Что известно о мозге
Данная статья - короткое, но информативное обобщение исследований организации психики на 2018 год.
Критически важно понимать, что такое системная модель понимания и каковы критерии системности.
Системность напрямую отражает организацию понимания в мозге в виде субъективных моделей понимания, отражающих логику мира, решает старую проблему понимания в психологии и позволяет очень надежно строить предположения, избегая противоречий с другими утверждениями, в рамках модели.
Это - взаимосвязь, основанная на утверждениях, верных в граничных условиях их применения, что отражает систему взаимодействий в реальном мире на основе причин и следствий, действующих в данных условиях. Без определения граничных условий применения утверждений любое утверждение оказывается многозначительным и теряет определенный смысл, оказываясь вне системы, отражающей причинно-следственные связи.
Таким образом, системный подход сводится к формирования своей личной модели понимания и лишь затем становится возможным корректно формализовать ее в символах, понятных другим.
Это - принципиальная последовательность:
• сначала сложить пазл своего понимания,
• потом формализовать его для других, а не наоборот.
Хотя сразу сложную систему не сложить, но принцип касается ее отдельных узлов.
В такой ситуации было бы полезно сформировать каркас системной модели понимания организации механизмов психики для того, чтобы стало с очевидностью ясно положение и состояние каждой из существующих концепций в его контексте и так же стало бы ясно, какие цели исследования нужно бы поставить, чтобы развить каждый из узлов каркаса так, чтобы залатать все пока имеющиеся пробелы понимания в целостную, взаимосвязанную конструкцию.
Итак, попробуем построить каркас модели понимания индивидуальной системы адаптивности от простейших механизмов - к наиболее сложным, которые отличаются наличием психики и сознания.
✔️ Общий принцип эволюции организмов.
Общим принципом эволюционного совершенствования индивидуальной адаптивности является приобретение таких свойств, которые позволяют данному виду существовать, видоизменяясь в непрерывной цепи наследуемых и приобретаемых качеств.
Такая целостность существования во времени от самых первых клеток до человека возможна при достаточной и своевременной эффективности адаптивных процессов.
Это порождает всю иерархию все более усложняющихся механизмов адаптивности, которая у биологических орсобей реализуется по мере индивидуального развития, повторяя последовательность развития хронособи.
В результате адаптивных находок добавляется заплатка на заплатке, но в виду огромного множества существ, отбираются самые правильные версии механизмов приспособления так что такая заплаточная конструкция очень хорошо выверяется в рамках условий существования.
Стоит заметить, то, что определяет насущную необходимость в заплатке: границы применимости каждого новшества прямо коррелируют с численностью популяции, в которой изменчивость обеспечивает удачную адаптацию. Для одноклеточных при их массовости достаточно изменчивости на уровне их существующей организации. А для высших животных при относительно малом количестве особей, требуется более эффективные механизмы адаптивности так, чтобы изменчивость на каждом уровне оказывалась достаточной для продолжения развития хронособей в популяции, при настолько быстро и качественно изменяющихся условий, что без наличия данного уровня адаптивности они бы все вымерли. При этом даже в самом высокоорганизованном организме по-прежнему эффективно функционируют все предшествующие уровни, обеспечивая последующие.
В самом сложном организме продолжают использовать выверенные древние элементы при всем многообразии их воплощений, и более сложные их сочетания, выполняющие свои функции приспособления.
Так, мы состоим из клеток, которые бывают очень разными по специализации, но, обладают общим принципом организации, настолько универсальным, что позволяет порождать все виды клеток в зависимости от условий, при которых изменяется экспрессия генов.
А среди этих видов клеток возникли чувствительные рецепторы разных типов, различные эффекторы и клетки промежуточных схем обработки данных рецепторов и управления эффекторами - нейроны (с клетками, и даже отдельными молекулами среды, поддерживающими их функциональность).
✔️ Каркас модели индивидуальной адаптивности.
Можно выделить четыре последовательно усложняющихся на основе предыдущих, качественно различающихся уровня индивидуальной адаптивности:
• Клеточной уровень - клетки изменяются в зависимости от условий, проявляя свою специфику - за счет программы наследования признаков, в которой предусмотрен данный вид специализации. Так образуются ткани различного вида и органы.
• Наследственно предопределенные реакции (безусловные рефлексы).
• Контекстные реакции (условные рефлексы).
• Осознанная произвольность или уровень субъективного, психики (альтернатива привычному как в действиях, так и в оценке значимости для особи - смысле происходящего).
Рассмотрим каждый из основных узлов в смысле причин необходимости появления более высокоуровневой заплатки и следствий удачной ее реализации.
• Клеточной уровень.
Системное развитие более детализованного узла клеточной специализации в виде нейронов неизбежно приводит к их наиболее универсальной функции, на основе которой выполняются все нейронные схемы управления.
На универсальную функцию нейронов стоит очень внимательно и детально остановиться потому, что от понимания этой функции зависит и понимание всех других более сложных механизмов нейронных взаимодействий, которые однозначно определяемы на каждом из усложняющихся узлов каркаса модели.
• Наследственно предопределенные реакции.
Сами принципы в короткой формулировке можно изложить примерно так.
Эти два принципа аксиоматически очевидны в контексте понимания термодинамики взаимодействий любых тел:
1. Форма развития объекта нашего наблюдения (чего бы то ни было) зависит не только от внутренних свойств объекта (генетической программы развития у живых существ), а от того, какое влияние оказывает на это внешняя среда. Только в среде, на которую рассчитана программа, она дает результаты, оставляющие объект в привычной нам форме.
2. Каждый предыдущий шаг последовательности развития создает новые условия для последующего, изменяя форму объекта.
Наследственно предопределенные реакции (безусловные рефлексы) имеют следующие ограничения и негативные стороны.
Это означает, что “безусловные рефлексы” не такие уж безусловные, а, наоборот, их развитие и реакции зависят от того, были ли:
1) условия для экспрессии генов, обеспечивающих образование таких схем управления и
2) возникают ли условия, при которых эти схемы срабатывают.
Наследственно предопределенные реакции оказываются бесполезными для всех изменений, на которые они не рассчитаны, а в природе мало что оказывается постоянно уникальным и неизменным.
С появлением гомеостатической регуляции на основе такого уровня реакций возникла основа для формирования реакций, зависимых от текущего состояния внутренней среды, отражающей текущие условия существования особи как значимость для нее текущей ситуации.
• Контекстные реакции.
Вместе со схемами управления гомеостатической регуляции возникли первичные распознаватели того, насколько параметры внутренней среды выходят за пределы нормы и это “плохо”, что является сигналом для активации реакций противодействия этому (она может быть или избеганием что-то делать или активным действием - два основных направления компенсации), а при возврате в норму возникают сигналы о том, что задача компенсации выполнена и теперь все “хорошо”. Так возникли первичные зоны специфической сенсорной системы - системы значимости.
В теменной ассоциативной зоне иерархия примитивов восприятия значимости для организма тех или иных состояний ассоциируется с другими сенсорными примитивами восприятия (точно так же, как с другими видами сенсорных каналов), придавая значимость совокупностям признаков восприятия в их ориентированности на ответные действия, что составляет цепочки реагирования в зависимости от контекста признаков восприятия всех видов.
В зависимости от уровня развития хронособи, в такую ассоциацию постепенно вовлекается все большее число видов сенсорных примитивов, а их значимость (“подкрепление”) дает два основных направления реагирования: избегать или действовать.
Все такие сочетания происходят по основному закону образования связей (как в первичных и вторичных зонах мозга, но, в отличие от связей “без учителя” (набор примитивов восприятия и реагирования, оказывающихся в зоне сенсоров), возникает критерий блокировки действия или его выполнения, роль чего выполняет составляющая системы значимости.
При многократном повторении условий и оценке результатов системой значимости, выполняются условия образования связей и возникает один из двух основных типов реагирования.
Отдельные образы восприятия-действия при последующих актах образования рефлексов, фрмипуют все более сложные цепочки последовательности действий - на основе предыдущих.
На уровне контекстного реагирования возникает немало полезных новообразований в виде связей между отдельными структурами и зонами, что, в частности, привело к появлению механизма удержания образа контекста условий (более общий контекст - отдельное звено, от которого может ветвиться несколько разных реакций, сформированных для своих условий, частный контекст - единственная реакция в данных условиях), причем нескольких видов: от удержания образа общего стиля поведения, до удержания образа восприятия, позволяющего реагировать даже если первичные стимулы на время пропадают из поля сенсорного восприятия.
Такая система удержания образов оказывается основой для формирования нового механизма долговременной фиксации возникающих ассоциаций - не за счет множества повторений ситуации, а в рамках одной ситуации, где роль повторения выполняет реверберация образа по кругу, затрагивающему все области вовлеченных зон восприятия и действия, как внешних и внутренних сенсоров, так и системы значимости.
Это же удержание способно выполнять роль выделения объекта приоритетного внимания, - наиболее актуального из множества активно сосуществующих кругов реверберации, т.е. максимального значения из сочетаний значимости с новизной (результат модуляции одного другим), при которой привычная реакция прогнозирует нежелательные последствия. Это привело к появлению “ориентировочного рефлекса”.
• Осознанная произвольность или уровень субъективного.
Возникают структуры, позволяющие, используя механизм прогноза (“опережающее возбуждение”) выбирать более желательное в оценке последствий реагирование из имеющихся вариантов, что затем ставит задачу преодолеть устоявшийся стереотип и действовать вопреки привычному - усилием “воли”.
Механизмы, в которых простое рефлекторное реагирование запрещает действие, но в случае продолжения действий, несмотря на негатив системы значимости, в конечном счете получался бы позитивный результат, решающий проблему возврата отклонения параметров внутренней среды в норму, имеют серьезные конкурентные преимущества, и поэтому эволюция развивается в этом направлении.
Кроме того, удержание контекстного образа дает возможность очень быстро и даже одновременно пройти “опережающим возбуждением” все цепочки возможных вариантов реагирования, вертящиеся от него, и моментально выбрать наиболее подходящий для данных условий простым сравнением между собой.
Этот способ прохода цепочек реагирования с блокированием активирующих их входов и выходов на моторные действия, дает решающие преимущества. Становится возможным произвольное отслеживание цепочек, без каких-то действий, т.е. без необходимости поступления сигналов от рецепторов совершенного действия (проприорецепторов), без задержек на организацию своевременности каждой фазы цепи реагирования. Этот процесс становится чрезвычайно быстрым и эффективным для того, чтобы, не прерывая действий, вовремя оценить ситуацию с признаками новизны, требующими вмешательства (иначе прогнозируется неудача) и выбрать наиболее приемлемое продолжение из имеющихся вариантов ветвления. Это образует первый уровень функциональности осознанной произвольности.
Произвольность - основополагающее понятие, требующее ясного определения в контексте ее адаптивной функциональности.
Структуры мозга, поддерживающие такую функциональность, локализуются уже не в теменной ассоциативной коре или прилегающих к ней областях, а в лобной префронтальной коре. Используя те же принципы отслеживания системной организации при развитии последовательности усложнения, возможно понять, почему именно происходит такая локализация.
...По всей видимости, основным механизмом организации поведенческих реакций на возрастном этапе 6-8 месяцев является тесная функциональная взаимосвязь лимбической системы и префронтальных областей коры. Яркие предметы окружающей обстановки оказываются для него более привлекательными...
...возраст 9-12 месяцев является значимым в развитии таких способностей ребенка как подавление непосредственных реакций, преодоление зависимости от ярких характеристик внешней среды.
...Способность сопротивляться отвлечению является одним из важнейших компонентов управляющих функций. Можно предположить, что появление этой способности связано с «встраиванием» лобных долей в функциональные системы за счет созревания их связей с другими областями мозга.
...Фактически ребенок 2-3 лет уже мог воспринять систему правил, задаваемых речевой инструкцией, но только после того, как проходил наглядно-действенную тренировку.
...к 2,5-3 годам развития ребенок становится способным подчинять свои действия инструкции взрослого, а ее регулирующая роль приобретает стойкий характер.
...У детей в 9 возрасте 3-4 лет не удается выработать тормозную реакцию на раздражитель, и число ошибочных ответов не только не уменьшается при введении речевого сопровождения, но в ряде случаев даже возрастает.
...К концу дошкольного периода ребенок становится способным использовать знак в качестве средства внешнего опосредования своих действий
...Начало младшего школьного возраста знаменуется событием, которое в психологии принято обозначать как кризис 7 лет. Ситуация школьного обучения требует от ребенка высокого уровня произвольной организации деятельности: умения подчинять свое поведение требованиям учителя, усваивать и удерживать программу деятельности, контролировать ее выполнение.
...Морфологически изменения, происходящие во фронтальной коре в 7-8 лет, свидетельствуют о постепенном формировании более специализированных систем связей фронтальной коры с другими структурами мозга. Об этом, в частности, свидетельствуют данные, согласно которым в этот период начинается снижение числа синапсов в префронтальной коре. Данные о развитии системной организации мозга в онтогенезе свидетельствуют о том, что в этот возрастной период происходят перестройки, отражающие возрастание специализации лобных областей и усиление их роли в реализации психических функций.
...Существуют данные, свидетельствующие о связи функциональной организации коры головного мозга и уровня развития познавательной деятельности в 7-8-летнем возрасте.
...Показано, что существенным фактором, влияющим на успешность обучения детей 6-8 лет, является морфо-функциональное созревание фронто-таламической регуляторной системы.
... Изложенные выше факты свидетельствуют о важной роли уровня сформированности фронто-таламической регуляторной системы в реализации функций произвольной регуляции деятельности в этот возрастной период.
...в 9-10 лет возрастает роль фронтальных зон коры в произвольной двигательной деятельности ... происходят существенные перестройки в структурно-функциональной организации коры лобных областей.
Лобные доли на стадии “рефлекторного” мозга представлены первичными моторными зонами, управляемыми со стороны теменной ассоциативной зоны (и фоновой координации мозжечка). В случае новых условий, когда рефлекторное поведение сталкивается с неопределенностью и, в случае срабатывания рефлексов с неожиданными негативными последствиями, этот путь регуляции оказывается заблокирован, возникает неопределенность и бездействие (или хаотичные действия). Но с противоположной стороны первичных зон в лобных долях формируются схемы управления, альтернативные рефлексам, образуя вторичную зону более простых реакций “эмоциональных” структур, связанных с распознавателями значимости. Таким образом, с эволюцией новизна и значимость оказывают на лобные структуры мозга все более действенное влияние, альтернативное рефлекторным реакции, образуя свою отдельную систему “произвольного”, вопреки рефлекторному (привычному) реагированию.
Постепенное нарастание торможения для подготовки к новому дню и избавлению от уже не нужных остатков прошлой самоподдерживающейся активности, сопровождается блокировкой сенсорных каналов и моторных выходов поведенческих цепочек для бесчувствия и бездействия, в то время как торможением все более контрастирует остающиеся активности, что позволяет им становиться по силе пусковыми стимулами и запускать активность по цепочкам - как во время бодрствования. Это приводит к быстрому проходу по таким изолированным цепочкам к конечному их звену с его значимостью результата такого пробного действия, что равносильно переживанию этих событий, но не в масштабе времени событий, а внутреннем масштабе субъективного времени. Такую систему блокировки стало возможным использовать для произвольного выделения поведенческих цепочек и моментального получения прогностических результатов, а также для произвольного запуска отдельных звеньев поведенческих цепочек.
Все это позволило сформировать особое пространство субъективного наблюдения и моделирования для нахождения более подходящего варианта действий из имеющихся и выработки новых вариантов на основе отдельных звеньев различных цепочек. Такое пространство оказалось свободно от помех множества параллельно существующих активностей, позволяя сосредоточить процессы адаптирующего управления на наиболее актуальном из них.
Все зоны префронтальной коры тесно взаимодействуют с ассоциативными зонами цепочек образов восприятии-действия теменной коры, основываясь на их активности, но получая возможность видоизменять эту активность вопреки привычному, что и составляет явление произвольности, что сопровождается такими явлениями как активность, задолго предшествующая осознанному решению.
Так, вокруг центров, обеспечивающих замыкание обратной связи для самоподдержания образов, формируются последовательности, описывающие символы, формализующие собой всю предшествующую активность - на основе высокоуровневых образов, символизирующих все, с ними связанное и образующих цепочки связей, отражающих причины и следствия (как моменты последовательности наиболее актуального, а не объективные процессы) - следствие переходов осознанного внимания.
Так образуются карты местности и другие контекстные формализации происходящего - для того, чтобы использовать такой контекст в качестве центров ветвления возможных реакций и осознанного их отслеживания для выбора следующего шага действий.
Вместе с зонами произвольной значимости это и образует модели реальности и возможных действий в их контексте (примерно как рефлексы срабатывают в контексте признаков условий в теменной ассоциативной коре). Субъективный смысл (или осознаваемая значимость) в них оказывает мотивирующее воздействие в каждом случае появления непривычной ситуации.
✔️ Развитие модели.
Анализируя главные узлы даже с поверхностной детализацией, выясняется, что мозг использует схемотехническую модель управления и в ней присутствуют общие следствия алгоритмических принципов.
Прежде всего при подходе к системе индивидуальной адаптивности на уровне произвольности, необходимо формирование определяющих представлений о том, что такое произвольность, в ее адаптивной функциональности и то, как это организуется в виде субъективных моделей понимания, отражающих действительность и интерпретирующих все воспринимаемое, в том числе и распознавание значимости объектов внимания.
Это - очень нетривиальные представления, которые напрямую вытекают из совокупности предшествующих механизмов с учетом направляющих обобщение фактов исследований психических явлений и из отдельных механизмов в общем пазле картины взаимодействий.
Здесь прослеживаются несколько последовательных уровней усложнения такой функциональности, отражающие несколько уровней сознания (перечислим только самые главные из семи условно выделяемых):
• примитивное отслеживание событий по моментам наивысшей актуальности без прерывания действий, а оперативно изменяющих ветвления имеющихся автоматизмов - отслеживающий режим, теряемый в глубоком опьянении и др. факторов потери сознания;
• прерывание действий для осмысления и формирования видоизмененного автоматизма на основе более простых реакций, но уже более соответствующих новым условиям - режим прерывания для осмысления;
• при сложности возникшей проблемы, не позволяющей за допустимое время прерывания действий сформировать новый вариант, возникает доминанта нерешенной проблемы, которая переводит осознанное внимание на себя всякий раз когда нет конкурирующих более актуальных активностей - творческий режим решения промежуточных задач в общем контексте цели, определяемой доминантной активности нерешенной проблемы.
Последний уровень требует особо благоприятных условий для активности системы произвольности и оказывается недоступным уже при многих мешающих условиях (легкое опьянение, гипоксия, интоксикация, выход параметров внутренней среды за рамки нормы и т.п.).
/Источник/