§4. Формирование функциональных систем

Рассмотрев онтогенез сенсомоторных структур, мы обращаемся к формированию функциональных систем, описанных академиком П. К. Анохиным. Теория функциональных систем рассматривает организм как сложную интегративную структуру, состоящую из множества функциональных систем, каждая из которых своей динамической деятельностью обеспечивает полезный для организма результат.

Системогенез является частью общего учения о функциональных системах, тесно связанных с показателями внутренней среды организма, удовлетворением биологических потребностей, результатами воздействия социальной среды. Любая целенаправленная деятельность животных и человека, с точки зрения функциональных систем, представляет собой завершающий этап деятельности. П. К. Анохин оценивает системогенез как избирательное созревание функциональных систем и отдельных составляющих их компонентов в онтогенезе. Наряду с ведущими генетическими и эмбриологическими аспектами созревания функциональных систем в пре- и постнатальном периодах развития системогенез включает в себя закономерности становления поведенческих функций. Весь процесс отражения внешнего мира живыми организмами, закрепленный в филогенезе наследственными факторами, находит свое выражение в развитии зародыша у млекопитающих. В эмбриональном периоде жизни происходит развитие именно тех функциональных систем, которые необходимы для осуществления жизненно важных функций новорожденного, приспосабливающих его квнешней среде.

Основным процессом, осуществляющим подбор функциональных систем для существования в новой (внешней) среде, является ускоренное (гетерохронное) и избирательное созревание центральных и периферических структур. Эти приспособительные реакции организма наследственно закрепляются в фило- и эмбриогенезе.

Такое разновременное созревание различных структур зародыша необходимо для концентрации питательных веществ и энергии в определенных системах в заданные возрастные сроки. У человека имеется свой рано созревающий набор функциональных систем, т. е. свой системогенез. При этом система может начать функционировать, не получив еще полного развития. Для ее формирования необходимы сигналы (раздражения), поступающие из внешней среды. Последовательность созревания отделов центральной нервной системы обусловлена генетически. Спинной мозг начинает дифференцироваться раньше головного и независимо от него. Готовность нервной клетки и всего нейрона к деятельности обусловлена накоплением питательных веществ и наличием миелиновой оболочки, формированием синапсов.

В первую половину внутриутробного развития у плода происходит созревание спинного мозга. О его готовности к деятельности сигнализируют первые шевеления плода, которые появляются к 20-й неделе беременности. Постепенно движения плода становятся все более активными, что указывает на включение всего длинника спинного мозга. В головном мозге, по данным Б. Н. Клосовского, наиболее ранним онтогенетическим рецептором является вестибулярный аппарат, обеспечивающий определенное положение плода. Вестибулярный аппарат развивается усиленными темпами и к 6–7 месяцам внутриутробного развития достигает определенной зрелости. Во вторую половину беременности у плода активно формируется головной мозг, особенно его задние отделы: ствол мозга и мозжечок, который тесно связан в функциональном отношении с вестибулярной системой. В стволе головного мозга, являющегося продолжением спинного мозга, заложены ядра черепно-мозговых нервов, ретикулярная формация, проводящие пути. Во вторую половину беременности заканчивается формирование головного мозга плода, он приобретает полные очертания.

Акт рождения является переходом от внутриутробных условий к внеутробным и обозначается как критический период. Для наступления самого акта рождения необходимо накопление плодом достаточной энергии, чтобы продвигаться по родовым путям матери, а также включение функции блуждающего нерва, обеспечивающего деятельность дыхательной и сердечно-сосудистой систем, так как целый ряд изменений должен произойти в организме ребенка в связи с прекращением плацентарного кровообращения и переходом на легочное дыхание, самостоятельное кровообращение, пищеварение и т. д.

Ядро блуждающего нерва и ядра других черепно-мозговых нервов располагаются в стволе мозга и объединяются ретикулярной формацией – неспецифическим скоплением нервных клеток, – активизирующей и усиливающей импульсы, идущие с периферии в центр и из центра на периферию. Благодаря объединяющей и активизирующей функции ретикулярной формации образуются специальные блоки – функциональные системы для выполнения определенной деятельности.

В первые дни жизни у ребенка формируется сосательный рефлекс. Любое раздражение губ ребенка вызывает ответную реакцию. В реализации сосательного рефлекса участвуют расположенные в стволе головного мозга ядра черепно-мозговых нервов (тройничного, лицевого, вестибулярного, языкоглоточного, блуждающего и подъязычного). Объединение в одну функциональную систему осуществляет ретикулярная формация, располагающаяся также в стволовой части мозга. При выполнении сосательного действия также имеет место гетерохрония, проявляющаяся в том, что для сосания необходимы простейшие движения языком вперед-назад, смычка губ (захват соска), надувание щек, напряжение мягкого нёба, глотание.

Простейшие двигательные акты, выполняющие функцию сосания, осуществляются деятельностью не целого ядра черепно-мозгового нерва, а отдельной группой клеток в данном ядре. По мере усложнения двигательного акта (например, при переходе от сосания к употреблению пищи из чашки или при помощи ложки) включаются новые группы клеток тех же ядер, которые определяют формирование более сложной функциональной системы, в то время как ранее сформированная система (в данном случае сосательный рефлекс) ослабевает, тормозится.

Двигательное развитие ребенка обусловлено включением черной субстанции, красных ядер, четверохолмия, паллидума (более старое ядро подкорки). Таким образом, включается вся экстрапирамидная система и формируется новая сигнальная система, обеспечивающая восприятие раздражений внешней среды, переработку информации и ответную реакцию. Включение паллидума проявляется активизацией эмоциональной сферы: ребенок вначале улыбается на приятный голос или улыбку взрослого, а затем и смеется. На подкорковом уровне формируются зрительные, слуховые, чувствительные и двигательные связи.

В возрасте 4 месяцев, когда ребенок становится активнее (переворачивается с боку на бок, двигает ручками и ножками, рассматривает и прикасается к висящим перед ним игрушкам, проявляет к ним интерес), движения производятся под контролем зрения и слуха, с участием мозжечковых структур, обеспечивающих их коррекцию. Вначале отмечается мимопромахивание, затем движения становятся более координированными (ребенок захватывает игрушку). Формируется новая сигнальная система (мозжечок, рука, глаз), благодаря которой развиваются метричность и координация движений, действие на расстоянии, очень важное для последующей деятельности ребенка. В этот период восприятие комплексного раздражителя сенсорного компонента оказывает одновременное воздействие на различные анализаторы, формируя связи между ними.

К 5 месяцу включается другое ядро подкорки – стриатум, в результате деятельности которого движения становятся более плавными и целенаправленными. Движения постепенно совершенствуются (ребенок охотно захватывает игрушку, удерживает ее), формируется хватательный рефлекс и закрепляется новая функциональная система. В этот период ребенок очень активно произносит звуки, преимущественно гласные, и прислушивается к ним. Если взрослый поддерживает речевую активность и произносит звуки или слова вслед за ребенком, тот эмоционально реагирует и вступает в общение. При произнесении звуков включается двигательная система (проприорецепция от всей дыхательной и голосовой мускулатуры, слух и зрение), что обеспечивает комплексное восприятие звуков и формирование своей функциональной системы.

К б месяцам заканчивается анатомическое созревание (миелинизация) ствола, надстволья, подкорковых образований, а также формирование экстрапирамидной системы, обеспечивающей определенный уровень физического и психомоторного развития. Одним из наиболее заметных изменений в физическом развитии является возможность сидеть самостоятельно. При этом резко меняется возможность обзора окружающей обстановки (нахождение игрушек и игра с ними), совершенствуется хватательный рефлекс.

Начинают включаться первичные отделы коры головного мозга, раздражители достигают коры, появляется первичный гнозис (узнавание). Постепенно формируются связи первичных и вторичных полей в своей области мозга и связи вторичных полей из разных долей мозга. Так, первыми возникают пути между зрительной и моторной областью, образуя свою функциональную систему. Образуются связи между слуховой и моторной областями и соответственно формируется своя функциональная система для выполнения определенного действия. Рано появляются связи между зрительной и слуховой областями коры головного мозга. Большое значение приобретает в этих случаях включение сенсорных систем (слух, зрение, проприорецепция), благодаря которым формируются акустико-моторные и оптико-моторные связи, упрочиваются заученные движения (праксис).

На новый уровень поднимается и речевое развитие. Если до 6 месяцев ребенок произносил отдельные гласные звуки, эмоционально их окрашивая, то после этого критического периода ребенок начинает произносить слоговые элементы (лепет). Особенность формирования лепета состоит в том, что ребенок начинает использовать звуки родного языка. Лепет вначале бедный. Постепенно количество повторений увеличивается, удлиняется время активной речевой продукции. У ребенка отмечаются два пути слежения за речью: первый – восприятие слуховых раздражений, второй – по путям глубокой чувствительности (кинестетическим). Приходя в кору головного мозга, в ее височную и теменную области, они обеспечивают тесную связь, образуя функциональную систему, благодаря которой в последующем формируется фонематический слух и восприятие речи. В этот период приобретает большое значение речевой контакт со взрослыми, которые повторяют или сами активно произносят слоги и слова, доступные для повторения ребенком. Возникает восприятие не только собственных звуков, но и звуков речи окружающих, имеющих значение для дальнейшего развития речи.

Во втором полугодии жизни, показывая и называя предметы, окружающие формируют у ребенка связи между зрительной и слуховой областью, а затем и двигательной (когда ребенок начинает манипулировать предметами). Ощупывание предметов, игра с ними создает новую форму связей – тактильно-кинестетическую и моторную. Таким образом постепенно включаются все отделы коры головного мозга, создавая свои функциональные системы.

Речевое развитие связано с включением третичных полей, которые начинают активизироваться во втором полугодии. Вначале формируется пассивный словарь (понимание отдельных слов, связанных с каким-либо предметом). К концу первого года жизни ребенок произносит первые слова. Речевая функция тесно связана с развитием всей моторной области, на что указывает формирование локомоции (ползания). Ползание, прямостояние и хождение с поддержкой, а к одному году и самостоятельная ходьба обусловлены миелинизацией пирамидного пути и включением всех отделов коры головного мозга, принимающих участие в сложном двигательном акте. Постепенно, от первых шагов под контролем пространственно-вестибулярной системы, ходьба становится автоматизированным процессом, в котором принимают участие лобная (эфферентная), теменная (афферентная), затылочная и височная области коры головного мозга. Связи этих отделов образуют свою многоуровневую функциональную систему, постепенно усложняющуюся с возрастом. Артикуляционная моторика формируется несколько медленнее и включается в деятельность по мере развития речевого общения и нервной системы. Так заканчивается определенный этап формирования функциональных систем, объединяющихся в более крупные блоки, выполняющих сложные сенсомоторные функции, обеспечивающие дальнейшее развитие ребенка.

В течение второго года жизни ребенка общая моторная деятельность становится более активной и дифференцированной. Постепенно улучшается артикуляционная моторика, обусловливая особенности произношения звуков речи. Увеличивается пассивный и активный словарь, появляются словосочетания и короткие речевые цепи. При становлении определенной деятельности формируется своя функциональная система, в которой задействованы различные уровни нервной системы. В этот период активизируются познавательная деятельность, игровой процесс, интерес к общению, окрашенные эмоциональной реакцией. К концу второго года жизни ребенок произносит 200–300 слов, структура которых еще не упрочилась (могут присутствовать редукции слоговых элементов, упрощения и т. д. ).

На третьем году жизни значительно активизируется общая моторика, улучшается обеспечивающая чистоту звукопроизношения артикуляция, появляется чувство языка, интерес к прослушиванию сказок, запоминание их и перенос в игровую деятельность, разворачивается способность к подражанию, интонационному повтору. Сенсорная активность (зрительная, слуховая, тактильно-кинестетическая) обеспечивает новый уровень формирования познавательной деятельности. Речь становится более связной, фраза развернутой, количество слов достигает 1000 (к концу третьего года жизни). Трехлетний возраст в физиологии, анатомии, невропатологии является критическим периодом, так как включаются сложные третичные поля лобной области коры, обеспечивающие связи со всеми отделами мозга. При этом префронтальная область обеспечивает переход всей деятельности человека на новый психический уровень, когда мышление становится речевым, а речь – осмысленной. Упрочиваются лексические и грамматические структуры, формируется программа высказывания, поведения, эмоционально-волевой сферы.

Система префронтальной и теменно-затылочной области коры является наиболее молодой в фило- и онтогенезе. Она созревает позже других и создает новый уровень познавательной, моторной и речевой деятельности.

После трех лет резко меняется внешний вид и физическое состояние ребенка. Дети становятся более крепкими, самостоятельными, моторно-ловкими, появляется необходимость общения в игровом процессе, увеличивается запас общих понятий. Подготовленный ребенок переходит из ясель в детский сад, в котором значительно выше требования к его психомоторным функциям. В процессе игровой деятельности расширяется круг знаний, формируется процесс познания (прослушивание и запоминание сказок, стихов и другой литературы). Определяется эмоциональное отношение к окружающей обстановке. Большое значение приобретают внимание и усидчивость, с которыми ребенок выполняет определенные задания.

К этому времени у детей значительно активизируется мелкая моторика: они хорошо лепят, собирают мозаику, рисуют, правильно держат карандаш и ручку. Они достаточно хорошо ориентируются в пространстве и в схеме тела, что отражается в рисунках и игровых процессах.

К этому возрасту должна быть сформирована своя функциональная речевая система (звукопроизношение, фонематический слух, лексика и грамматика, произвольная речевая деятельность) в форме устной речи и начата подготовка к письменной (чтение и письмо). Новый сложный этап в развитии ребенка – подготовка к обучению в школе.

Таким образом, в результате ряда последовательных включений, накопления и скачков при ведущем участии высших лобных структур образуется многоуровневая функциональная система.