Физиологические условия осознания раздражителей

Мозг человека постоянно подвергается множеству воздействий. Однако осознается лишь незначительная их часть, и еще меньшая оказывается в фокусе внимания. Предполагается, что за осознанное восприятие значимых для субъекта раздражителей отвечает особый нервный механизм, осуществляющий интеграцию и координацию нейронной активности различных участков коры больших полушарий и подкорковых структур. При этом подобный механизм не допускает до уровня сознания множество стимулов, вызывающих только кратковременную активацию коры, которой недостаточно для их осознания.
Возникает вопрос, при каких нейрофизиологических условиях происходит осознание сенсорных воздействий.

Параметры стимула. Одним из главных условий осознания стимула является его интенсивность. Кратковременный, но сильный раздражитель всегда проникает в сознание (например, удар грома). Слабые раздражители при кратковременном воздействии остаются неосознанными. Условием их осознания является длительность предъявления. При этом наблюдается своеобразный эффект накопления или суммации: чем дольше воздействует слабый стимул, тем более вероятной становится возможность его осознания. Таким образом, слабые и очень кратковременные раздражители не осознаются, если нет дополнительных условий для их усиления.

Активационная "поддержка". Предполагается, что физиологической основой осознания стимула является уровень активации, возникающий в результате воздействия этого стимула. При слабых интенсивностях раздражителя он недостаточен для осознания. Однако возможно усиление фона, на котором осуществляется восприятие за счет других условий. Если уровень активации структур мозга повышен, то восприятие даже слабого стимула становится более вероятным. Другими словами дополнительной возможностью для осознания даже слабых раздражителей является усиление активирующего эффекта информации с помощью дополнительных факторов, которые являются своеобразными катализаторами процесса осознания.
Эти факторы играют роль "поддержки". Выделяют два наиболее значимых вида "поддержки": мотивационно-аффективный и ассоциативный. Подразумевается, что при их включении дополнительно к сенсорной активации присоединяется активация, вызванная деятельностью эмоциональных и ассоциативных центров, связанных с памятью. Другими словами слабые стимулы с большей вероятностью будут опознаны, если они являются эмоционально значимыми для человека или связаны с каким-то предшествующим опытом.
Таким образом, перевод неосознаваемой информации в сферу сознания обеспечивается взаимодействием по крайней мере трех звеньев: специфического сенсорного, мотивационно - аффективного и ассоциативного. Возможности осознания стимула в конкретном случае зависят от степени актуализации каждого звена и их соотношения.

Нейронные механизмы осознанного восприятия. Перечисленные выше факторы дают представление об условиях, способствующих осознанию слабых раздражителей, действующих на уровне мозга как целого. Для понимания нейронных механизмов, лежащих в основе осознанного восприятия, особый интерес представляют модели Е.Н. Соколова (1996) и Р. Наатанена (1998).
В модели Е.Н. Соколова механизм возникновения субъективного образа связан с активацией гностических нейронов, которые расположены на вершине пирамиды, образуемой нейронами-детекторами, осуществляющими выделение отдельных признаков объекта (см. тему 5 п. 5.2). Возбуждения, поступающие из таламуса, сначала достигают нейронов-детекторов отдельных признаков, образуя своеобразные карты, или экраны, возбуждения. При этом элементарный признак вызывает максимум возбуждения в отдельной точке этого гипотетического экрана. На другом уровне пирамиды находятся комплексные признаки, которые образованы комбинациями элементарных признаков, они представлены в виде максимумов возбуждения на картах сложных детекторов. Как полагает Е.Н. Соколов, необходимым условием каждого осознанного восприятия является активация пирамиды гештальта, которая возникает при поступлении активирующих влияний из модулирующих систем мозга. Такая активированная гештальт-пирамида иерархически организованных нейронов представляет базисный механизм актов сознания.
В соответствии с моделью Р. Наатанена, сенсорные процессы как таковые не обеспечивают осознанного восприятия, они образуют только его сенсорно-информационный базис, или содержание. Возникнет "осознанный образ восприятия" или нет, зависит от сенсорных свойств стимула, вызывающих внимание. Предполагается, что помимо системы детекторов признаков, сенсорный вход одновременно активизирует также другую функциональную систему — систему сенсорного анализа, избирательно чувствительную только к появлению или исчезновению энергии стимула.
Речь идет о системе так называемых детекторов переходных процессов, определяющих наличие сенсорных событий, независимо от их качественных особенностей. Именно эта система будет превращать субъективно неощущаемые сенсорные события в факт осознанного восприятия, но только в тех случаях, когда реакция, вызванная стимулом в системе детекторов переходных процессов, превысит некоторый порог. Таким образом, согласно модели, осознанное восприятие возникает только в том случае, когда уровень возбуждения системы детекторов переходных процессов достаточен, чтобы активизировать исполнительский механизм, задача которого анализировать информацию, поступающую от детекторов существенных признаков.
Из этого следует, что паттерн активации системы детекторов признаков, закодированный в механизме сенсорной памяти, вступает в контакт с семантической информацией, хранящейся в долговременной памяти, и может, следовательно, обеспечить условия для осознанного восприятия в виде, например, акустического образа хорошо знакомого звукового сигнала.
Семантическая активация, однако, далеко не всегда сопровождается возникновением осознаваемого образа. Другими словами, сенсорные и семантические процессы имеют собственные пороги активации, отличные от порога активации системы детекторов переходных процессов, обеспечивающей осознанное восприятие. Существованием собственных порогов сенсорной и семантической активации, которые ниже порогов осознанного восприятия, можно объяснить данные о наличии своеобразного "подпорогового" возбуждения, вызываемого стимулами, которые не обнаруживаются на поведенческом уровне.
Сходным образом существование таких дифференциальных порогов может объяснять те факты, что пациенты с определенным поражением мозга способны руководствоваться сенсорной информацией, но не осознавать ее. Этот феномен получил название "слепого взора", поскольку фиксирует возможность зрительного различения без осознания.
Согласно вышеизложенному, "путь" сенсорных сигналов из области неосознаваемых ощущений к осознанию образа восприятия включает этап подключения внимания к сенсорной памяти. Более того, сигнал активации внимания, генерируемый механизмом детекторов переходных процессов, варьирует во времени и вызывает переключение внимания только в том случае, когда его величина превысит некоторый порог. По-видимому, этот порог оказывается достаточно низким в ситуации предвосхищения, когда внимание заранее антиципирующим образом направлено на стимул.

Неосознаваемое восприятие. Наряду с осознаваемыми психическими процессами существует большая область бессознательных психических явлений, в частности, неосознаваемое восприятие. В 50-60-е гг. в зарубежной психологии было проведено много экспериментальных исследований, посвященных проблеме неосознаваемого восприятия и перцептивной защиты.
В этих исследованиях изучали, влияет ли эмоциональное содержание слов на эффективность их восприятия, опознания и запоминания. Типичный эксперимент включал определение "порогов опознания" для различных слов — нейтральных и эмоционально окрашенных. В целом было установлено, что для правильного опознания слов, вызывающих негативные ассоциации (например: проститутка, насилие, смерть), испытуемым требуется больше времени, чем для опознания нейтральных слов (например: дерево, ручка). Это дало основания предполагать, что некоторый психологический механизм контролирует эмоциональное содержание слов в процессе их восприятия и может каким-то образом влиять на опознание слов, удерживая "угрожающие" слова вне осознанного восприятия. Хотя эти эксперименты по перцептивной защите были несовершенны, (в них, например, не контролировали длину слов, частоту их встречаемости и т.д.), обнаруженные в них эффекты нашли подтверждение и в некоторых более поздних и более тщательных экспериментах (Купер).
В отечественной науке экспериментальное изучение неосознаваемого или подпорогового восприятия было осуществлено Г.В. Гершуни (1977) путем сопоставления объективных показателей ориентировочной реакции (КГР, расширение зрачка, блокада альфа-ритма) и субъективных отчетов испытуемых при предъявлении очень слабых звуковых или электрокожных раздражителей. В этих исследованиях было показано, что ориентировочная реакция на слабый стимул может возникать, независимо от субъективных отчетов испытуемых.
В психофизиологии для изучения описанных выше явлений неосознаваемого восприятия и перцептивной защиты использовали метод регистрации вызванных потенциалов (см. тему 2). В ряде экспериментов с предъявлением эмоционально значимых и нейтральных слов было показано, что ответы мозга на эти стимулы и субъективные отчеты испытуемых о виденном не всегда совпадают. Было установлено, что информация о внешнем раздражителе по специфическим сенсорным путям поступает в соответствующие проекционные зоны коры и перерабатывается там независимо от того, находится человек в сознании или без сознания. Наиболее существенным оказался тот факт, что наличие ВП (ответа на стимул) в проекционных зонах коры не означает, что человек осознает, какой именно стимул ему предъявили (Костандов, 1983).
Следовательно, для осознания сигнала недостаточно переработки информации в проекционных зонах коры, должен существовать нервный механизм, обеспечивающий дополнительные условия осознания сигнала. Этот механизм, по мнению Э.А. Костандова, осуществляет интеграцию нейронной активности различных участков коры больших полушарий и подкорковых структур с целью наилучшего восприятия значимого сигнала. Очевидно, пишет Э.А. Костандов, следует признать существование в мозге чувствительного механизма, реагирующего на физически очень слабые, но психологически значимые для данной личности, раздражители. Этот механизм не обеспечивает осознание эмоционально значимого раздражителя, но активизация этого механизма может приводить к целому ряду биоэлектрических и вегетативных реакций, а также к изменению некоторых психологических функций и состояний (Костандов, 1983).

 

Мозговые центры и сознание

Клиницистами давно замечено, что сознание сохраняется после удаления или поражения относительно небольшого участка коры больших полушарий, но оно неизбежно исчезает, теряется, если в результате патологического воздействия нарушаются некоторые подкорковые структуры, в первую очередь в диэнцефальной области.

Значение глубоких структур мозга. Открытие в 50-е гг. ретикулярной формации, и в частности неспецифического таламуса, и установление их роли в активации коры больших полушарий позволило ряду исследователей отождествить сознание с активностью этих систем. Эксперименты известных нейрофизиологов У. Пенфилда, Х. Джаспера и ряда других, подтвердившие важнейшую роль подкорковых структур, и прежде всего ретикулярной формации, для проявления сознания, дали основание предположить существование гипотетической центрэнцефалической системы, отвечающей за сознание.
Хотя в дальнейших исследованиях идея центрэнцефалической системы была отвергнута, но значение ствола мозга и подкорки в обеспечении функций сознания не вызывает сомнения. Модулирующие системы мозга (ретикулярная формация и лимбическая система) имеют решающее значение не только для поддержания уровня бодрствования, но и для обеспечения энергетического аспекта сознания. Кроме того, по-видимому, структуры подкорки могут определять не только энергетическую, но и информационную составляющую сознания.
Видная роль здесь отводится такой структуре как гиппокамп. Значение гиппокампа в обеспечении содержания сознания объясняется той ролью, которую тот играет в процессах памяти (см. тему 7 п. 7.2). Однако, несмотря на несомненный вклад гиппокампа и лимбической системы в целом в обеспечение содержания сознания, информационный аспект сознания формируется в основном за счет деятельности коры больших полушарий.

Функции коры больших полушарий. Для понимания роли коры в обеспечении сознания важны представления, сформулированные американским физиологом Ф. Маунткаслом (1981) об ансамблевой организации коры (см. тему 1 п. 1.4).

• Его концепция опирается на ряд положений:
• кора головного мозга состоит из ансамблей, образованных колонками нейронов, функция которых — получение и переработка информации, колонки различаются по источнику получаемых сигналов и по мишеням, к которым они адресуют собственные сигналы;
• однотипные по функциям ансамбли нейронов могут объединяться в более крупные единицы — модули, осуществляющие более сложную переработку информации;
• модули функционируют в составе обширных петель, по которым информация не только передается из колонок в кору, но и возвращается обратно.

Модуль фактически представляет собой морфофункциональную единицу переработки информации в коре. Модули группируются в более крупные объединения, образующие зоны коры. Описанный способ строения коры образует так называемые "распределенные" системы, которые обеспечивают условия для реализации самых сложных психических функций, в том числе и сознания. Описанные выше нейрофизиологические феномены такого типа, как повторный вход возбуждения или синхронизация электрической активности нейронов, естественным образом реализуются в распределенных системах.
Последние обладают также еще одной особенностью: поскольку продукция этих систем не может быть результатом деятельности только одного модуля, выпадение одного или более модулей не может пресечь ее функционирование. Благодаря этому, распределенные системы коры мозга обладают голографическим принципом функционирования. Распространение свойств голограммы на функции коры мозга означает, что информация в коре мозга распределена, и выключение какой-то части системы (в допустимых пределах) приводит к ослаблению функции, а не к ее потере (Прибрам, 1975).

Сознание и межполушарная асимметрия. Еще в середине XIX в. выдающийся ученый Г. Фехнер рассматривал сознание как атрибут мозговых полушарий и полагал, что целостность мозга является существенным условием единства сознания. Если бы можно было разделить мозг по средней линии, рассуждал он, то это привело бы к чему-то вроде удвоения личности. Подобная операция по рассечению мозолистого тела, была проведена почти столетие спустя Р. Сперри и другими. Ее результаты указывают на отдельную специфическую локализацию в обоих полушариях разных функций мозга, связанных с сознанием (см. Видео).
Принципиальная важность положения о том, что именно мозг в целом является носителем сознания, отчетливо прослеживается в клинических исследованиях (Брагина, Доброхотова), направленных на изучение специфики нарушения сознания вследствие избирательного поражения правого или левого полушария у правшей и левшей, которые оказываются резко отличающимися.
У правшей при поражении правого полушария наиболее частыми оказываются нарушения сознания с явлениями утраты чувства реальности и собственной личности. Окружающий мир может потерять для них свое объективное значение. В некоторых случаях больной воспринимает только половину внешнего мира, причем расположенную справа от него, левая половина воспринимаемого мира заменяется прошлыми воспоминаниями.
При поражении левого полушария возникают иные состояния сознания с "провалами мыслей" или, напротив, переживанием множества мыслей, мешающих друг другу. Нередки случаи кратковременного отключения сознания или так называемые сумеречные состояния сознания, при которых больной может сохранять психомоторную активность.
Иную картину изменения сознания дают поражения полушарий у левшей. У них особенности нарушения сознания не так сильно зависят от стороны повреждения мозга. Преобладают галлюцинаторные феномены, причем галлюцинации неотчетливы, смазаны и полимодальны (зрительные, слуховые, осязательные и т.д.). По интенсивности переживания галлюцинации у левшей почти равны силе реальных событий, кроме того, они многократно повторяются. Иногда у этих больных наблюдаются особые экстрасенсорные способности, например: кожное зрение, восприятие того, что находится вне пределов достигаемости зрительного пространства и другие.
Н.Н. Брагина и Т.А. Доброхотова выдвигают гипотезу, что сознание есть свойство пространственно-временной организации головного мозга, в которой координированная деятельность полушарий достигается за счет особой временной организации их парной работы, когда правое полушарие адресуется к настоящему и прошлому опыту человека, а левое — к настоящему и будущему. Хотя эта гипотеза пока больше напоминает метафору, она интересна тем, что обращает внимание на необходимость включения фактора времени в изучение психофизиологических механизмов сознания.

Парапсихологические феномены. Еще одна загадка человеческой психики и сознания может быть связана с особенностями правополушарной обработки информации. Речь идет о феноменах, называемых парапсихологическими — таких, например, как ясновидение, телепатия и т.п. Несомненно, что в решении этой проблемы необходимо накопление и тщательная проверка эмпирического материала, который подтверждал бы наличие подобных явлений. Тем не менее существенно, что современная наука о мозге не налагает принципиального запрета на существование таких феноменов. Последнее связано, в первую очередь, с особыми возможностями правого полушария в обработке информации.
Многочисленные данные говорят о том, что правополушарные компоненты механизмов обработки информации не подчиняются правилам формальной логики, не связаны законами причинно-следственных отношений и не ограничены рамками вероятностного прогноза, поэтому их участие в так называемом "сверхчувственном" восприятии не может быть априорно отвергнуто. Первые и пока единичные исследования, проведенные в этом направлении (телепатические сеансы во время быстрого сна и при выключении левого полушария мозга) свидетельствуют об особой роли правого полушария в обеспечении сверхчувственных явлений психики и сознания.