В лабиринтах развивающегося мозга. Шифры и коды нейропсихологии

Очевидно, что оценка тезауруса (набора, перечня, запаса) статических и динамических, жестких, гибких и иных характеристик всегда должна зависеть от уровня и типа анализа системы. Они будут иметь свою специфику и различаться, например, при анализе «речи как системы» в лингвистическом, нейропсихологическом, логопедическом, психиатрическом и т. п. аспектах. Это справедливо и в отношении описания «речи» на разных срезах онтогенетического развития, в клинико-экспериментальном исследовании, в нейропсихологии нормативных индивидуальных различий.

Теория функциональных систем (ТФС[1]) П.К. Анохина, созданная на фундаменте классической русской школы И.П. Павлова, И.М. Сеченова, А.А. Ухтомского и др., – ключевая методологическая предиспозиция нейропсихологии. В ней постулируется: единицы целостной деятельности организма – динамические, самоорганизующиеся и саморегулирующиеся функциональные системы (ФС), все компоненты которых взаимодействуют для достижения полезных приспособительных результатов. Результат и является системообразующим фактором:

«…Недостаточный результат может целиком реорганизовать систему и сформировать новую, с более совершенным взаимодействием компонентов, – пишет П.К. Анохин, – и напротив, получение полезного результата также приводит к созданию новой системы, целью которой является уже достижение следующего результата». Функциональные системы, реализация которых обеспечивает достижение результата поведенческого акта, формируются на последовательных стадиях индивидуального развития, поэтому системная структура поведения отражает историю его формирования. Иначе говоря, «реализация поведения есть ‹…› реализация истории формирования поведения, то есть множества функциональных систем, каждая из которых фиксирует этап становления данного поведения ‹…› Вновь сформированные системы не сменяют предсуществующие, но «наслаиваются» на них» (Александров, 1999).

Одновременно в организме сосуществуют и взаимодействуют множество ФС: метаболического, гомеостатического, психического, поведенческого, социального и т. п. уровней. Любая ФС включает следующие развертывающиеся во временной последовательности узловые механизмы:

1) афферентный синтез, предполагающий многокомпонентное взаимодействие между доминирующей мотивацией, обстановочной и пусковой афферентацией, следами памяти;

2) принятие решения;

3) акцептор результата действия – аппарат предвидения потребного результата;

4) формирование программы действия;

5) эфферентный синтез, обеспечивающий реализацию принятого решения в действие (способ достижения адаптивного результата на соматовегетативном, двигательном, мыслительном и т. п. уровнях), многокомпонентное действие;

6) обратная афферентация (обратная связь), то есть сличение достигнутого результата с моделью потребного результата в акцепторе результата действия.

Постулаты общей теории функциональных систем гласят:

1. Системообразующим фактором ФС любого уровня организации является полезный для жизнедеятельности всего организма приспособительный результат.

2. Любая ФС строится на основе принципа саморегуляции; отклонение результата от нормы посредством деятельности соответствующей ФС само является причиной восстановления оптимального уровня этого результата.

3. ФС – центрально-периферические образования, избирательно объединяющие разные органы и ткани для достижения полезных приспособительных результатов; отдельные элементы ФС взаимодействуют для достижения полезных результатов.

4. ФС разного уровня имеют изоморфную организацию – однотипную архитектонику.

5. ФС и их отдельные части избирательно созревают в онтогенезе, отражая общие закономерности системогенеза.

Отличительной особенностью архитектоники ФС является ее информационная основа, которая структурирует ее динамику на всех описанных уровнях и стадиях. Информационное взаимодействие человека-субъекта с любым объектом (физическим или социальным, самим собой или другими, с природой или искусством) протекает по речевым и неречевым (обонятельным, тактильным, зрительным, жесто-мимическим и т. п.), эмоциональным и сомато-вегетативным каналам коммуникации. При этом нервная система не «обрабатывает» никакой информации (в том смысле, что готовые элементы существуют во внешнем мире и «отбираются» познающей системой – мозгом). Она взаимодействует с окружающей и внутренней средой, непрерывно видоизменяя свою структуру.

В нейронауках широко обсуждаются этапы и стадии этих информационных контактов; убедительно доказывается факт постоянного изменения структуры и интенсивности различных составляющих их мозговой организации. Введены специальные термины – «информационные субстанции» и информационные магистрали – совокупность нейробиологических механизмов, обеспечивающих перенос информации.

Продолжается исследование «акцептора результата действия» (АРД). В теории ориентировочно-исследовательской деятельности Е.Н. Соколова это понятие корреспондирует с «афферентной моделью нервного стимула»; у Н.А. Бернштейна – с «моделью потребного будущего»; в концепции генезиса антиципации (ожидания события) Е.А. Сергиенко – с «предвосхищающими схемами».

Все эти представления о механизмах упреждения, экстраполяции будущего поведения, если вдуматься, выглядят достаточно фантастичными. Между тем они отражают абсолютно реальный психофизиологический процесс – «опережающее возбуждение» в ЦНС. Мозг, как пророчески заметил А.А. Ухтомский, «это совокупность калейдоскопически сменяющихся органов предупредительного восприятия, предвкушения и проектирования среды» (Ухтомский, 1950).

Большинство ученых сходятся в том, что механизм опережения задан генетически и является одним из наиболее совершенных адаптивных приспособлений организма к условиям среды. Он безусловно зависим от богатства мира, окружающего человека, и не развивается в условиях сенсорного голода или социальной депривации; инвариантно обусловлен полноценностью процессов восприятия и памяти. При этом мозг, по мнению Г. Шеперда, «…помнит не столько моторные (речевые или двигательные) программы, сколько соответствующие им раппорты (узоры) электрохимической, гормональной, медиаторной активации, точнее – их совокупности. Именно эти мозаики актуализируются при воспроизведении врожденного или приобретенного в процессе обучения поведения» (Шеперд, 1989).

В нейропсихологическом контексте важно то, что механизм опережения может быть наработан, развит в течение жизни человека, особенно в детском возрасте, когда все системы мозга крайне сензитивны (чувствительны) и пластичны. Кроме того, этот механизм, очевидно, универсален, поэтому остановимся на нем подробнее.

Итак, любое наше действие следует рассматривать не как ответ на прошлое событие, а как шаг в будущее. В этом – нейробиологическая суть афоризма А. Блока: «Все, что человек хочет, непременно сбудется. А если не сбудется, то и желания не было, а если сбудется не то – разочарование только кажущееся: сбылось именно то».

ФС имеют замкнутую организацию, объединяющую центральные и периферические механизмы на основе постоянной афферентации от периферических органов. ФС разного уровня взаимодействуют на центральном уровне – уровне головного мозга. При этом имеет место опережающее наличную функцию развитие соответствующих ей мозговых ансамблей. Сегодня для объяснения этого факта уже созданы достаточно экзотические гипотезы, типа концепции «гедонистического нейрона» (Klopf, 1982). Согласно ей (коль скоро нейрон гедонистичен), «удовольствие» для нейрона – возбуждение, а неудовольствие – торможение; опережающее возбуждение, таким образом, – максимализация удовольствия.

Еще в 30-е годы XX века J. Herrick u G. Coghill писали о постоянном «забегании вперед» структуры перед функцией; о том, что процесс раннего эмбриогенеза всегда опережает наличную функцию, как бы «заготавливая впрок» те структуры, которые будут востребованы, необходимы только в будущем поведении, после рождения, впоследствии.

«В эволюционном плане аргументами в пользу генетической особенности нервных структур являются два важнейших фактора их онтогенеза:

1) опережающая все остальные органы закладка нервных структур в эмбриогенезе, 2) системная организация самых ранних стадий развития, – пишет Ф.А. Ата-Мурадова. – Факт резко опережающей все остальные органы закладки нервных структур не может не поражать воображение ‹…› Ведущая и интегрирующая роль нервных структур определяет единство эмбрионального развития как целесообразно направленного процесса [курсив мой. – А.С.] ‹…› Эту закономерность мы назвали принципом опережающего развития нервных структур, который является характерной чертой развития всех хордовых. На следующей стадии возникают закладки остальных органов ‹…› Уже с момента закладки имеет место активная метаболическая связь между сомитами и частями нервной трубки, к которой они прилегают ‹…› Возникает матрица, представленная нервной трубкой и ветвлениями ее первичных отростков в первичных органах. Эта матрица определяет направление дальнейшего эмбриогенеза. Эту закономерность можно назвать принципом нервной интеграции эмбриогенеза» (Ата-Мурадова, 1983).

Следующим доказательством существования феномена опережения на нейробиологическом уровне является открытая Г.И. Поляковым, И.Н. Филимоновым и их учениками гетерохрония развития новой коры (и в первую очередь лобных отделов мозга): она закладывается раньше, но созревает позже, чем древняя кора. То есть, стартуя с опережением, лобные структуры мозга проходят более длительный путь формирования.

Указанная закономерность оказалась справедливой и при рассмотрении генной активности, и при изучении формирования медиаторных систем мозга. Были открыты факты, свидетельствующие о том, что еще задолго до момента полного созревания нейрона коры происходит его настройка, включение в переработку информации, а отдельные медиаторные системы созревают раньше, чем оформляется морфологическая система для их функционирования (Ата-Мурадова, 1983; Раевский, 1985; Wells, 1967, и др.).

Таким образом, психический феномен «опережения», «предвкушения» имеет абсолютно надежную, генетически зафиксированную нейробиологическую базу. При рассмотрении всей совокупности этих многочисленных и, казалось бы, разнородных фактов «предвосхищения» обращает на себя внимание один крайне значительный для нейропсихологии момент. Практически везде в связи с этим феноменом возникает словосочетание «передние, или лобные, отделы», То же имеет место и во всех современных междисциплинарных работах, связанных с экстраполяционным поведением. Именно в лобных отделах установлен (Hahn, Laron, 1971; Grouse, 1972, и др.) наиболее высокий уровень активности генома, причем в левой лобной доле почти в 3 раза выше, чем в правой.

В нейропсихологии А.Р. Лурия, Л.С. Цветковой, Е.Д. Хомской сформулирована теория о функциях лобных долей. Префронтальные отделы мозга образуют функциональный блок «программирования, целеполагания и контроля за протеканием собственной деятельности». Л.С. Цветкова рассматривает АРД как основополагающий психофизиологический механизм формирования и функционирования внутренней речи человека – базового параметра его произвольной саморегуляции. Эта теория постоянно развивается и обогащается новыми нейропсихологическими данными на моделях раннего и позднего онтогенеза, предоставляющих действительно уникальные факты о работе АРД.

Главный, ведущий «системообразующий» фактор, несущая ось всей психической деятельности человека – результат, имманентно связанный по своей мозговой организации с аппаратом акцептора результата действия, – также достаточно жестко обусловлен функциональной активностью лобных отделов мозга. Таким образом, именно с ними ассоциированы у человека степени свободы в овладении алгоритмами адекватного предвидения, предвосхищения (если угодно, ясновидения, столь модного сегодня), экстраполяции собственного и чужого поведения.

Уникальные данные психофизиологии, нейробиологии и других наук во взаимодействии с нейропсихологическим знанием позволяют приблизиться к разгадке тайны АРД. Универсальная актуализация феномена предвосхищения лежит в основе одного из базовых принципов диагностики, коррекции и профилактики развития: антиципации, «работы на опережение». Очевидна определяющая роль в этом сценарии закона о «зоне ближайшего развития» Л.С. Выготского.

Как и все прочие психологические конструкты, механизм антиципации имеет культурно-историческую составляющую: его развитие с неизбежностью связано в онтогенезе с богатством окружающей среды и в первую очередь социального окружения. АРД имеет свой генетический остов, но дальнейшее его развитие прямо зависит от окружения ребенка и тех требований, которые предъявляются (или не предъявляются) ему извне. Впрочем, это правило не зависит от возраста человека.

В принципе понятие «зоны ближайшего развития» и отражает этап формирования у ребенка его собственного АРД. Этап, на котором функцию «предвидения, опережения» и прогнозирования информативности берет на себя взрослый. Интериоризация внешних программ и алгоритмов питает и формирует АРД человека, причем во всех возрастах. Чем больше программ, тем больше объем и степени свободы АРД. Тем более способен человек к прогнозированию результата собственного поведения, то есть к такому контролю за протеканием своей и посторонней деятельности, который происходит во внутреннем плане.

Подчеркивая непреходящее значение лобных отделов для формирования и адекватной реализации АРД, нельзя не коснуться другой стороны процесса гетерохронии: опережающего созревания к моменту рождения субкортикальных систем. Ведь именно они призваны обеспечить самые первые (витально значимые) сенсомоторные, соматические, аффективные функции ребенка.

Как известно, у новорожденного подкорковые структуры мозга достигают 75 % степени зрелости от своего «взрослого» состояния, а к концу первого года жизни они принципиально завершают свой морфогенез. Естественно, что они, еще внутриутробно, а затем – с первых минут жизни ребенка гарантируют адекватность его витальных функций требованиям окружающей среды. А следовательно, принимают должное и немаловажное участие в организации АРД.

Мы еще не раз обратимся к понятию гетерохронии, которая, согласно емкому определению Ф.А. Ата-Мурадовой, «является определяющим фактором и, очевидно, единственной возможностью постепенного разрастания и целесообразного созревания» и мозговых структур, и психических процессов. Сейчас главное – понимание того непреложного факта, что психический механизм предвосхищения, программирования будущего обеспечен надежной нейробиологической базой.

Другой вопрос, что только от последующей востребованности извне (в первую очередь от социальной среды) зависит прогрессивное развитие этих нейробиологических инструментов. Или, наоборот, – их регресс, атрофия. Это постоянное чередование, цикличность «опережающей» нейробиологической предуготованности и встречных требований окружающего мира являются на всем протяжении жизни человека основополагающими условиями адаптивных возможностей его мозга.

Взаимодействие ФС строится по принципу доминирования функциональных систем, в основе которого лежит открытый А.А. Ухтомским механизм. Доминирующая мотивация является системоорганизующим фактором, находящимся в постоянном диалоге с факторами внешней среды и памятью человека.

«На стадии афферентного синтеза возникающее на основе потребности доминирующее мотивационное состояние постоянно взаимодействует на нейронах мозга с афферентацией, поступающей в ц.н.с. от действия на организм обстановочных факторов, а также – с механизмами памяти. Информационным результатом этого взаимодействия, которое осуществляется по принципу доминанты, является важнейший механизм психической деятельности – принятие решения» (Судаков, 1999).

Доминирующая мотивация играет ведущую роль прежде всего на наиболее ответственой, инциативной стадии системной организации поведения – этапе афферентного синтеза. Она пластична, то есть переключаема (может перестраиваться по типу замещения) в случае возникновения препятствий. Революционным является открытие того факта, что доминирующая мотивация может изменять свойства нейронов мозга. Более того, под ее воздействием на нейронном уровне может наблюдаться экспрессия, синтез специфических информационных белковых молекул.

При этом формирование базовых биологических мотиваций тесно связано с деятельностью мотивациогенных центров гипоталамуса, которые исполняют роль своеобразных пейсмекеров. Пейсмекеры – эндогенные механизмы управления, источники периодически возникающего возбуждения; задаватели, водители ритма, шага. Предполагается, что именно восходящие активирующие, генерализующие влияния этих зон мозга на другие отделы и кору больших полушарий и составляют энергетическую основу биологических мотиваций, обусловливающих активное взаимодействие субъекта со средой с целью удовлетворения исходной потребности.

Совокупность имеющихся в литературе и собственных клинико-экспериментальных данных позволила К.В. Судакову и его сотрудникам сделать вывод о том, что гипоталамические центры держат в своеобразной функциональной зависимости все остальные (вплоть до самых молодых в эволюционном плане – лобных), вовлеченные в доминирующую мотивацию структуры мозга.

Вместе с тем сам пейсмекер доминирующей мотивации находится под постоянным нисходящим контролем со стороны коры головного мозга. В настоящее время в рамках теории функциональных систем продолжаются исследования механизмов, роли и функций доминирующей мотивации на генетическом и молекулярном уровнях.

Современные представления теории ФС (Судаков, 1987, 1993, 1999, и др.) констатируют, что в организме взаимодействие между различными системами подчинено:

1) принципу иерархии, сводящемуся к тому, что в каждый момент времени активность организма определяет доминирующая в плане адаптации ФС;

2) мультипараметрическому принципу, согласно которому изменение какого-то параметра ФС с неизбежностью влечет за собой не только изменения в ней самой, но непременно сказывается на актуализации и результативности других ФС;

3) принципу последовательного взаимодействия – смене ведущего положения одной ФС другой в зависимости от требования потребностного результата целостного поведения.

Важнейшая роль системных церебральных процессов, помимо прочего, состоит в организации феномена, описанного Н.П. Бехтеревой в концепции устойчивого патологического состояния мозга – УПС (Бехтерева, 1971, 1980, 1997, 2006).

Суть теории УПС состоит в следующем:

«При хроническом заболевании, прошло оно через острую фазу или нет, развивается своего рода новый гомеостаз, обеспечивающий оптимальное приспособление к среде, существование в ней, но уже не здорового, а больного организма. При этом важно иметь в виду три фактора: 1) общую реорганизацию состояния и взаимодействия мозговых (и организменных) систем, 2) дальнейшее поддержание этой реорганизации по существу теми же реакциями организма, которые ранее удерживали гомеостаз здоровья и 3) поддержание реорганизации на основе вновь сформированной матрицы долговременной памяти» (Бехтерева, 2006).

Очевидно, что этот принцип работы мозга универсален и распространяется не только на хронические заболевания, но и на поведение в целом.

Принципиально важная единица анализа – понятие, введенное в научный обиход теорией систем: паттерн. Оно возникло вследствие вековых споров о дихотомиях «вещество (материя, структура) – форма (модель, качество)», «структура – функция» и т. п. В системном подходе была принята аксиома о единстве, нерасчленимом диалектическом взаимодействии указанных реальностей. Механистическое разделение этих явлений было заменено термином «паттерн», объединяющим их. Таким образом, паттерн – конфигурация упорядоченных структурно-функциональных взаимоотношений между материей, качеством, формой, содержанием и иными аспектами того или иного феномена.

В рамках системного подхода были получены уникальные данные о работе мозга. Они (как и другие достижения нейронаук) в определенной мере будут рассмотрены ниже. Однако читателю, стремящемуся к овладению этим материалом, рекомендую обратиться к соответствующей литературе: без этих знаний понимание нейропсихологии весьма сомнительно. Завершая краткий обзор основных положений и понятий системного подхода, мы с необходимостью констатируем: все перечисленное развивается в фило- и онтогенезе человека.