Сознание как психофизиологический феномен.

Психофизиологический подход к определению сознания

Единого общепринятого определения сознания в психологии и психофизиологии не существует. В большинстве случаев сознание определяют через функции, которые оно выполняет. Например, ней­рофизиолог X. Дельгадо (1971), автор широко известной книги «Мозг и сознание», приводит определение сознания как организо­ванной группы процессов в нервной ткани, возникающих немедлен­но на предшествующие интрапсихические (вызванные внутренни­ми причинами) или экстрапсихические (вызванные внешними при­чинами) события. Эта группа нервных процессов, т.е. сознание, воспринимает, классифицирует, трансформирует и координирует вызвавшие его события с целью начать действие на основе пред­видения его последствий и в зависимости от наличной информации.

В других определениях подчеркиваются системность созна­ния, комплексность выполняемых им функций, связь с памятью (про­шлым и будущим человека), привязанность к мозговому субстра­ту. П.В. Симонов (1987), например, особо выделяет коммуникатив­ный аспект сознания, определяя его как оперирование знанием, спо­собность к направленной передаче информации от одного лица к другому.

Однако для понимания физиологической природы сознания боль­шее значение имеют существующие представления о механизмах, лежащих в основе функциональных состояний, и, в первую очередь, концепция уровней бодрствования .

Сознание и уровни бодрствования. При анализе сознания как психофизиологического феномена необходимо четко разводить два его аспекта. Во-первых, сознанию соответствует определенный Ди­апазон в существующем континууме «сон-бодрствование». Известно, что при сильном снижении уровня бодрствования развива­ется состояние, которое определяется как кома («без сознания»). Очевидно также, что при относительно низких уровнях бодрство­вания, например во сне, сознание в полном объеме своих функций не выявляется. Именно поэтому сон предлагается квалифициро­вать как измененное состояние сознания. Физиологическим усло­вием проявления сознания служит состояние пассивного и актив­ного бодрствования.

Во-вторых, в качестве самостоятельной характеристики пред­лагается выделять содержание сознания. Последнее непосредст­венно связано с психическим отражением и выполняет все функции, перечисленные в определении, данном выше.

Очевидно, что обе стороны сознания тесно связаны между со­бой. Так при пробуждении ото сна по мере возрастания уровня бодр­ствования содержание сознания становится все более насыщенным. В то же время при очень сильном эмоциональном напряжении, ко­гда уровень бодрствования достигает наиболее высоких значений, содержание сознания начинает страдать, происходит его своеобраз­ное «сужение». Наконец, существует словосочетание «ясное соз­нание», т.е. такое состояние, когда человек свободно реализует все перечисленные выше функции сознания, и принятые им решения наиболее осознаны. Есть все основания полагать, что этому со­ответствует особый уровень возбуждения коры больших полуша­рий, который именуется оптимальным.

Итак, в психофизиологии сознание понимается, в первую оче­редь, как особое состояние мозга, при котором только и возможна реализация высших психических функций. Другими словами, соз­нание — это специфическое состояние мозга, позволяющее осуще­ствлять определенные когнитивные операции (Соколов, 1997). Вы­ход из этого состояния приводит к выключению высших психиче­ских функций при сохранении механизмов жизнеобеспечения.

Сознание и внимание. Классик экспериментальной психоло­гии Э. Б. Титченер определял внимание как «способность и воз­можность концентрировать сознание». Он выделял два уровня соз­нания, из который «верхний слой» относил к зоне ясного видения, а «нижний» — к зоне смутного. Сходным образом определял вни­мание С.Л.Рубинштейн: «поле нашего сознания не плоскостно. Часть сознаваемого выступает на передний план в виде «фигуры» на отступающем и стушевывающемся фоне». И в когнитивной пси­хологии внимание определяется как направленность «деятельно­сти по переработке информации на ограниченную часть «входа», при этом существует предвнимание, представляющее «деятельность за пределами основного потока информации» (Найсер, 1976). Та­ким образом, избирательное внимание в психологии всегда связы­валось с ограничением сознания.

Физиологически избирательное внимание проявляется в локаль­ной активации (повышенной возбудимости) определенных уча­стков коры в сочетании с более или менее выраженным торможе­нием остальных областей коры больших полушарий. В зависимости от характера деятельности зона повышенной активации может перемещаться по коре больших полушарий. По некоторым данным наиболее высокому уровню сознания и избирательного внимания соответствует локализация очага повышенной активации в левой фронтальной области, а наиболее низкому — в правой затылочной. Таким образом, локальная активация коры больших полушарий при осуществлении сознательной деятельности имеет динамический ха­рактер, определяемый сигнальной значимостью действующих раз­дражителей и характером выполняемой деятельности (Костандов, 1983).

Нейрофизиологические основы сознания. И.П.Павлов образ­но представлял сознание как перемещающуюся по коре зону повы­шенной возбудимости — «светлое пятно сознания» на темном фоне остальной коры. В настоящее время согласно данным, полученным с использованием метода ПЭТ-томографии, зона локальной акти­вации действительно имеет вид светлого пятна на темном фоне.

Современным аналогом представлений Павлова можно считать теорию «прожектора» (Спек, 1984). Решающая роль в ней отводит­ся таламусу, именно он направляет поток возбуждения в кору боль­ших полушарий. Причем процесс осуществляется таким образом, что в каждый данный момент времени только один из таламических центров находится в состоянии возбуждения, достаточном для соз­дания в коре зоны повышенной возбудимости. Период такой вы­сокой возбудимости длится около 100 мс, а затем усиленный неспе­цифическим таламическим возбуждением приток импульсов поступает к другому отделу коры. Область наиболее мощной импульсации создает центр внимания, а благодаря постоянным перемеще­ниям потока возбуждения по другим участкам коры становится воз­можным их объединение в единую систему.

В качестве предполагаемого механизма, связывающего нейроны в единую систему, Крик рассматривает появление у них синхрони­зированных разрядов с частотой в гамма-диапазоне 35 — 70 Гц. Син­хронизация нейронной активности является механизмом объедине­ния клеток в ансамбль. Таким образом, согласно теории Крика, нейронные процессы, оказывающиеся в центре гипотетического «луча прожектора», определяют содержание нашего сознания в те­кущий момент времени, а функцию управления лучом прожектора выполняет таламус, создавая в разных зонах коры длящееся около 100 мс неспецифическое возбуждение (локальную активацию).

По описанным выше представлениям возникновение сознания ста­новится возможным только при достижении определенного уровня возбуждения коры больших полушарий. Идея порога возбуждения как условия возникновения сознания, не может, однако, объяснить многие аспекты функционирования сознания. По этой причине еще в 80-е годы был предложен другой нейрофизиологический механизм возникновения сознания, получивший название теории повторного входа (Эделмен, 1981). В этой теории в качестве центрального ме­ханизма возникновения сознания рассматривается механизм повтор­ного входа возбуждения. Имеется в виду, что возбуждение, возник­шее в группе нейронов первичной зоны коры, возвращается в ту же нейронную группу после дополнительной обработки информа­ции в других нервных центрах или поступления новой информации из внешней среды, а также из долговременной памяти. Этот повтор­ный вход дает возможность сопоставлять имевшиеся раньше сведе­ния с изменениями, которые произошли в течение одного цикла об­работки информации. Объединение-двух потоков информации (пер­вичного и вторичного) составляет один цикл или повторяющуюся фазу активности сознания. Прохождение одного цикла возбуждения осуществляется за 100 — 150 мс. Повторяющиеся циклы создают нейрофизиологическую «канву» сознания.

Представления Дж. Эделмена получили дальнейшее развитие, в частности, в концепции А.М.Иваницкого (1997). Центральное место в этой концепции занимает понятие информационного синтеза (см. главу 5.3), предусматривающее объединение информации о фи­зических и семантических особенностях стимула. Информация о физических свойствах стимула поступает по сенсорно-специфиче­ским путям, а информация о значимости стимула извлекается из па­мяти. Синтез этих двух видов информации (текущей и извлекае­мой из памяти) обеспечивает возникновение ощущения. Этот про­цесс осуществляется с периодом квантования приблизительно в 100-180 мс. Опознание стимула происходит с участием лобных областей мозга, приблизительно через 300 мс от момента предъявления. Пос­ледовательное поступление информации от рецепторов приводит к повторному движению возбуждения по указанному кольцу, обеспе­чивая постоянное сопоставление сигналов, приходящих из внепшеи и внутренней среды.

Лобная кора

Зрительная; кора

Гипоталамус

Гиппокамп

Ассоциативная кора

Рис. 10.1 Схема кольцевого движения возбуждения при возникновении ощущений. Центральное звено — сиктеа информации о физических и сигнальных свойствах стимула на нейронах проекционной коры (по А.М.Иваницкому, 1997)

В последнее время при обсуждении нейрофизиологических ос­нов сознания большое внимание уделяется высокочастотной био­электрической активности мозга (Данилова, 1998). Ведущая роль в возникновении сознания приписывается высокочастотным соста­вляющим спектра ЭЭГ в диапазоне от 35Гц до 120Гц. Сознание оп­ределяют как продукт синхронизации нейронной активности в ука­занном частотном диапазоне. Предполагается, что когерентная элек­трическая активность достаточно большого числа нейронов созда­ет необходимое и достаточное условие для явления сознания даже в отсутствии сенсорной стимуляции, как, например, во сне.

В этом контексте большое значение приобретает временная последовательность, объединяющая активность множества нейронов в единый пространственно-временной паттерн. Принцип «времен­ного связывания» элементарных символов (нейронов) в более слож­ные структуры на основе корреляции их сигналов во времени рас­сматривается как основополагающий. Причем особое значение при­дается частоте 40Гц, которая оптимальным образом обеспечивает синхронизацию импульсной активности нейронов, участвующих в образовании образов и поддержании сознания.

В заключении следует отметить, что приведенные выше пред­ставления о нейрофизиологических механизмах сознания отнюдь не исчерпывают всего многообразия в изучении этой проблемы (см. Данилова, 1998). Тем не менее они весьма иллюстративны в своем многообразии, выдвигая на первый план разные нейрофизиоло­гические механизмы: перемещение по коре фокуса повышенной воз­будимости, возврат возбуждения и синхронизацию высокочастот­ной активности нейронов.