Предмет и задачи психофизиологии определение психофизиологии

Функциональная система как физиологическая основа поведения

В русле системного подхода поведение рассматривается как целостный, определенным образом организованный процесс, направленный на адаптацию организма к среде и на активное ее преобразование. Приспособительный поведенческий акт, связанный с изменениями внутренних процессов, всегда носит целенаправленный характер, обеспечивающий организму нормальную жизнедеятельность. В настоящее время в качестве методологической основы психофизиологического описания поведения используется теория функциональной системы П.К. Анохина (1968).
Эта теория была разработана при изучении механизмов компенсации нарушенных функций организма. Как было показано П.К. Анохиным, компенсация мобилизует значительное число различных физиологических компонентов — центральных и периферических образований, функционально объединенных между собой для получения полезного приспособительного эффекта, необходимого живому организму в данный конкретный момент времени. Такое широкое функциональное объединение различно локализованных структур и процессов для получения конечного приспособительного результата было названо функциональной системой.
Функциональная система (ФС) — это организация активности элементов различной анатомической принадлежности, имеющая характер взаимосодействия, которое направлено на достижение полезного приспособительного результата.
Результат деятельности и его оценка занимают центральное место в ФС. Достичь результата — значит изменить соотношение между организмом и средой в полезном для организма направлении. Достижение результата в ФС осуществляется с помощью ряда механизмов. Наиболее важными из них являются: 1) афферентный синтез всей поступающей в нервную систему информации; 2) принятие решения с одновременным формированием аппарата прогнозирования результата в виде афферентной модели — акцептора результатов действия; 3) собственно действие; 4) сличение на основе обратной связи афферентной модели акцептора результатов действия и параметров выполненного действия; 5) коррекция поведения в случае рассогласования реальных и идеальных (смоделированных нервной системой) параметров действия (рис. 1.1).
Состав функциональной системы не определяется пространственной близостью структур или их анатомической принадлежностью. В ФС могут включаться как близко, так и отдаленно расположенные системы организма. Она может вовлекать отдельные части любых цельных в анатомическом отношении систем и даже детали отдельных
Обстановочные
афферентации

Параметры
результата
Афферентный
синтез
Действие
Результат
Эфферентные возбуждения
Рис. 1.1. Принципиальная схема центральной архитектуры функциональной системы (по Анохину, 1968)
целых органов. При этом отдельная нервная клетка, мышца, часть какого-либо органа, весь орган в целом могут участвовать в достижении полезного приспособительного результата, только будучи включены в соответствующую функциональную систему. Фактором, определяющим избирательность этих соединений, является биологическая и физиологическая архитектура самой ФС, а критерием эффективности этих объединений — конечный приспособительный результат.
Поскольку для любого живого организма количество возможных поведенческих ситуаций в принципе неограниченно, следовательно, одна и та же нервная клетка, мышца, часть какого-либо органа или сам орган могут входить в состав нескольких ФС, в которых они будут выполнять разные функции. Таким образом, при изучении взаимодействия организма со средой единицей анализа выступает целостная, динамически организованная функциональная система.
Типы и уровни сложности ФС. Функциональные системы имеют разную специализацию: одни осуществляют дыхание, другие отвечают за движение, третьи за питание и т.п. ФС могут принадлежать к различным иерархическим уровням и быть разной степени сложности: одни из них свойственны всем особям данного вида (и даже других видов), например функциональная система сосания. Другие индивидуальны, т.е. формируются прижизненно в процессе овладения опытом и составляют основу обучения.
Функциональные системы различаются по степени пластичности, т.е. по способности менять составляющие ее компоненты. Например,
ФС дыхания состоит преимущественно из стабильных (врожденных) структур и поэтому обладает малой пластичностью: в акте дыхания, как правило, участвуют одни и те же центральные и периферические компоненты. В то же время ФС, обеспечивающая движение тела, пластична и может достаточно легко перестраивать взаимосвязи компонентов.
Значение теории ФС для психологии. Начиная с первых своих шагов, теория функциональных систем получила признание со стороны естественно-научно ориентированной психологии. В наиболее яркой форме значение нового этапа в развитии отечественной физиологии сформулировал А.Р. Лурия (1978). Благодаря теории ФС:

• 
  1) произошла замена упрощенного понимания стимула как единственного возбудителя поведения более сложными представлениями о факторах, определяющих поведение, с включением в их число моделей потребного будущего или образа ожидаемого результата;
  
• 
  2) сформулировано представление о роли обратной афферента-ции и ее значении для дальнейшей судьбы выполняемого действия; последнее радикально меняет картину, показывая, что все дальнейшее поведение зависит от успехов выполненного действия;
  
• 
  3) введено представление о новом функциональном аппарате, осуществляющем сличение исходного образа ожидаемого результата с эффектом реального действия — акцептор результатов действия.
  

Таким образом, теория ФС представляет собой образец отказа от тенденции сводить сложнейшие формы психической деятельности к изолированным элементарным физиологическим процессам и попытку создания нового учения о физиологических основах активных форм психической деятельности.
Развитие теории ФС. Свое дальнейшее развитие теория ФС получила в трудах В.Б. Швыркова (1989), Ю.И. Александрова (2003) и др. Исследования В.Б. Швыркова и его последователей привели к формированию нового направления в психологии: системной психофизиологии (см. п. 1.4.5), задачей которого является изучение закономерностей формирования и реализации систем, составляющих индивидуальный опыт, их таксономии, динамики межсистемных отношений в поведении и деятельности.
Принципиальное значение в этом контексте имело открытие такого феномена, как системная специализация нейронов. Это особый вид специализации, который проявляется не по отношению к сенсорным, моторным, когнитивным функциям, а по отношению к элементам индивидуального опыта — функциональным системам. Участие нейрона в разных вариантах функциональных систем формирует его индивидуальный опыт. В дальнейшем было установлено, что структура опыта индивидов, принадлежащих к разным видам, фиксирует историю его формирования, и что формирование нового индивидуального опыта, выражающееся в приобретении нейронами новых поведенческих специализаций, сопровождается и обусловливается изменениями в реализации генетической программы нейронов. Идея системной специализации нейронов весьма продуктивна, она открывает дополнительные возможности экспериментального исследования индивидуального опыта человека и животных, в первую очередь для изучения нейронных механизмов обучения и формирования индивидуальных траекторий развития.
Основные положения теории ФС создали также основу для продуктивных исследований в прикладных направлениях: клиническом и профессиональной деятельности (Александров, Шевченко, 2004). Помимо сказанного, основные идеи теории ФС нашли свое приложение в развитии теорий темперамента (Русалов, 2012) и способностей (Шадриков, 2007).

Системный подход к решению

психофизиологической проблемы

Применение системного подхода к изучению проблемы «мозг — психика» стало реальностью во второй половине XX в., однако идеи о функциональном единстве мозга и связи этого единства с поведением и психикой появились значительно раньше.
История проблемы. В конце XIX в. в русле клинической неврологии были получены данные о связи разных отделов мозга с умственными возможностями человека. Исследования П. Брока и К. Вернике, открывших локализацию речевых функций в коре больших полушарий, стимулировали к поиску представительства других интеллектуальных функций. Наряду с этим такие исследователи, как Ф. Гольц (1881), утверждали, что «местоположение ума» следует искать во всех отделах мозга (цит. по: Ждан, 2004). Широкую известность получили проведенные в начале века эксперименты К. Лешли. По результатам опытов на животных и клиническим наблюдениям Лешли сформулировал положение о том, что в коре мозга нет такого поля, которое бы не принимало участия в осуществлении «интеллектуальных функций».
В отечественной науке одним из первых высказал идею системной организации мозга Л.С. Выготский. Еще в 1934 г. он писал: «...функция мозга как целого... представляет собой продукт интегральной деятельности расчлененных, дифференцированных и снова иерархически объединенных между собой функций отдельных участков мозга...» и далее: «специфическая функция каждой особой межцентральной системы заключается, прежде всего, в обеспечении совершенно новой продуктивной, а не только тормозящей и возбуждающей деятельности низших центров, формы сознательной деятельности» (цит. по: Л.С. Выготский, 1982. Т. 1). Эти идеи Выготского получили продуктивное развитие в трудах А.Р. Лурии, в его теории системной динамической локализации высших психических функций в коре больших полушарий.
Следует подчеркнуть, что идеи о системном строении мозговых и психических функций были высказаны Л.С. Выготским и А.Р. Лу-рией в то время, когда в отечественных исследованиях мозга преобладала модель физиологии ВИД, сосредоточенная на изучении функциональных единиц поведения — рефлексов. Однако, преуспев в познании относительно элементарных процессов и функций, эта линия физиологии столкнулась с чрезвычайными трудностями, обратившись к сложным формам поведения. Тем не менее, аспект целостности функционирования мозга отпугивал большинство физиологов своим якобы «сверхъестественным» содержанием, навязанным идеями гештальтизма. В результате, как отмечал Н.Ю. Беленков (1980), целостность мозга как предмет исследования надолго ушла из поля зрения физиологии.
Мозг как система систем. Широкое внедрение системного подхода в физиологию изменило характер научных исследований. В настоящее время большинство нейрофизиологов считает, что мозг представляет собой сверхсистему, состоящую из множества более мелких систем. Выделяются два уровня существования систем (микро- и макроуровень) и соответственно два типа систем: микро-и макросистемы (Бехтерева, 1999).
Микроуровень представляет собой совокупность популяций нервных клеток, осуществляющих относительно элементарные функции. Примером микросистемы может служить нейронный модуль — вертикально организованная колонка нейронов и их отростков (см. п. 1.4.4). Одинаковые по своим функциям модули объединяются в макросистемы, которые сопоставимы с отдельными структурными образованиями мозга. Например, отдельные зоны коры больших полушарий, имеющие разное клеточное строение (цитоархитектонику), представляют собой разные макросистемы.
В первом случае предметом анализа является интеграция и консолидация систем применительно к нейрональным элементам с учетом специфичности тех функций, которые выполняют нейроны в системном обеспечении поведения и психики. Во втором случае проводится исследование интегративной деятельности на уровне мозга как целого с учетом топографического фактора, т.е. специфики участия отдельных структур мозга в обеспечении тех или иных психических функций и процессов. Здесь главное место занимает регистрация биоэлектрической активности отдельных структур мозга и оценка взаимодействия активности разных отделов мозга с помощью специальных показателей (см. п. 2.3).
Независимо от того, какой уровень представляет система — микро или макро, единым является общий принцип взаимодействия: при объединении (консолидации) элементов в систему возникают качества или свойства, не присущие отдельным элементам. В консолидированной системе изменение одного из элементов влечет за собой изменения всех остальных элементов, а следовательно, и системы в целом.
Системная психофизиология. В соответствии с одним из главных принципов системного подхода — принципом целостности свойства целого мозга не сводимы к свойствам отдельных его частей и элементов. В связи с этим встает задача связать отдельные структуры или элементы мозга в системные организации и определить новые свойства этих организаций по сравнению с входящими в них структурными компонентами. Таким образом, применение системного подхода диктует необходимость сопоставлять психические явления не с частичными нейрофизиологическими процессами, а с их целостной структурной организацией. Формирование в теории ФС представления о том, что интеграция элементарных физиологических процессов осуществляется в рамках качественно отличных от них специфических системных процессов, имело принципиальное значение для развития психофизиологического подхода к анализу поведения и деятельности, а также системного решения психофизиологической проблемы. Разработка представлений о качественной специфичности процессов интеграции явилась открытием нового вида процессов в целостном организме — системных процессов, организующих частные физиологические процессы и несводимых к последним.
Как отмечает Ю.И. Александров (2003), сложившееся в теории ФС представление о том, что интеграция элементарных физиологических процессов осуществляется в рамках качественно отличных от них специфических системных процессов, имело принципиальное значение для развития психофизиологического подхода к анализу поведения и деятельности, а также системного решения психофизиологической проблемы. Открытие системных процессов позволило, в отличие от рассмотрения в качестве основы поведения материально-энергетических отношений между локальным воздействием и реакцией, проинтерпретировать поведение как обмен организованностью или информацией между организмом и средой, осуществляемый в рамках этих информационных процессов. При этом было обосновано положение о том, что системные категории теории ФС описывают одновременно и организацию активности элементов организма, и ее связь с организацией внешней.
Согласно этой концепции системное решение психофизиологической проблемы обеспечивается за счет информационного сопоставления психических и нейрофизиологических процессов. При этом психические процессы отвечают за поведение организма как целого. В то же время нейрофизиологические процессы протекают на уровне отдельных элементов (нейронов и нейронных сетей). Таким образом, психические явления сопоставляются не с элементарными физиологическими явлениями, а только с процессами их организации. Подобное решение психофизиологической проблемы позволяет избежать следующих методологических ошибок:

• 
  1) отождествления психического и физиологического, так как согласно этой концепции психическое возникает только при организации физиологических процессов в систему;
  
• 
  2) психофизиологического параллелизма, согласно которому психическое и физиологическое существуют параллельно;
  
• 
  3) и наконец, ошибки, рассматривающей психическое и физиологическое во взаимодействии, поскольку психическое и физиологическое являются лишь различными сторонами, аспектами анализа единых системных процессов.
  

Более детальный анализ основных теоретических представлений и исследований системной психофизиологии представлен в работе Ю.И. Александрова (2003).

МЕТОДЫ ПСИХОФИЗИОЛОГИИ

Психофизиология — экспериментальная дисциплина, поэтому возможности психофизиологических исследований в значительной степени определяются совершенством и разнообразием применяемых диагностических средств. Адекватный выбор методики, правильное использование ее показателей и соответствующее разрешающим возможностям методики истолкование полученных результатов являются условиями, необходимыми для проведения успешного психофизиологического исследования.