Фокусы мозговой активности и мышление

Новые методы изучения активности мозга — томография ме­таболической активности мозга, а также картирование на основе многоканальной записи ЭЭГ, определение корреляционных свя­зей между различными отведениями ЭЭГ во время решения раз-

личных мыслительных задач — позволяют пролить свет на структу­ры мозга, непосредственно причастные к процессам мышления.

Корреляция количества спонтанно генерируемых мыслей с активностью различных мозговых структур была изучена с помо­щью измерения скорости локального мозгового крова/пока. Локаль­ный кровоток измеряют по содержанию и скорости вымывания изотопной глюкозы или кислорода. Когда клетка активно работа­ет, она тратит энергию на откачку проникающих в нее ионов Nа и на обмен их на ионы К. Обычно за ПД развивается следовая ги­перполяризация, соответствующая выходу из клетки ионов К. В ре­зультате работающая клетка создает вокруг себя повышенную кон­центрацию ионов К, которые воздействуют на рядом находящиеся глиальные клетки, имеющие к нему повышенную чувствитель­ность. Активируясь, глиальные клетки мозга локально посылают сигнал сосудам, возможно, через химическое воздействие на ка­пилляры. Таким образом, сигнал от нейронов через глию переда­ется сосудам, в результате чего кровоснабжение меняется локаль­но, дополнительно снабжая кровью работающую группу нейро­нов. Обеспечение связи между нейронами и кровоснабжением —

одна из важных функций, выполняемых глиальными элемента­ми мозга.

Чтобы выявить структуры мозга, причастные к мыслительной деятельности, добровольцев (мужчин) просили выполнять два ва­рианта заданий. Первый вариант включал серии с артикуляцией слов вслух, про себя и просто с движением языка. Второй вариант заданий состоял из чтения текста про себя, чтения вслух и чтения в обратном порядке. После выполнения заданий обследуемые со­общали, какие мысли, идеи возникали у них спонтанно во время опыта. Подсчитывали число так называемых стимулнезависимых мыс­лей, которые были не связаны с выполняемыми заданиями. Идеи могли принимать как вербальную, так и зрительную форму, но дол­жны были переживаться как самогенерируемые, спонтанные.

Вычисление корреляции между числом спонтанно генерируе­мых мыслей и скоростью мозгового кровотока выявило ведущую роль средней префронтальной и ростральной, передней поясной (цингулярной) коры в генерации стимулнезависимых мыслей. Не­большая положительная корреляция также была найдена с крово-током в левой нижневисочной коре. Положительная корреляция между частотой генерации мыслей и кровотоком в указанных струк­турах не зависела от типа задания и практики обследованных.

Исследователи полагают, что метод корреляции измерений психических функций с локусами активации, выявляемыми ме­тодами функциональной томографии (ПЭТ, МРТ), может дать 278

уточняющие сведения о нейрональном субстрате случайно возни­кающих феноменов психической активности.

Частота генерации стимулнезависимых мыслей, по-видимому, может служить индикатором степени произвольности субъекта, так как она связана с уровнем активации префронтальной коры. У па­циентов с разрушениями в префронтальной коре наблюдается потеря инициативы в целом. Они демонстрируют малое количе­ство самоинициируемой речи, несмотря на хорошее понимание и повторение чужой речи. При шизофрении, для которой характер­на потеря инициативы, кровоток в префронтальной коре подав­лен. Впервые это явление обнаружил в 1974 г. Д. Ингвар (0.1пеуаг) из больницы Лундского университета (Швеция) с помощью ме­тодов томографии. Впоследствии этот факт неоднократно был под­твержден. Группа исследователей под руководством Д. Вайнбергера (В. ^ешЬег§ег) из Национального института психического здоро­вья, используя метод структурной МРТ, связала структурные и функциональные изменения в мозге шизофреников с нарушени­ем их когнитивной деятельности. Опыты показали, что выполне­ние тестов на оперативную память, внимание и абстрактное мыш­ление у нормальных людей значительно увеличивает кровоток в префронтальной коре, тогда как у больных шизофренией увеличе­ние кровотока выражено слабо и с данными тестами они справля­ются хуже. Наиболее сильное ослабление префронтального крово­тока наблюдалось у больных, у которых структурные изменения мозга — расширение желудочков и уменьшение размеров гиппо-кампа, сопровождающие данное заболевание, — были наиболь­шими. Это можно объяснить тем, что гиппокамп тесно связан с префронтальной корой. Структурные изменения гиппокампа на­рушают рабочую память. Последняя удерживает информацию в пре­фронтальной коре как в кратковременном буфере, пока выполня­ются умственные операции.

Методом ПЭТ показана причастность префронтальной коры (ее дорзолатеральной части) к волевому контролю. Исследовалось выполнение упражнения на длительное статическое мышечное напряжение. Сохранение мышечного тонуса в течение определен­ного периода времени на постоянном уровне ведет к утомлению и появлению ощущения, что нужно приложить некоторое дополни­тельное усилие, чтобы выполнить данную инструкцию. Таким об­разом, задание, требующее поддерживать некоторый определен­ный уровень мышечного напряжения, можно рассматривать в ка­честве теста на волевой контроль. Чтобы идентифицировать кортикальный компенсаторный механизм во время утомления, методом ПЭТ были получены томографические срезы метаболи-

ческой активности мозга для нескольких различных уровней мы­шечного напряжения, которое нужно было удерживать в течение 4 мин. Эксперименты со статическим напряжением сравнивали с простым ритмическим нажимом на ключ. В этих опытах было вы­явлено, что «волевое действие», включающее дополнительно мо­торный компонент, имеет своим субстратом, помимо префрон-тальной коры, также и базальные ганглии (хвостатое ядро, блед­ный шар).

Для изучения структуры корковых связей при решении раз­личных мыслительных задач А.М. Иваницкий (1977) предложил метод картирования внутрикоркового взаимодействия. Метод осно­ван на выявлении связей между участками коры по признаку со­впадения частотных пиков в их спектрах ЭЭГ. Автор подчеркивает, что корковое взаимодействие может устанавливаться на разных ча­стотах, поэтому подсчитывалось число связей каждой области с другими по каждой полосе частотного спектра ЭЭГ. Область отве­дения ЭЭГ, которая демонстрирует наибольшее число связей с другими участками коры, рассматривается как фокус взаимодей­ствия сигналов, приходящих из разных источников,

С помощью этого метода были выделены две когнитивные си­стемы мозга, соответственно связанные с образно-пространствен­ным и абстрактно-вербальным мышлением. Для изучения образ­ного мышления исследователи использовали процедуру опозна­ния эмоции на фотографии лица. Пространственное мышление тестировали при сравнении двух геометрических фигур для опре­деления их идентичности или зеркальной симметрии. Анаграммы или выбор из четырех слов одного были использованы для изуче­ния вербального мышления.

Обобщая полученные данные, А.М. Иваницкий приходит к за­ключению, что височно-теменные области коры представляют моз­говой субстрат образного мышления, а лобные отделы коры свя­заны с абстрактно-вербальным мышлением. Выделенные две зоны коры обнаружили наибольшее число связей с другими участками. Они рассматриваются как два фокуса взаимодействия, в которых осуществляется синтез информации. Предполагается, что текущая, оперативная информация сопоставляется в них с информацией, извлекаемой из долговременной памяти, и сигналами, приходя­щими из мотивационных центров. Согласно концепции автора имен­но в фокусах взаимодействия достигается конечная цель мысли­тельного процесса в виде нахождения решения. Субъективно это переживается как процесс думания и нахождения ответа. При этом субъективные переживания, связанные с разными фокусами вза­имодействия, различаются.

Ошибочное включение «не той» когнитивной системы, напри­мер появление фокуса активности в лобной коре при решении задач, требующих образного мышления, и в височно-теменной коре при вербальных задачах, приводило к ошибочному решению либо к его отсутствию.

Специально человеческие типы высшей нервной деятельности влияют на локализацию фокусов взаимодействия информации. В опытах с построением зрительного образа из ограниченного на­бора простых элементов у лиц с преобладанием первой сигналь­ной системы над второй оба фокуса взаимодействия находились преимущественно в правом полушарии. У лиц с преобладанием второй, речевой сигнальной системы оба фокуса локализовались в левом полушарии. Различные мыслительные операции используют разные фокусы взаимодействия. На первом этапе, когда сначала требовалось определить, что можно построить из имеющихся эле­ментов, и сформировать целевой образ, функционировал фокус взаимодействия в затылочно-височных отделах, а на этапе деталь­ного конструирования образа — в лобной коре. При этом нахожде­ние решения при всех типах задач, даже если речевой ответ не требовался, сопровождалось появлением фокуса взаимодействия в левой височной коре (вербальной зоне).