Александр Батуев - Загадки и тайны психики

Мы не слишком погрешим против истины, если представим себе, что подобную карту формирует и маленький ребенок, находясь в детской кроватке. А особенно когда он подрастает и начинает свободно передвигаться по комнате. Таким образом, в подсознании ребенка закладываются основы пространственного мышления. Без этих знаний человек не способен ориентироваться в окружающем его мире, познавать его, использовать эти знания в своей мыслительной деятельности.

Способности к пространственному мышлению, хотя и в простейшей форме, развиты у животных. Но в отличие от нас животные лишены очень важной особенности: большинство из них, за исключением обезьян, не способны к обобщениям и абстракциям. Если и признавать существование у животных какого-либо знания, мышления, то надо учитывать, что оно всегда конкретно, т. е. соотносится лишь с конкретными предметами и явлениями окружающего мира. В отличие от животных наши знания и мышление большей частью абстрактны и в каждый момент времени могут совершенно не соотноситься с конкретными образами среды. К примеру, возьмем такую область человеческого знания, как картография – наука о географических картах, о методах их создания и использования. Абстрактные знаки и символы на географической карте – это обобщенные образы реальной действительности. Вся географическая карта – это сложно закодированное знание, накопленное человечеством за всю историю его развития. На занятиях в школе с атласами и контурными картами мы обучаемся воспринимать весьма отвлеченные представления о расположении городов, рек, морей, континентов, овладевая тем самым высшими формами когнитивного обучения.

Следовательно, когнитивные карты жизненного пространства – это та основа, на которой строится наше пространственное мышление.

А теперь я хочу рассказать о собственных исследованиях нейронных основ памяти, которые проводились совместно с моими учениками А. А. Пироговым и А. А. Орловым на обезьянах – макаках-резусах.

Обезьяна во время опыта находилась в специальном приматологическом кресле в затемненной камере (как показано на рисунке). Перед животным располагался пульт, состоявший из панели с двумя рычагами, над которыми были вмонтированы лампочки экрана, закрывавшего рычаги и устройства для подачи пищевого вознаграждения.

В начале экспериментальной задачи подавался условный сигнал – поочередное мигание лампочек возле правого и левого рычага в течение 2–5 (секунд. Экран в это время был закрыт. После выключения условного сигнала следовала пауза – 5-20 секунд, в течение которой обезьяна должна помнить, какая из лампочек зажигалась. Никаких сигналов в это время не подается. Этот период называется отсрочкой, именно в это время и осуществляются процессы кратковременной оперативной памяти. Затем экран отодвигали, открывая доступ обезьяне к рычагам. Если обезьяна в течение отсрочки запомнила, с какой стороны зажигалась лампочка, то она должна нажать на рычаг, расположенный на той же стороне пульта, т. е. справа или слева. Если обезьяна правильно выбрала рычаг, то она получала пищевое вознаграждение (драже). Такие тесты в течение одного опыта применялись многократно.

После такой многодневной тренировки, когда количество ошибочных выборов не превышало 10–15 %, на голове обезьяны, находящейся под наркозом, размещали устройство для крепления микроэлектродов, позволяющее с помощью электронной аппаратуры одновременно регистрировать электрическую активность нескольких отдельных клеток мозга.

Вопрос об участии различных мозговых структур в осуществлении оперативной памяти до сих пор является предметом дискуссии. Мы изучали нейронные механизмы лобной коры мозга обезьян. Лобная кора является самой молодой и наиболее сложно организованной структурой мозга, которая осуществляет высший контроль за деятельностью его остальных отделов и участвует в процессах памяти.

А теперь давайте посмотрим, как ведут себя отдельные нейроны лобных долей мозга при выполнении обезьяной вышеописанной поведенческой задачи.

В начале экспериментальной задачи подавался условный сигнал

Затем экран отодвигали, открывая обезьяне доступ к рычагам

Каждый тест начинался с предъявления условного сигнала, а значит, с записывания мозгом информации о его пространственном местоположении. Именно эта информация в данном исследовании является самой главной, ибо она и определяет направление предстоящего движения – нажатия правой лапой на правый или левый рычаг.

Нейроны могут быть нескольких типов, каждый из которых проявляет свою активность на определенных этапах поведенческой задачи

Оказалось, что в лобной коре существуют клетки, которые «описывают» именно пространственные признаки условного сигнала – они называются пространственно избирательными нейронами. Было установлено, что эти нейроны могут быть нескольких типов, каждый из которых проявляет свою активность в определенные этапы поведенческой задачи.

Так, один тип нейронов проявляет избирательность только в период действия самого условного сигнала. Но как только лампочка гаснет, избирательность этих нейронов исчезает и активность их возвращается к прежнему уровню. Такие нейроны коры головного мозга называют сенсорными нейронами. Они являются как бы первыми нейронами лобной коры на пути приема биологически наиболее значимой информации.

Следующий самостоятельный тип клеток – нейроны, обнаруживающие свойство пространственной избирательности только в период оперативной памяти и не реагирующие ни на условный сигнал, ни на открытие экрана. Эти нейроны как бы принимают эстафету от группы сенсорных нейронов и удерживают информацию о пространственном расположении ранее действовавшего условного сигнала на протяжении периода оперативной памяти, поэтому эти нейроны названы нейронами памяти.

Третий тип клеток обнаруживает свою пространственную избирательность лишь после открытия экрана, т. е. непосредственно перед выполнением движения нажатия на тот или иной рычаг. Эти клетки не проявляют каких бы то ни было ответных реакций во время всех предшествующих этапов поведенческой задачи и включаются в работу только в момент, непосредственно предшествующий совершению целенаправленного двигательного акта. Эти клетки также по принципу эстафеты активируются клетками памяти, но характер их реакции уже существенно отличается от реакций предыдущих типов нейронов. Реакции этого типа клеток зависят как от местоположения действовавшего ранее условного сигнала – информации, полученной от клеток памяти, так и от направления предстоящего движения к рычагу. Эта последняя информация уже извлекается из долговременной памяти, в которой «записаны» результаты условнорефлекторного обучения, т. е. автоматизированные двигательные программы, поэтому такие нейроны называются нейронами моторных программ. После выполнения двигательного акта и получения пищевого вознаграждения импульсная активность этих нейронов возвращается к исходному уровню.