Додаткові методичні прийоми вивчення вищої нервової діяльності

І. П. Павлов наполягав на об'єктивному вивченні вищої нервової діяльності тварин. Тому розроблені їм і його послідовниками методики вивчення умовних рефлексів дозволяють проводити важливі і складні експерименти з точною кількісною реєстрацією основних параметрів поведінкових реакцій.

 

Проте вивчення поведінки тварин в лабораторних умовах має і свої недоліки, оскільки деякі з особливостей середовища відтворити в експерименті неможливо або дуже важко. Це, наприклад, групове життя тварин. Але в лабораторії нелегко вивчати і простіші навики тварин, порівнювати особливості індивідуально-пристосувальних реакцій. По методиці І. П. Павлова вироблення умовних рефлексів вимагає десятків, а то і сотень поєднань умовного і безумовного подразників. Тим часом в природі у тварин утворюється необхідна навичка за лічене число спроб, оскільки інакше їм би не вижити в обстановці, де кожна помилка може загрожувати загибеллю.

Ще важче вивчати в лабораторії складні форми поведінки, навіть якщо тваринам надана відносна свобода у великих вольєрах.

Тому метод спостереження за поведінковими реакціями тварин є фактично першим методом дослідження вищої нервової діяльності.

Одним з найперших підходів до вивчення діяльності головного мозку є також клінічний метод, суть якого зводиться до аналізу симптомів хвороби і вивчення змін, що знаходяться в мозку людини після його смерті. У дослідах на тваринах велике значення в цьому значенні мають експериментально викликані функціональні порушення вищої нервової діяльності (неврози).

Метод виключення діяльності різних структур головного мозку полягає в хірургічному (екстірпація) або функціональному (без пошкодження) виключенні певних ділянок мозку (наприклад, оборотне холодове виключення кори або метод кіркової депресії, що розповсюджується). Перевагою такого функціонального виключення є відновлення нормальної роботи мозку після припинення дії вказаних чинників. Руйнування (електрокоагуляція) різних локальних ділянок кори або підкіркових структур за допомогою електродів, що вводяться в мозок, виробляється згідно спеціально розроблених стереотаксичних карт мозку. Всі вказані дії дозволяють судити про функції вимкнених структур.

Метод подразнення (електричним струмом або хімічними речовинами) дає можливість досліджувати вплив зміни діяльності різних мозкових утворень на функціонування цілісного мозку при здійсненні поведінкових реакцій або розумових процесів (у людини). Для подразнення використовуються такі, що не поляризуються металеві або скляні електроди, що імплантуються в мозок, а також мікроканюлі (рис. 9). Одним з варіантів цього методу є самоподразнення мозку через імплантовані в різні ділянки лімбічної

системи мозку електроди. Самоподразнення мозку у тварин (і людей) можна

викликати за допомогою імплантації електродів в так звані «зони задоволення» гіпоталамуса або мигдалики (Дж. Олдс). Електрофізіологічний метод зв'язує особливості електричних потенціалів, що виникають в мозку при активізації нервових клітин, з поведінковими реакціями організму, тобто дозволяє спостерігати, наприклад, безпосередні прояви діяльності нейронів в процесі утворення і зміцнення умовного рефлексу.

 

 

Рис.9. Мавпа в спеціальному кріслі. Передня кінцівка приєднана до мікровимикача, за допомогою якого мавпа може виключати подразнюючий струм. Мікроелектроди і фіксовані електроди фіксовані на голові.

Біоелектричні потенціали відводяться до реєструючих приладів (електронним осцилографам, електроенцефалографам) за допомогою металевих або скляних мікроелектродів, що імплантуються в різні ділянки кори і підкіркових структур. Електрофізіологічний метод дозволяє також відводити електричну активність мозку через електроди, що накладаються безпосередньо на поверхню шкіри голови (електроенцефалографія).

Біохімічний метод полягає переважно в аналізі змісту в мозку різних макромолекул або фізіологічно активних з'єднань в процесі утворення і зміцнення тимчасового зв'язку. Крім того, виділені з мозку навчених тварин речовини можуть вводитися в організм ненавчених тварин, що дозволяє судити про їх значення в процесах формування пам'ятного сліду і служить одним з доказів молекулярної теорії пам'яті.

Кібернетичний метод заснований на використовуванні загальних принципів управління і зв'язку в машинах і живих організмах (отримання, передача і переробка інформації, інформація про результати діяльності — зворотний зв'язок і т. п.). Для кожної системи характерні певні правила,

згідно яким переробляється інформація про зовнішнє середовище, про поведінку самої системи і виробляються управляючі впливи. Сукупність таких правил називається алгоритмом, вираженим в математичних рівняннях.

Кожна гіпотеза, яка висувається для пояснення тих або інших процесів вищої нервової діяльності, може бути виражена, наприклад, системою

диференціальних рівнянь (на основі кількісної характеристики певних фізіологічних процесів), а рішення таких рівнянь дозволяє визначити вірність гіпотези. Саме так розробляються у фізіології вищої нервової діяльності математичні теорії інформації, зворотного зв'язку, функції передачі інформації, математичні теорії навчання.

Одним з кібернетичних методів вивчення процесів вищої нервової діяльності є моделювання, коли створюються механізми, що імітують окремі поведінкові акти людини і тварин. Користуючись математичним описом алгоритму цього процесу, робочу гіпотезу перетворюють на речовинну модель і спостерігають за її функціонуванням. По аналогії з механізмом дії моделі судять про можливий механізм модельованого процесу вищої нервової діяльності, з'ясовують, які особливості цього процесу не відображає модель, і шляхом подальшої зміни моделі встановлюють вірність або помилковість початкової робочої гіпотези.

В даний час існують кібернетичні машини, що виконують окремі функції людського мислення (наприклад, переклад з однієї мови на іншу, шахова система «Кансса», різні автоматичні системи управління і т. п.).

При використовуванні кібернетичних методів у вивченні вищої нервової діяльності необхідно постійно пам'ятати, що справа стосується тільки аналогії, а не тотожності управляючих процесів в живому і неживому. Імітація якого-небудь процесу вищої нервової діяльності машиною зовсім не свідчить, що механізми дії машини і мозку тотожні, навпаки, вони мають абсолютно іншу природу і походження. Кібернетичне моделювання не може повністю замінити фізіологічний аналіз процесів вищої нервової діяльності і залишається хоча і перспективним, але все таки додатковим методичним прийомом у вивченні цих процесів.

Необхідно відмітити, що найкращі результати дає застосування не одного, а кількох методів дослідження діяльності мозку, особливо в комбінації з методом умовних рефлексів.

 

 

Література: Чайченко Г. М. Основы физиологии высшей нервной

деятельности. стор. 5-34.