Электрофизиологические корреляты мышления

В подавляющем большинстве случае основными в этих исследо­ваниях служат показатели работы головного мозга в диапазоне от нейронной до суммарной биоэлектрической активности. Дополни­тельно в качестве контроля используют регистрацию миограммы, электрической активности кожи и глазных движений (см. главу 2). При выборе мыслительных задач нередко опираются на эмпириче­ское правило: задания должны быть адресованы топографически разнесенным областям мозга, в первую очередь коры больших по­лушарий. Типичным примером служит сочетание задач вербально-логических и зрительно-пространственных.

Нейронные корреляты мышления

Исследованиям нейронных коррелятов мышления придается в настоящее время особое значение. Причина в том, что среди разных электрофизиологических явлений импульсная активность ней­ронов наиболее сопоставима с процессами мышления по своим временным параметрам.

Предполагается, что должно существовать соответствие между временем переработки информации в мозге и временем ре­ализации мыслительных процессов. Если, например, принятие решения занимает 100 мс, то и соответствующие электрофизиологические процессы должны иметь временные параметры в пределах1 100 мс. По этому признаку наиболее подходящим объектом изуче­ния является импульсная активность нейронов. Длительность им­пульса (потенциала действия) нейрона равна 1 мс, а межимпульс­ные интервалы составляют 30 — 6Омс. Количество нейронов в моз­ге оценивается числом десять в десятой степени, а число связей, возникающих между нейронами, практически бесконечно. Таким образом за счет временных параметров функционирования и мно­жественности связей нейроны обладают потенциально неограни­ченными возможностями к функциональному объединению в це­лях обеспечения мыслительной деятельности. Принято считать, что сложные функции мозга и, в первую очередь, мышление обес­печивается системами функционально объединенных нейронов.

Нейронные коды.Проблема кодов, т.е. «языка», который ис­пользует мозг человека на разных этапах решения задач, является первоочередной (см. главу 5.1). Фактически эта проблема опреде­ления предмета исследования: как только станет ясно, в каких фору­мах физиологической активности нейронов отражается (кодирует­ся) мыслительная деятельность человека, можно будет вплотную подойти к пониманию ее нейрофизиологических механизмов.

До недавних пор основным носителем информации в мозге считалась средняя частота последовательности импульсов, т.е. средняя ча­стота импульсной активности нейрона за короткий промежуток вре­мени, сопоставимый с реализацией того или иного умственного дей­ствия. Мозг сравнивали с информационно-управляющим устройств, языком которого является частота. Однако есть основания полагать, что это не единственный вид кода, и, возможно, существуют и другие, учитывающие не только временные факторы, но пространственные, обусловленные взаимодействием нейрональных групп, расположенных в топографически разнесенных отделах мозга.

Весомый вклад в решение этой фундаментальной проблемы вне­сли исследования Н.П. Бехтеревой и ее сотрудников.

Нейронные корреляты мыслительных операций. Изучение импульсной активности нейронов глубоких структур и отдельных зон коры мозга человека в процессе мыслительной деятельности проводилось при помощи метода хронически вживленных электро­дов. Первые данные, свидетельствующие о наличии закономерных перестроек частотных характеристик импульсной активности (пат­тернов) нейронов были получены при восприятии, запоминании и воспроизведении отдельных вербальных стимулов (см. главу 8.7). Дальнейшие исследования в этом направлении позволили вы­явить специфические особенности процессов ассоциативно-логи­ческой обработки человеком вербальной информации вплоть до раз­личных смысловых оттенков понятий. В частности, было установ­лено, что смысловая значимость стимула может кодироваться ча­стотой разряда нейронов, т.е. паттерны текущей частоты активно­сти нейронов некоторых структур мозга способны отражать общие смысловые характеристики слов.

Оказалось также, что паттерн текущей частоты разрядов функ­ционально объединенной группы нейронов можно рассматривать как структуру или последовательность, включающую несколько компонентов. Эти компоненты, представленные всплесками (или падениями) частоты разрядов, возникают на определенных стадиях решения задачи и, по-видимому, отражают включение или пере­ключение работы нейронов на новый этап решения задачи.

Таким образом, при изучении динамики импульсной активно­сти нейронов в определенных областях головного мозга были вы­явлены устойчивые пространственно-временные картины (паттер­ны) этой активности, связанные с конкретным видом мыслитель­ной деятельности человека. После выделения таких паттернов мож­но достаточно точно определять, где и когда в мозге человека бу­дут развиваться специфические изменения активности нейронных объединений в процессе решения задач определенного типа. При

Этом закономерности формирования паттернов импульсной актив­ности нейронов но ходу выполнения испытуемым различных психо­логических тестов иногда позволяли предсказывать результат волнения конкретной ассоциативно- логической операции.