Бодрствование, сознание, сон

Исходным состоянием для любой формы активности и бодрствования вообще является сознание. Сознание — это способность адекватно ориентироваться в окружающей среде, правильно оценивать свой статус и взаимосвязь с окружающим, способность адекватно вос­принимать и перерабатывать информацию.

С позиций физиологии, сознание — это результат активности всех структур мозга, осо­бенно ретикулярной формации и коры больших полушарий.

Сознание — необходимый фон для любой формы обучения.

Однако было бы неправильно пренебрегать сферой подсознательного. В отечественной литературе долгое время сфера подсознательного не признавалась существенной, в то вре­мя как на Западе уже много лет внимание невропатологов сосредоточено на представлени­ях Зигмунда Фрейда и предложенном им методе психоанализа. На основе психоанализа специалистам удается выявлять и диагностировать психические отклонения, а также полу­чать хорошие лечебные результаты.

Фрейдовское представление о подсознательной сфере основано на допущении господст­ва инстинктов над рассудочной деятельностью, на признании значительной роли сексуаль­ного начала, трансформации сексуальной энергии в различные формы твоческой деятель­ности. Человеческая природа такова, что каждая личность стремится вытеснить из созна­ния в сферу подсознательного все воспоминания об отрицательных сторонах жизни, недо­стойных поступках. Вытеснения приводят к нарастанию психического напряжения, к не­врозам. Негативные события зашифрованы в человеческих снах, в некоторых поступках и оговорках. Специалисты по психоанализу ставят перед собой задачу выявить зафиксирован­ные в подсознании негативные переживания и воспоминания и перевести их в сферу созна­ния, оценить должным образом. Такие врачебные приемы приводят к излечению. Несмотря на многие спорные моменты в концепциях Фрейда и его последователей, важно отметить, что именно эти работы послужили стимулом для изучения сферы подсознательного.

Специальные исследования показали значительную роль подсознательного в жизни че­ловека. Возможности деятельности подсознательной сферы весьма значительны. Человек может неосознанно воспринимать информацию (напр, гипнопедия — обучение во сне), может перерабатывать информацию — решать задачи, которые не поддавались сознательному решению; люди могут бессознательно действовать (снохождение) и т. д. П.В. Симонов счи­тает целесообразным выделить 2 сферы; подсознание и сверхсознание. К подсознанию сле­дует относить интуицию — способность неосознанно использовать свой прошлый личный опыт. Например, видя больного, врач нередко может без данных обследования сделать вы­вод о тяжести его состояния и поставить диагноз на основе интуиции.

К сверхсознанию относятся неосознанная деятельность мозга творческого плана — ре­шение принципиально новых задач. В этих случаях говорят: «Меня как будто осенило, я понял то, над разгадкой чего бился столько времени».

Одним из состояний подавления сознания является сон. Загадка сна занимала человече­ство с древних времен.

Существовало и существует множество гипотез и теорий, которые так или иначе объяс­няют механизмы сна.

Одни ученые придают значение гуморальным механизмам, полагая, что сон вызывается появлением в крови специальных гипнотоксинов, или «бромгормона», выделяемого гипо­физом. Особая роль приписывалась и отдельным веществам (серотонину, дофамину и т. д.), выделяемым определенными структурами мозга.

Другая группа теорий выдвигала представление о наличии центра сна (Гесс), локализу­ющемся в области третьего желудочка, что подтверждалось опытами с раздражением этой области, приводящим к засыпанию.

Особую роль, как показали Моруцци, Мегун, Бремер и др., играет ретикулярная форма­ция (РФ). Включение той ее части, которая оказывает облегчающее восходящее влияние на кору, неизменно приводит к засыпанию.

Нельзя не принимать во внимание теорию И.П. Павлова, считающего сон результатом генерализованного торможения в коре, распространяющегося на подкорковые центры.

П.К. Анохин представил схематично объединение 3-х вышеупомянутых теорий. В со­ответствии с его схемой, бодрое состояние характеризуется торможением центра Гесса, возбужденным состоянием ретикулярной формации и бодрым состоянием коры. Сон на­чинается с устранения тормозящего влияния утомленной коры на центр Гесса. Послед­ний возбуждается и тормозит РФ. Она перестает оказывать облегчающее влияние на кору.

Торможение развивается в ко­ре, спускается на подкорковые структуры и т. д.

Бодрое состояние: центр сна затормо­жен. РФ активирует кору. Сон: центр сна воз­бужден. РФ заторможена, кора не активиру­ется.

Рис.41. Сом. А — схематическое изображение ортодоксального (медленного) и парадоксального (быстрого) сна. Б — схема соотношения процессов в коре, ретикуляр­ной формации и центре сна Гесса (по представлени­ям П.К. Анохина). В — различные состояния в электроэнцефалографи­ческом изображении.

Различают разные вилы сна: физиологический, патологичес­кий, наркотический. По суточно­му ритму — полифазный или мо­нофазный. По энцефалографиче­ской картине — медленный (ор­тодоксальный), характеризую­щийся дельта-волнами, и быст­рый — парадоксальный, сопро­вождаемый а- и даже ^-волнами, связанный, как доказано, со сно­видениями и быстрыми движени­ями глазных яблок при опущен­ных веках. Поскольку при этом трудно разбудить спящего, такая форма сна и называется парадок­сальной. Ученые приписывают этой форме сна большую роль. В эти моменты, которые периоди­чески возникают, чередуясь с «медленным сном», выделяются в различных структурах мозга нейропептиды, способствующие консолидации памяти и некото­рым репаративным процессам.

Лишение сна — депривация — приводит к нервному истощению и различным видам расстройств.

ПАМЯТЬ

В широком смысле под этим термином понимают следовые процессы, остающиеся в данной системе после действия раздражителей.

Память является основой обучения, личного и коллективного опыта. Лишь на базе па­мяти человечество получило возможность развиваться, вступило в эру цивилизации и т. д.

Виды памяти. Различают разные виды памяти в зависимости от того, из каких анализа­торных систем она исходит: например, зрительная память, слуховая, эмоциональная, локо­моторная и др.

Последовательность связанных с памятью процессов такова: по­ступление информа­ции, переработка, хра­нение, воспроизведе­ние; возможная утеря — забывание. Выделя­ют три вида памяти в за­висимости от их вре­менных характеристик и механизмов: 1. мгно­венная, 2. кратковре­менная и 3. долговре­менная память.

Мгновенная память представляет собой как бы отпечаток в преде­лах периферического конца зрительного ана­лизатора. Длится она секунды.

Примечание. Кратковременная память — циркуляция импульсов; долговременная память — изменение в синаптических процессах и молекулярных структурах клетки. Рис. 42. Виды памяти (А) и этапы формирования кратковре­менной и долговременной памяти (Б).

Кратковременная память — следовые яв­ления, остающиеся в нейронах соответству­ющих центров. Полага­ют, что это есть цирку­ляция, т. е. ревербера­ция импульсов в преде­лах определенных групп нейронов, что связано с облегчением в цепи этих нейронов и с активацией синаптической передачи. Пример: вам назвали номер телефона, по которому надлежит позвонить. После разговора вы забываете этот номер. Следовательно, этот вид памяти имеет ограниченную длительность — минуты, часы.

Особым свойством этого вида памяти является ее хрупкость. Если после получения информации, которую необходимо запомнить, на человека или животное подействует ка­кой-то экстремальный раздражитель (например, человек попал в аварию или животное по­лучило разряд тока), то обычно наступает «ретроградная амнезия» — забывается, как бы стирается все то, что предшествовало и сопровождало раздражитель. Например, человека спрашивают после автомобильной катастрофы: «Как это случилось?» — «Не помню», «Куда вы ехали?» — «Не помню». В то же время память на все предшествующие события у пост­радавшего сохраняется.

Консолидация следов информации, долговременная память. В тех случаях, когда инфор­мация зафиксирована в форме кратковременной памяти в определенных структурах, в кон­кретных системах нейронов возможна консолидация памяти — переход ее в долговремен­ную. Такой процесс происходит при ряде условий: а) если информация обладает определен­ной ценностью для данного субъекта; б) если информация часто повторяется; в) в связи с неосознанными обстоятельствами: «Почему-то это особенно врезалось в мою память».

Консолидация, как полагают исследователи, может протекать по такой схеме: синапти-ческая передача активируется, медиаторы вовлекают в процесс мембранный фермент аде-нилатциклазу, под действием последней из АТФ формируется «второй мессенджер» — цАМФ. В присутствии ионов Са²+, Mg²⁺ и др. цАМФ приводит в действие процессы фос-

форилирования, активизирует протеинкиназу — это приводит к синтезу белков, что, по-видимому, и составляет основу хранения кода информации в нейронах. Так представляется ряду ученых сущность формирования долговременной памяти.

Информация, по-видимому, хранится на протяжении жизни. Воспроизводится она в раз­личных условиях: а) произвольно; б) непроизвольно — «случайно»; в) непроизвольно в связи с определенными ассоциациями.

Долговременная память не разрушается экстремальными раздражениями. В процессе консолидации играют роль многочисленные нейропептиды, модуляторы и медиаторы. Боль­шую роль приписывают, например, АКТГ, вазопрессину, эндорфинам и др. Различные струк­туры мозга — гиппокамп, фронтальная кора, миндалины, ретикулярная формация — игра­ют определенную роль в формировании памяти. Вероятно также, что с помощью правого полушария в большей степени фиксируется образная информация, с помощью левого — вербально-логическая.

В ходе изучения памяти часто пользуются условным рефлексом, например, помещают крысу в камеру с двумя отсеками: светлым и темным, с отверстием в перегородке между ними. Крысы стремятся в темноту, но перепрыгивая в темную камеру, они получают разряд тока. Формируется условный рефлекс: крыса не идет в темноту. На этой модели изучают многие механизмы памяти. В свое время на базе таких экспериментов из крови обученных животных было выделено вещество, названное «скотофобином», которое вызывало боязнь темноты, будучи введено в кровь необученных животных.

В поисках вещества — носителя памяти ученые экспериментировали с «обучением» простейших — планарий. В частности, один из вариантов таких опытов — скармливание необученным планариям массы, состоящей из тел обученных планарий (опыты Мак-Конне-ла). Планарии-«каннибалы» при этом обучались значительно быстрее контрольных. Ог­ромное количество экспериментальных данных все же не позволяет назвать точно гумо­ральные факторы, имеющие конкретное отношение к определенным механизмам памяти, опыты продолжаются.

МОТИВАЦИИ И ЭМОЦИИ

Электрофизиологические эксперименты с использованием вживленных электродов поз­воляли физиологам изучать процессы в мозгу, связанные с формированием мотиваций, по­требностей и эмоций, т. е. субъективной оценки (по шкале: хорошо — плохо) поступающей извне информации, а также субъективного восприятия собственной внутренней среды и аис-церальных систем. И. М. Сеченов говорил о «темном чувстве», имея в виду подавленность человека на основе импульсов из пораженного органа, воспринимаемых подсознательно.

Особую роль в развитии представлений о мотивациях и эмоциях сыграли опыты Олдса с самораздражением (40—50-е годы). Американский физиолог вживлял крысам раздражаю­щие электроды в область гипоталамуса, затем помещал животных в специальную камеру, в которой цепь тока подключалась к электродам, а замыкать цепь крыса могла, нажимая на педаль ключа в камере. Благодаря замыканию, крыса получала раздражение центра, в кото­рый были введены концы электродов. При определенной локализации крыса начинала са­мораздражение и нажимала на ключ с максимальной частотой и необыкновенным упорст­вом, продолжая эту акцию до полного истощения. Так был обнаружен в гипоталамусе «центр удовольствия» или «поощрения». Если электроды вживлялись в другую зону — первое же нажатие крысой педали вызывало резко отрицательную реакцию. Животное убегало в даль­ний угол камеры, проявляя признаки страха. Экспериментатор обнаружил, таким образом, и «центр наказания».

Опыты такого рода стимулировали развитие представлений о центрах мотиваций и эмоций.

Опыты с раздражением разных подкорковых структур через вживленные электроды, которые с помощью стереотаксиса вводились точно в определенные подкорковые структу-

ры, сделали возможным расшифровку физиологиче­ских механизмов таких пси­хических состояний, как мотивации и эмоции.

Рис. 43. Эмоции и мотивации. Вверху — опыт Олдса, доказывающий наличие в гипоталамусе крысы «центра удовольствия». Если с помощью точно вжив­ленных электродов путем нажатия педали крыса раздражает данный центр, то, получая при этом положительные эмоции, она продолжает нажимать педаль до полного истощения. Внизу—соотношение между возбуждением, торможением, то­нусом симпатической и парасимпатической систем при эмо­циональных состояниях различной модальности.

Мотивации. В опытах были обнаружены центры голода, жажды, сексуаль­ной активности, центры страха, ярости и др. Раздра­жение этих центров приво­дило к организации соот­ветствующих поведенчес­ких реакций. Основным субстратом этих видов дея­тельности оказалась лимби-ческая система. В состав лимбической системы вхо­дят структуры: извилины коры, гиппокамп, свод, мин­далины, ядра гипоталамуса и некоторые другие подкор­ковые образования. В раз­личных структурах лимби­ческой системы заложены центры упомянутых моти-вационных программ.

Мотивационное возбуж­дение формируется по типу доминанты. В определен­ных структурах устанавли­вается очаг возбуждения, подавляя возбуждение дру­гих центров.

Мотивации бывают био­логические, основанные на изменениях внутренней среды или гормональной сферы (голод, жажда, половое влечение). К таковым относятся и мотивации защиты индивидуума и защи­ты вида, оборонительные и родительские инстинкты. У человека, кроме того, развились социальные мотивации. Последние представляют собой сложные психические явления (напр, стремление к власти, богатству, знаниям, фанатизм различного характера и т. д.).

Любая мотивация сопровождается напряжением, требует поведенческой реакции, до­стижения результатов, устраняющих мотивацию. Например, голод -> чувство неудовлетво­рения -> поиски пищи -> насыщение -> чувство удовлетворения. У человека мотивации могут носить социально позитивную и социально негативную окраску. Без мотиваций не­возможна целенаправленная деятельность.

Эмоции. Жизнь, лишенная эмоций, была бы бессмысленной. Эмоции возникают в тес­ной связи с мотивациями, а, следовательно, кора и лимбическая система играют решающую роль в их реализации.

Эмоции могут быть отрицательные и положительные. По своей силе и значимости они распределяются таким образом: 1). отрицательные эмоции: недовольство — огорчение — отчаяние и 2). положительные: удовлетворение — радость — восторг. Отрицательные эмо­ции протекают с широким вовлечением висцеральных систем. Обычным гуморальным фо-

ном служат катехоламины. Отрицательные эмоции могут быть выражены в 2-х формах: астенической — шока, страха и стенической — злости, ярости. Обе формы сопровождают­ся сдвигами в деятельности внутренних органов, нарушением нейро-гу моральной регуля­ции деятельности той или иной системы (известно, что в результате стрессовых ситуаций возникают такие заболевания как гипертиреоз, язва-желудка, гипертония и др.).

Сдерживаемые проявления эмоций, особенно, стенического типа, сопровождаются на­рушением гормонального статуса. В древние времена гнев и ярость немедленно разреша­лись в двигательной активности (набросился на противника — драка). В век цивилизации такая разрядка невозможна, и нарушения нейрогу морального статуса, не устраняемые дви­гательной активностью, могут привести к невротическим и висцеральным заболеваниям.

УПРАВЛЯЕМОЕ ПОВЕДЕНИЕ

Положительные эмоции в высшей степени благотворно влияют на висцеральные систе­мы. Врачи говорят: «Оптимисты быстрее выздоравливают». Умение врача завоевать распо­ложение больного, вселить в него надежду на выздоровление, бодрость — все это создает реальные позитивные сдвиги в течении заболевания.

4ентр ярости: юзбужденный заторможенный

Центр торможения ярости: заторможенный возбужденный стимосивер

Рис. 44. Опыт X. Дельгадо — управляемое поведе­ние через дистантное раздражение центра торможе­ния ярости у быка с помощью вживленного прибора. «Стимосивер» /стимулятор-ресивер/ с запуском по радио. Шар — центр ярости, прямоугольник — центр торможения ярости. Сверху — бык разъярен, тореадор начинает посы­лать радиоволну. Внизу — стимосивер возбуждает центр торможения ярости — бык успокаивается.

Раздражение положительных эмоциогенных зон вживленными электродами в виде эксперимен­та применялось в клинике и ока­зывало помощь в извлечении де­прессивных состояний у боль­ных. Вживление электродов в центр ярости или центр тормо­жения ярости применялось ис­панским ученым X. Дельгадо для управления поведением живот­ных. Так, например, нескольким обезьянам вживлялись в мозг ма­ленькие приборы, включающие в себя миниатюрный приемник ра­диоволн, запускающий стимуля­тор и подающий ток на электро­ды. Устройство помещалось в мозг так, что концы электродов совмещались с «центром ярос­ти». Экспериментатор с помо­щью радиопередатчика дистант­но посылал сигнал, приемное ус­тройство в мозгу, воспринимая сигнал, запускало стимулятор, и ток раздражал центр ярости. В ре­зультате обезьяны, до того мир­но игравшие, вступали в драку.

Поведение можно корректи­ровать с помощью нейропепти-дов. Однако, это проблема буду­щего. Исследователи в экспери­ментах с введением микродоз изучаемых пептидов в различные структуры мозга наблюда­ли изменения определенных функций. Такие исследования открывают широкие возможнос­ти для управления поведением.

Глава 10

ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ (ОБЩАЯ ЭНДОКРИНОЛОГИЯ)

Понятие о железах внутренней секреции сформулировано И. Мюллером (1830). Не­мецкий физиолог Адольф Бертольд в 1849 году впервые установил, что пересадка кастри­рованному петуху в брюшную полость семенников другого петуха приводит к восстанов­лению исходных свойств у кастрата. Эту дату считают датой рождения эндокринологии. В 1889 г. Броун-Секар сообщил об опытах, проведенных на самом себе — вытяжки из семенников животных оказали на старческий организм ученого (а ему было 72 года) «омо­лаживающее» действие. Однако эффект омоложения длился недолго — через 2—3 меся­ца он пропадал. Но главное, что дали эти опыты — это мощный импульс для развития эндокринологии.

В 1901 г. русский исследователь Соболев Л. В. доказал, что панкреатическая железа обладает способностью секретировать физиологически активное вещество, которое было идентифицировано в 1921 г. Ф. Бантингом и Ч. Бестом как инсулин. В 1902 г. Старлинг и Бейлис выдвинули идею о существовании секрета, способствующего выделению панкреа­тического сока. Именно Старлинг дал ему название «гормон» — побуждаю к действию, к активности. В дальнейшем эндокринология интенсивно развивалась и продолжает разви­ваться в наши дни. Все больше становится очевидным, что продукция физиологически ак­тивных веществ — это функция не только желез внутренней секреции, но и многих тради­ционно неэндокринных органов. Желудочно-кишечный тракт, почки, печень, сердце проду­цируют гормоны и гормоноиды.

Еще в конце прошлого века в кишечнике были обнаружены хромаффинные клетки, ко­торые интенсивно окрашивались хромом. В последующем подобные клетки были выявле­ны в пищеводе, бронхах и других отделах дыхательной системы. Австрийский патолог Фейр-тер, обнаруживший эти клетки, объединил их в паракринную систему, считая, что в них продуцируются вещества, подобные гормонам. Английский гистолог Пирс в 50-х годах на­шего века обнаружил, что асе эти клетки способны поглощать вводимые извне аминокисло­ты — предшественники гормонов, и расщеплять их путем декарбоксилирования, а из их остатков синтезировать гормоны. Он назвал этот процесс «Амине Прекурсор Аптейк энд декарбоксилейшн». Первые буквы четырех этих слов составили аббревиатуру — АПУД (1968 г.). Клетки получили название — «апудоциты». Сейчас уже известно более 50 типов апудоцитов, синтезирующих около 50 гормонов, в том числе — серотонин, мелатонин, ад­реналин, гистамин, инсулин, гастрин, секретин, панкреозимин (холецистокинин), вазоак-тивный интестинальный гормон, бомбезин, энкефалины, эндорфины, инсулин и многие дру­гие. В целом, системе АПУД уделяют большое внимание в связи с тем, что без апудоцитов нарушается нормальная деятельность организма.

ТИПЫ ГУМОРАЛЬНЫХ ВЛИЯНИЙ

Эндокринология — наука, изучающая развитие, строение и функции желез внутренней секреции и клеток-продуцентов гормонов, биосинтез, механизм действия и особенности гормонов, их секрецию в норме и при патологии, а также болезни, возникающие в результа­те нарушения продукции гормонов.

Различают следующие варианты действия гормонов (по классификации Балаболки-наМ.М.,1989).

1) Гормональное — или собственно эндокринное: гормон выделяется из клетки-проду­
цента, попадает в кровь и с током крови подходит к органу-мишени, действуя на расстоя­
нии от места продукции гормона.

2) Паракринное действие — из места синтеза гормон попадает во внеклеточное прост­
ранство, а из него — воздействует на клетки-мишени, расположенные в округе.

3) Изокринное действие — аналогично 2), но в данном случае контакт клетки-продуцен­
та гормона и клетки-мишени очень тесный.

4) Нейрокринное действие — это действие гормона, подобное действию медиатора.

5) Аутокринное действие — клетка продуцирует гормон, который сам и воздействует на
эту же клетку-продуцент, т. е. клетка-мишень = клетка-продуцент.

Главное, следует четко различать эндокринный и паракринный эффекты.

ФУНКЦИИ ГОРМОНОВ

Их много. Но главные из них — это обеспечение роста, физического, полового и интел­лектуального развития (1), обеспечение адаптации организма в различных условиях (2), поддержание гомеостаза (3). Гормоны оказывают метаболический эффект и тем самым ре­ализуют указанные функции. Более детально функции гормонов рассматриваются при из­ложении частных вопросов эндокринологии.