4.3. Функциональная организация человеческого мозга

Выделяется три основных функциональных блока мозга.

Первый блок – «энергетический». Он обеспечивает регуляцию тонуса коры мозга и поддержание оптимального психического состояния. Регуляция тонуса коры мозга необходима для того, чтобы человек мог нормально воспринимать и перерабатывать информацию, планировать свою деятельность и осуществлять контроль поведения.

Взаимосвязь психических процессов с тонусом коры мозга впервые была описана И. П. Павловым. Он показал, что нервные процессы, протекающие в коре больших полушарий головного мозга, подчиняются «закону силы». Согласно этому закону сила и длительность реакции прямо пропорциональны силе и значимости раздражителя. Иными словами, чем сильнее раздражитель, тем интенсивнее реакция и медленнее ее угасание. «Закон силы» выполняется только при оптимальном тонусе коры мозга. При снижении тонуса этот закон нарушается, и развиваются так называемые тормозные, или фазовые, состояния мозга. Первая фаза тормозного состояния коры характеризуется тем, что сильные и слабые раздражители вызывают ответные реакции приблизительно одинаковой интенсивности. Поэтому данную фазу называют уравнительной.

При углублении торможения коры сильные раздражители усиливают торможение и не вызывают ответных реакций, в то время как слабые раздражители по-прежнему вызывают реакцию. Эта фаза называется парадоксальной в связи с тем, что такое реагирование является неожиданным, противоречащим смыслу.

При дальнейшем углублении тормозного состояния коры любой раздражитель перестает вызывать ожидаемую ответную реакцию и лишь углубляет торможение. Такое извращение реагирования характерно для ультрапарадоксальной фазы.

Описанные фазовые состояния мозга возникают, например, при переутомлении, в стрессовых и просоночных состояниях. Они могут многое объяснить в нарушениях целенаправленности поведения и деятельности, возникающих в этих состояниях.

Все это свидетельствует о важности поддержания оптимального мозгового тонуса для организации сознательной и целенаправленной психической деятельности. Первый функциональный блок не только тонизирует кору, но и сам испытывает ее дифференцирующее влияние и работает в тесной связи с высшими отделами коры (А. Р. Лурия, 1978).

Первый блок мозга расположен в верхних отделах ствола мозга. Первый функциональный блок обеспечивает поддержание оптимального уровня активности коры большого мозга, но сам не принимает участия ни в приеме и переработке информации, ни в формировании программ поведения.

Второй блок – «информационный» – непосредственно отвечает за анализ и синтез сигналов, поступающих в мозг от органов чувств, т. е. является блоком приема, переработки и хранения информации, доходящей до человека из внешнего мира.

Второй блок мозга располагается на наружной поверхности задних отделов головного мозга (теменной, височной и затылочной), являющихся центральными (корковыми) концами анализаторов, куда непосредственно поступает вся информация от периферических органов чувств. Образно говоря, этот блок является системой центральных приборов, которые воспринимают зрительную, слуховую и тактильную информацию, перерабатывают или «кодируют» ее и сохраняют в памяти следы полученного опыта. Аппараты этого блока могут рассматриваться как центральные (корковые) отделы воспринимающих систем (анализаторов).

При этом корковые отделы зрительного анализатора расположены в затылочной, слуховые – в височной, тактильные – в теменной области. В отличие от первого второй функциональный блок обладает высокой модальной специфичностью. По существу, он представляет собой объединение центральных (корковых) концов анализаторов различной модальности. Центральный конец зрительного анализатора располагается в затылочной области, слухового – в височной, мышечно-двигательного – в теменной и т. д.

Однако, несмотря на различия, связанные с модальной специфичностью, все аппараты этого блока организованы по единым законам. А. Р. Лурия выделяет три наиболее важных закона, описывающих строение не только второго, но и третьего блока головного мозга: 1) закон иерархического строения; 2) закон убывающей специфичности и 3) закон прогрессивной латерализации функций.

Первый закон – закон иерархического строения корковых зон – является одним из наиболее важных принципов, характеризующих строение коры большого мозга. Согласно этому закону каждая из мозговых систем состоит из трех надстроенных друг над другом корковых зон: первичной (или проекционной), вторичной и третичной.

В первичных зонах кончаются волокна, идущие от органов чувств (периферических рецепторов). Здесь информация дробится на элементарные компоненты и многократно кодируется с помощью высокоспециализированных нейронов-детекторов, реагирующих только на строго определенные характеристики сигнала, поступающего с рецепторов. Над первичными зонами коры надстроены вторичные, или проекционно-ассоциативные зоны. Отличительной особенностью их является то, что поступающие сюда волокна идут не от периферических рецепторов, а из подкорковых ядер либо из первичных зон коры. Функция вторичных зон коры, по-видимому, заключается в том, чтобы объединять элементарные признаки сигналов, приходящих из нижележащих подкорковых образований и первичных зон коры, в более сложные психические образования.

Над ними надстроены третичные зоны коры, или зоны перекрытия корковых отделов различных анализаторов. Эти зоны расположены на границе затылочной, височной и задне-центральной областей коры и обладают особенно тонким и сложным строением. Основную часть третичной зоны составляют образования нижнетеменной области, которая выделяется в процессе эволюции позднее других и приобретает решающее значение только у человека. Это дает основание считать третичные зоны коры специфически человеческим образованием.

Второй закон структурной организации функциональных блоков мозга формулируется как закон убывающей специфичности иерархически построенных зон коры. В соответствии с этим законом максимальной специфичностью обладают первичные зоны. В них проходят проекционные волокна от соответствующих рецепторов. Причем проекция органов чувств на поверхность первичных зон коры имеет строгое соматотопическое строение: нервные окончания рецепторов расположены в коре не случайным, а строго упорядоченным образом: каждая воспринимающая точка рецепторного поля спроецирована на четко определенное место в первичной зоне коры (например, нервные волокна, идущие от тактильных рецепторов нижних конечностей, оканчиваются в верхних отделах задней центральной извилины противоположного полушария, от верхних конечностей – в средних, а от лица и головы – в нижних). При этом особенно важен тот факт, что величина проекции зависит не от размеров проецируемых участков тела, а от их значения для деятельности. Так, проекционная зона бедра или голени существенно меньше, чем проекционные зоны рук, губ и языка.

Третий закон – закон прогрессивной латерализации функций – указывает на факт существования асимметрии, неравнозначности полушарий мозга. Каждый мозг обладает своим комплексом психических функций, своей речью, своей памятью и своим эмоциональным тонусом.

Третий блок – «функциональный» – вырабатывает программы поведения, обеспечивает и регулирует их реализацию и участвует в контроле за их успешным выполнением. Он образовался на базе двигательных отделов и поэтому располагается в передних отделах мозга.

Передние отделы мозга по своему? строению существенно отличаются от задних отделов, где располагается второй функциональный блок: в коре задних отделов доминируют афферентные клетки, которые являются получателями сенсорной информации, а в коре передних отделов – эфферентные клетки, подготавливающие и организующие двигательную активность человека.

Как и задние, передние отделы коры организованы по иерархическому принципу. Однако если во втором функциональном блоке нервные процессы идут от первичных зон к вторичным и затем к третичным, то в третьем блоке – в обратном направлении: от третичных и вторичных зон коры, где формируются цели и подготавливается программа двигательного акта, к первичным зонам, откуда нервные импульсы направляются к периферии, вызывая соответствующие движения. Для простоты здесь сохраняется тот же порядок изложения, что и при описании второго функционального блока, т. е. от первичных зон к вторичным и затем к третичным.

Соматотопическое строение первичной зоны коры отвечает задачам пространственного распределения двигательных импульсов. Однако для организации целостных движений этого недостаточно. Необходимо развернуть их во времени, т. е. обеспечить цепь плавно сменяющих друг друга движений. Эту функцию выполняет вторичная зона моторной коры, расположенная в премоторных отделах лобной области. Поражение премоторной зоны не вызывает ни параличей, ни парезов, а приводит к нарушениям двигательных навыков. Внешне это проявляется в том, что у человека меняется почерк, написание букв становится разрывным, машинистка теряет быстроту и плавность движений, у квалифицированного рабочего деавтоматизируются привычные рабочие навыки и т. д.

Все эти факты показывают роль премоторной зоны в организации движений, ее функция аналогична функции вторичных отделов сенсорной коры, превращающей нервные процессы, организованные по соматотопическому принципу, в функционально организованную систему нервных импульсов. В премоторной зоне происходит синтез отдельных нервных импульсов в целостные кинетические структуры или динамические стереотипы автоматически сменяющих друг друга движений. Организация таких двигательных стереотипов – основная функция вторичных отделов моторной коры; они являются аппаратом, специально приспособленным для интеграции отдельных двигательных импульсов в последовательные «кинестетические мелодии». Над премоторной областью надстроена третичная зона, расположенная в префронтальных отделах лобной области, эта область мозга имеет множественные связи, как с нижележащими подкорковыми образованиями, так и практически со всеми другими отделами коры мозга. Поэтому становится понятной та важная роль, которую образования третичной зоны играют в общей организации поведения человека. Среди множества функций, выполняемых этой областью мозга, можно условно выделить две наиболее важные: а) управление процессами активизации; б) программирование, контроль и регуляция сознательной целенаправленной деятельности.

Лобные доли мозга, особенно богатые связями с ретикулярной формацией, являются прежде всего аппаратом, регулирующим и поддерживающим уровень активности мозга в соответствии с решаемыми задачами. Такая регуляция необходима для решения текущих задач, определения целей деятельности и разработки программы действий. Поэтому именно лобные доли мозга ответственны за выполнение этой функции.

Психическая деятельность человека начинается с получения и переработки стимульной информации, а заканчивается формированием намерений, выработкой соответствующей программы действий и выполнением этих программ во внешних (двигательных) и внутренних (умственных) актах.

Кроме вертикальной организации человеческого мозга, головной мозг человека имеет горизонтальную межполушарную асимметрию.