринимать по-разному: либо как два профиля, смотрящих друг на друга (они чёрные), либо как вазу (она белая), которую окружает чёрный фон. Попробуйте найти оба изображения. Если это удастся, вы будете видеть то профили, то вазу, поскольку одно восприятие затормаживает другое. Назовите закон, который здесь проявляется. Происходит ли то же самое с другими фигурами?

2. Если животное оказывается в незнакомой обстановке, оно на некоторое время замирает. Это пассивно-оборонительный рефлекс. Потом он сменяется ориентировочным рефлексом – обнюхиванием и рассматриванием незнакомых предметов. Эти безусловные рефлексы неоднократно сменяют друг друга. В чём их биологический смысл?

§ 54. Врождённые и приобретённые программы поведения

1. Как возникли врождённые формы поведения?

2. Почему в детстве люди легко овладевают языком?

3. Чем рассудочная деятельность отличается от условно-рефлекторной?

4. Почему в ходе выработки навыка временно ухудшаются результаты?

Врождённые программы поведения – безусловные рефлексы, инстинкты. Безусловные рефлексы передаются по наследству, поэтому все животные, в том числе и человек, рождаются уже с готовым комплексом таких рефлексов. Их число и состав видоспецифичны, то есть характерны для всех представителей данного вида. Безусловные рефлексы «обобщают» исторически (филогенетически) сложившийся видовой опыт и способствуют удовлетворению основных потребностей, то есть продолжению жизни.

Каждый безусловный рефлекс возникает на строго определённый раздражитель (подкрепление): одни – на пищу, другие – на боль, третьи – на появление новой информации и т. д. Рефлекторные дуги безусловных рефлексов постоянны и проходят через спинной мозг или ствол головного мозга. Поэтому при повреждении коры больших полушарий они сохраняются.

Поскольку на разных стадиях индивидуального развития (онтогенеза) организм находится не в одинаковых условиях, безусловные рефлексы особей разного возраста могут различаться. Но у всех представителей вида данного возраста и пола в норме они одинаковы (рис. 150, 151). Приведём несколько примеров.

Если младенца положить на живот и приподнять его на руках, его тело выгнется дугой (рис. 152, А). Этот рефлекс направлен против силы тяжести.

Когда грудной ребёнок, лежащий на животе, приподнимает голову и смотрит перед собой, она обращена вперёд. Однако когда он устаёт и опускает голову, она поворачивается в сторону (рис. 152, Б, В). Этот рефлекс защищает нос и рот от попадания посторонних веществ, а также от удушья, поскольку, уткнувшись в подстилку, ребёнок мог бы задохнуться. У взрослого человека эти безусловные рефлексы отсутствуют.

Другой формой врождённого поведения является инстинкт. Подобно всем рефлексам, инстинкты вызываются комплексом внешних и внутренних причин и представляют цепочку безусловных рефлексов, благодаря которым животные и человек приспосабливаются к той или иной среде.

Рис. 150. Сосательный врождённый рефлекс новорождённого ребёнка

Рис. 151. Хватательный рефлекс наблюдается у новорождённых до четырёхмесячного возраста

Рис. 152. Рефлексы новорождённых и грудных детей: А – выгибание туловища в сторону спины, противодействующее силе тяжести; Б – рефлекс ползания, вызванный раздражением подошвы стопы; В – поворот головы набок при её опускании

Запечатление – свойство новорождённых животных в момент созревания анализаторов фиксировать в памяти образы своих родителей, место рождения, образы существ своего вида, на которые они впоследствии будут ориентироваться как на значимые объекты.

Так, у инкубаторских утят, после того как они вылупились из яйца и сформировался зрительный анализатор, возникает рефлекс следования. Они запечатлевают первый встретившийся им движущийся объект и следуют за ним, как за наседкой, по пятам. Это может быть человек, ботинки, спичечный коробок. Такое состояние продолжается довольно короткое время, всего 13–16 ч. Механизм запечатления (импринтинга) был открыт австрийским учёным, лауреатом Нобелевской премии Конрадом Лоренцем (1903–1989), основателем этологии – науки о поведении животных.

Возрастные периоды, в которых происходит запечатление, могут быть разными для различных анализаторов. Есть они и у млекопитающих животных, и у человека. Например, речью люди легко овладевают в младенческом возрасте. В более позднем возрасте изучение языка даётся им с гораздо большим трудом.

Приобретённые программы поведения. Окружающий мир очень сложен и разнообразен, в нём невозможно выжить, имея только врождённые программы поведения. Поэтому каждый живой организм в течение жизни приобретает свой собственный опыт. Этот опыт позволяет животному подкараулить жертву, уйти от преследования хищника, укрыться от непогоды, подыскать комфортное место для отдыха.

В повседневной жизни человек тоже постоянно учится, узнаёт что-то новое. В результате у него формируются условные рефлексы.

Между условными и безусловными рефлексами существуют чётко выраженные отличия. Условные рефлексы не наследуются, являются индивидуальными, то есть формируются у каждого организма на основе его конкретного жизненного опыта. Поэтому условные рефлексы у всех людей разные, даже у близнецов. Причём при изменении внешних условий одни рефлексы могут исчезать, а другие – возникать заново. Рефлекторные дуги этих рефлексов формируются в течение жизни, и большинство из них проходят через кору больших полушарий. Поэтому при повреждении коры уже существующие условные рефлексы нарушаются, а новые не формируются. Биологическое значение этих рефлексов заключается в том, что они обеспечивают приспособление организма к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

Все условные рефлексы образуются на базе безусловных, а их раздражителями могут стать любые сигналы, воспринимаемые органами чувств: звуковые, слуховые, тактильные, обонятельные и др.

Условные рефлексы могут образовываться только при выполнении определённых условий:

• необходимо неоднократное сочетание исходно незначимого стимула и врождённого рефлекса;

• незначимый стимул должен опережать начало врождённого рефлекса (если собаке сначала дать пищу, а потом зажечь лампочку, условный рефлекс не образуется);

• важно, чтобы центральная нервная система находилась в бодром, работоспособном состоянии;

• должны отсутствовать различные посторонние раздражители.

Более сложной формой индивидуального поведения является рассудочная деятельность.

К рассудочной деятельности можно отнести, например, способность животного строить своё поведение с учётом перемещения добычи. Если сделать экран с небольшим отверстием, поставить его перед животным, а за экраном перемещать приманку, то животное, обладающее более высоким уровнем высшей нервной деятельности, например ворона, бежит к месту, где кончается экран, и там поджидает добычу, а не пытается протиснуться в узкую щель, как курица.

Динамический стереотип – это объединение нескольких условных рефлексов в единую цепочку, которая подкрепляется лишь в конце, когда все условно-рефлекторные действия выполнены. После выработки динамического стереотипа в коре большого мозга образуется система последовательных условно-рефлекторных связей. У животных динамический стереотип формируется так: животному в одной и той же последовательности дают ряд условных сигналов, последовательно вызывающих ряд условных рефлексов, а подкрепление дают не после выполнения каждого условно-рефлекторного действия, а в конце всей цепочки. При выработке динамического стереотипа наступает момент, когда после первого сигнала животное выполняет все действия, не дожидаясь дополнительных стимулов.

Слово «стереотип» означает «постоянство». Однако это постоянство динамическое, поскольку оно возникает в процессе жизни и в процессе жизни может исчезнуть или измениться, если изменятся условия, лежащие в основе его формирования.

И. П. Павловым было показано, что поддержание динамического стереотипа связано с положительными эмоциями, а его разрушение – с отрицательными. Сформировавшийся динамический стереотип не всегда приносит пользу. Иногда он может стать препятствием для овладения новыми навыками, в преодолении вредных привычек.

Примером динамического стереотипа является наше письмо. Во время учёбы сначала вырабатывалась связь между звуком и соответствующей буквой, потом между слогом и его графическим изображением, наконец между словами и их написанием. Заметим, что смысл слова становится ясным лишь после того, как написаны (или прочитаны) все буквы. Если в основе написания каждой буквы лежит условный рефлекс, то в основе написания слова лежит динамический стереотип, поскольку смысл слова (подкрепление) становится понятным, когда все буквы написаны. Но всё это было лишь тогда, когда мы учились читать, теперь нам достаточно прочесть начало слова или даже начало фразы, чтобы уловить смысл текста. Начальные стимулы приводят в движение всю цепочку.

Чтобы проследить, как формируется динамический стереотип, попробуем его переделать, выработать навык зеркального письма. Все элементы букв должны быть ориентированы в противоположную сторону: справа налево, как показано в образце (рис. 153).

Лабораторная работа

Выработка навыка зеркального письма как пример разрушения старого и образования нового динамического стереотипа

Условия работы. Опыт можно проводить одному, но лучше, если он проводится в присутствии других людей. Тогда более отчётливо проявляются эмоциональные компоненты, связанные с перестройкой динамического стереотипа.

Ход работы

Измерьте, сколько секунд потребуется, чтобы написать скорописью какое-либо слово, например «Психология». С правой стороны проставьте затраченное время.

Предложите испытуемому написать то же слово зеркальным шрифтом: справа налево. Писать надо так, чтобы все элементы букв были повёрнуты в противоположную сторону. Сделайте 10 попыток, около каждой из них с правой стороны проставьте время в секундах.

Оформление результатов

Постройте график. На оси X (абсциссе) отложите порядковый номер попытки, на оси Y (ординате) – время, которое испытуемый потратил на написание очередного слова.

Рис. 153. График выработки навыка зеркального письма

Подсчитайте, сколько разрывов между буквами было при написании слова обычным способом, сколько разрывов стало при первой и последующих попытках написания слова справа налево.

Отметьте, в каких случаях возникают эмоциональные реакции: смех, жестикуляция, попытка бросить работу и др.

Назовите число букв, в которых встречаются элементы, написанные старым способом.

Проанализируйте полученный график. Встречаются ли моменты, где навык перестаёт вырабатываться, когда его результаты становятся хуже? Это случается всегда, когда образовавшаяся система связей исчерпывает себя и начинается новый поиск. Это случается несколько раз помимо нашего сознания и прекращается после того, как результаты станут стабильными, а динамический стереотип выработанным.

Объясните опыт, ответив на следующие вопросы

1. Какие факты говорят, что при разрушении динамического стереотипа происходит распад общей деятельности на отдельные элементы, например слово, написанное ранее одним росчерком, выписывается теперь по буквам?

2. Делаются ли при формировании нового динамического стереотипа попытки соединять буквы без дополнительной инструкции? Нужны ли эти инструкции для овладения приёмами рационального письма?

3. В чём выражалась «борьба» между стереотипами – вновь создаваемым и старым, хорошо закреплённым? Об этом можно судить по наличию элементов букв, написанных по-старому.

ВРОЖДЁННЫЕ ПРОГРАММЫ ПОВЕДЕНИЯ: БЕЗУСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ, ИНСТИНКТЫ; ЗАПЕЧАТЛЕНИЕ (ИМПРИНТИНГ), ЭТОЛОГИЯ, ПРИОБРЕТЁННЫЕ ПРОГРАММЫ ПОВЕДЕНИЯ: УСЛОВНЫЙ РЕФЛЕКС, РАССУДОЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, ДИНАМИЧЕСКИЙ СТЕРЕОТИП, ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ЭМОЦИИ, НАВЫКИ, ПРИВЫЧКИ.

Вопросы

1. Какие формы поведения могут быть отнесены к врождённым, а какие – к приобретённым?

2. Какие безусловные рефлексы человек унаследовал от обезьяноподобных предков?

3. Что такое инстинкт?

4. Почему утята, выведенные курицей, следуют за ней, как и цыплята? Каков механизм этого явления?

5. Объясните, почему условные рефлексы получили такое название.

Задания

1. Примером динамического стереотипа может быть письмо и чтение. Нередко мы пишем под диктовку, пропуская звуки, которые слышатся, но не пишутся, либо проставляя те, что не слышатся, но пишутся. Вспомните, как вырабатывался у нас этот динамический стереотип.

2. Обобщите изученный материал о безусловных и условных рефлексах. Выберите критерии сравнения. Составьте и заполните таблицу «Сравнительная характеристика безусловных и условных рефлексов».

3. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте сообщение или презентацию о работе австрийского учёного Конрада Лоренца.

4. Опираясь на знания, полученные из предыдущих курсов биологии, предположите, для представителей каких групп животных условные рефлексы имеют наибольшее значение.