Фокусы мозговой активности и мышление

Новые методы изучения активности мозга — томография метаболической активности мозга, а также картирование на основе многоканальной записи ЭЭГ, определение корреляционных связей между различными отведениями ЭЭГ во время решения раз-

личных мыслительных задач — позволяют пролить свет на структуры мозга, непосредственно причастные к процессам мышления.

Корреляция количества спонтанно генерируемых мыслей с активностью различных мозговых структур была изучена с помощью измерения скорости локального мозгового крова/пока. Локальный кровоток измеряют по содержанию и скорости вымывания изотопной глюкозы или кислорода. Когда клетка активно работает, она тратит энергию на откачку проникающих в нее ионов Nа и на обмен их на ионы К. Обычно за ПД развивается следовая гиперполяризация, соответствующая выходу из клетки ионов К. В результате работающая клетка создает вокруг себя повышенную концентрацию ионов К, которые воздействуют на рядом находящиеся глиальные клетки, имеющие к нему повышенную чувствительность. Активируясь, глиальные клетки мозга локально посылают сигнал сосудам, возможно, через химическое воздействие на капилляры. Таким образом, сигнал от нейронов через глию передается сосудам, в результате чего кровоснабжение меняется локально, дополнительно снабжая кровью работающую группу нейронов. Обеспечение связи между нейронами и кровоснабжением —

одна из важных функций, выполняемых глиальными элементами мозга.

Чтобы выявить структуры мозга, причастные к мыслительной деятельности, добровольцев (мужчин) просили выполнять два варианта заданий. Первый вариант включал серии с артикуляцией слов вслух, про себя и просто с движением языка. Второй вариант заданий состоял из чтения текста про себя, чтения вслух и чтения в обратном порядке. После выполнения заданий обследуемые сообщали, какие мысли, идеи возникали у них спонтанно во время опыта. Подсчитывали число так называемых стимулнезависимых мыслей, которые были не связаны с выполняемыми заданиями. Идеи могли принимать как вербальную, так и зрительную форму, но должны были переживаться как самогенерируемые, спонтанные.

Вычисление корреляции между числом спонтанно генерируемых мыслей и скоростью мозгового кровотока выявило ведущую роль средней префронтальной и ростральной, передней поясной (цингулярной) коры в генерации стимулнезависимых мыслей. Небольшая положительная корреляция также была найдена с крово-током в левой нижневисочной коре. Положительная корреляция между частотой генерации мыслей и кровотоком в указанных структурах не зависела от типа задания и практики обследованных.

Исследователи полагают, что метод корреляции измерений психических функций с локусами активации, выявляемыми методами функциональной томографии (ПЭТ, МРТ), может дать 278

уточняющие сведения о нейрональном субстрате случайно возникающих феноменов психической активности.

Частота генерации стимулнезависимых мыслей, по-видимому, может служить индикатором степени произвольности субъекта, так как она связана с уровнем активации префронтальной коры. У пациентов с разрушениями в префронтальной коре наблюдается потеря инициативы в целом. Они демонстрируют малое количество самоинициируемой речи, несмотря на хорошее понимание и повторение чужой речи. При шизофрении, для которой характерна потеря инициативы, кровоток в префронтальной коре подавлен. Впервые это явление обнаружил в 1974 г. Д. Ингвар (0.1пеуаг) из больницы Лундского университета (Швеция) с помощью методов томографии. Впоследствии этот факт неоднократно был подтвержден. Группа исследователей под руководством Д. Вайнбергера (В. ^ешЬег§ег) из Национального института психического здоровья, используя метод структурной МРТ, связала структурные и функциональные изменения в мозге шизофреников с нарушением их когнитивной деятельности. Опыты показали, что выполнение тестов на оперативную память, внимание и абстрактное мышление у нормальных людей значительно увеличивает кровоток в префронтальной коре, тогда как у больных шизофренией увеличение кровотока выражено слабо и с данными тестами они справляются хуже. Наиболее сильное ослабление префронтального кровотока наблюдалось у больных, у которых структурные изменения мозга — расширение желудочков и уменьшение размеров гиппо-кампа, сопровождающие данное заболевание, — были наибольшими. Это можно объяснить тем, что гиппокамп тесно связан с префронтальной корой. Структурные изменения гиппокампа нарушают рабочую память. Последняя удерживает информацию в префронтальной коре как в кратковременном буфере, пока выполняются умственные операции.

Методом ПЭТ показана причастность префронтальной коры (ее дорзолатеральной части) к волевому контролю. Исследовалось выполнение упражнения на длительное статическое мышечное напряжение. Сохранение мышечного тонуса в течение определенного периода времени на постоянном уровне ведет к утомлению и появлению ощущения, что нужно приложить некоторое дополнительное усилие, чтобы выполнить данную инструкцию. Таким образом, задание, требующее поддерживать некоторый определенный уровень мышечного напряжения, можно рассматривать в качестве теста на волевой контроль. Чтобы идентифицировать кортикальный компенсаторный механизм во время утомления, методом ПЭТ были получены томографические срезы метаболи-

ческой активности мозга для нескольких различных уровней мышечного напряжения, которое нужно было удерживать в течение 4 мин. Эксперименты со статическим напряжением сравнивали с простым ритмическим нажимом на ключ. В этих опытах было выявлено, что «волевое действие», включающее дополнительно моторный компонент, имеет своим субстратом, помимо префрон-тальной коры, также и базальные ганглии (хвостатое ядро, бледный шар).

Для изучения структуры корковых связей при решении различных мыслительных задач А.М. Иваницкий (1977) предложил метод картирования внутрикоркового взаимодействия. Метод основан на выявлении связей между участками коры по признаку совпадения частотных пиков в их спектрах ЭЭГ. Автор подчеркивает, что корковое взаимодействие может устанавливаться на разных частотах, поэтому подсчитывалось число связей каждой области с другими по каждой полосе частотного спектра ЭЭГ. Область отведения ЭЭГ, которая демонстрирует наибольшее число связей с другими участками коры, рассматривается как фокус взаимодействия сигналов, приходящих из разных источников,

С помощью этого метода были выделены две когнитивные системы мозга, соответственно связанные с образно-пространственным и абстрактно-вербальным мышлением. Для изучения образного мышления исследователи использовали процедуру опознания эмоции на фотографии лица. Пространственное мышление тестировали при сравнении двух геометрических фигур для определения их идентичности или зеркальной симметрии. Анаграммы или выбор из четырех слов одного были использованы для изучения вербального мышления.

Обобщая полученные данные, А.М. Иваницкий приходит к заключению, что височно-теменные области коры представляют мозговой субстрат образного мышления, а лобные отделы коры связаны с абстрактно-вербальным мышлением. Выделенные две зоны коры обнаружили наибольшее число связей с другими участками. Они рассматриваются как два фокуса взаимодействия, в которых осуществляется синтез информации. Предполагается, что текущая, оперативная информация сопоставляется в них с информацией, извлекаемой из долговременной памяти, и сигналами, приходящими из мотивационных центров. Согласно концепции автора именно в фокусах взаимодействия достигается конечная цель мыслительного процесса в виде нахождения решения. Субъективно это переживается как процесс думания и нахождения ответа. При этом субъективные переживания, связанные с разными фокусами взаимодействия, различаются.

Ошибочное включение «не той» когнитивной системы, например появление фокуса активности в лобной коре при решении задач, требующих образного мышления, и в височно-теменной коре при вербальных задачах, приводило к ошибочному решению либо к его отсутствию.

Специально человеческие типы высшей нервной деятельности влияют на локализацию фокусов взаимодействия информации. В опытах с построением зрительного образа из ограниченного набора простых элементов у лиц с преобладанием первой сигнальной системы над второй оба фокуса взаимодействия находились преимущественно в правом полушарии. У лиц с преобладанием второй, речевой сигнальной системы оба фокуса локализовались в левом полушарии. Различные мыслительные операции используют разные фокусы взаимодействия. На первом этапе, когда сначала требовалось определить, что можно построить из имеющихся элементов, и сформировать целевой образ, функционировал фокус взаимодействия в затылочно-височных отделах, а на этапе детального конструирования образа — в лобной коре. При этом нахождение решения при всех типах задач, даже если речевой ответ не требовался, сопровождалось появлением фокуса взаимодействия в левой височной коре (вербальной зоне).