Учение И.П. Павлова о двух сигнальных системах действительности

Между 3 и 4 годами жизни появляются слова — интеграторы третьего порядка. Ребенок начинает понимать такие слова, как «игрушка», «цветы», «животные». К пятому году жизни у ребенка возникают более сложные понятия. Так, слово «вещь» он относит и к игрушкам, и к посуде, и к мебели, и т. д.

Развитие второй сигнальной   системы   протекает в тесной связи с первой. В процессе онтогенеза выделяют несколько фаз развития совместной деятельности двух сигнальных систем.

Первоначально условные рефлексы ребенка осуществляются на уровне первой сигнальной системы. Т. е. непосредственный раздражитель вступает в связь с непосредственными вегетативными и соматическими реакциями. По терминологии А. Г. Иванова - Смоленского, это связи типа Н—Н («непосредственный раздражитель — непосредственная реакция»). Во второй половине года ребенок начинает реагировать на словесные раздражители непосредственными вегетативными и соматическими реакциями. Таким образом, добавляются условные связи типа С—Н («словесный раздражитель — непосредственная реакция»). К концу первого года жизни (после 8 месяцев) ребенок начинает подражать речи взрослого так, как это делают приматы, при помощи отдельных звуков, обозначающих что-либо вовне или какое-либо собственное состояние. Затем ребенок начинает произносить слова. Сначала они также не связаны с какими-либо событиями во внешнем мире. При этом в возрасте от 1,5—2 лет часто одним словом обозначается не только какой-либо предмет, но и действия, переживания, связанные с ним. Позже происходит дифференциация слов, обозначающих предметы, действия, чувства. Таким образом, прибавляется новый тип связей Н—С («непосредственный раздражитель — словесная реакция»). На втором году жизни словарный запас ребенка увеличивается до 200 и более слов. Он начинает объединять слова в простейшие речевые цепи, а затем строить предложения. К концу третьего года словарный запас достигает 500—700 слов. Словесные реакции вызываются не только непосредственными раздражителями, но и словами. Ребенок научается говорить. Таким образом, возникает новый тип связей С—С («словесный раздражитель — словесная реакция»).

С развитием речи и формированием  обобщающего действия слова у  ребенка в возрасте 2—3 лет усложняется интегративная деятельность мозга: возникают условные рефлексы на отношения величин, веса, расстояния, окраски предметов. У детей в возрасте 3—4 лет вырабатываются различные двигательные стереотипы.

Однако среди условных рефлексов преобладают прямые временные  связи. Обратные связи возникают  позже и силовые отношения  между ними выравниваются к 5— 6 годам  жизни.

4. Взаимодействие  первой и второй сигнальных  систем

Взаимодействие двух сигнальных систем выражается в явлении элективной (избирательной) иррадиации нервных процессов между двумя системами. Оно обусловлено наличием связей между структурами, воспринимающими стимулы и обозначающими их словами. Элективная иррадиация процесса возбуждения из первой сигнальной системы во вторую впервые была получена в 1927 г. У детей при пищевом подкреплении вырабатывали условный двигательный рефлекс на звонок. Затем условный раздражитель заменяли словами. Оказалось, что произнесение слов «звонок», «звонит», а также показ карточки со словом «звонок» вызывали у ребенка условную двигательную реакцию, выработанную на реальный звонок. Элективная иррадиация возбуждения была отмечена и после выработки условного сосудистого рефлекса на оборонительном подкреплении. Замена звонка — условного раздражителя — на фразу «даю звонок» вызывала такую же сосудистую оборонительную реакцию (сужение сосудов руки и головы), как и сам звонок. Замена на другие слова была неэффективной. Избирательная иррадиация возбуждения происходит и в обратном направлении: из второй сигнальной системы в первую.

Между двумя сигнальными  системами существует также иррадиация торможения. Выработка дифференцировки к первосигнальному стимулу может быть воспроизведена и при замене дифференцировочного раздражителя его словесным обозначением. Обычно элективная иррадиация между двумя сигнальными системами — это кратковременное явление, наблюдаемое после выработки условного рефлекса.

А.Г. Иванов-Смоленский, ученик И.П. Павлова, исследовал индивидуальные различия в зависимости от особенностей передачи процессов возбуждения и торможения из одной сигнальной системы в другую. По этому параметру им выделено четыре типа взаимоотношений первой и второй сигнальных систем. Первый тип характеризуется легкостью передачи нервных процессов из первой во вторую, и наоборот; второй тип отличает затрудненная передача в обоих направлениях; для третьего типа характерна затрудненность передачи процессов только из первой во вторую; у четвертого типа затруднения передачи возникают при переходе из второй сигнальной системы в первую.

Избирательную иррадиацию возбуждения  и торможения можно наблюдать и в пределах одной сигнальной системы. В первой сигнальной системе она проявляется генерализацией условного рефлекса, когда стимулы, похожие на условный, с места, без обучения начинают вызывать условный рефлекс. Во второй сигнальной системе это явление выражается в селективном возбуждении системы связей между семантически близкими словами.

Удобным объектом для изучения семантических связей является выработка  условного оборонительного рефлекса при подкреплении словесного раздражителя болевым. Регистрация сосудистых реакций  головы и руки позволяет отдифференцировать оборонительный рефлекс от ориентировочного. После формирования условного оборонительного  рефлекса предъявление разных слов вместо условного показывает, что центр  безусловного оборонительного рефлекса образует не одну, а множество связей с целым набором близких по смыслу слов. Вклад каждого слова в оборонительную реакцию тем больше, чем ближе оно по смыслу слову, использованному в качестве условного стимула. Слова, близкие условному стимулу, образуют ядро смысловых связей, и вызывал оборонительную реакцию (сужение сосудов головы и руки). Слова, отличные по смыслу, но все же лежащие на границе семантической близости к условному, вызывают стойкий ориентировочный рефлекс (сужение сосудов руки и расширение их на голове),

Семантические связи могут  быть изучены также с помощью  ориентировочного рефлекса. Словесный  раздражитель включает две компонента: сенсорный (акустический, зрительный) и смысловой, или семантический, через который он связан со словами близкими ему по значению. Сначала угашают ориентировочный рефлекс, как на сенсорный, так и на смысловой компонент, предъявляя слова, входящие в одну смысловую группу (например, названия деревьев или минералов), но отличающиеся друг от друга по акустическим характеристикам. После такой процедуры предъявляют слово, близкое по звучанию к ранее угашенному, не сильно отличающееся от него по смыслу (т.е. из другой семантической группы). Появление ориентировочной реакции на это слово указывает, что оно относится к другой семантической группе, а тот набор словесных стимулов, на который распространился эффект угасания, представляет единую семантическую структуру.

Если к словесным раздражителям  применить процедуру выработки дифференцировки, то можно добиться сужения семантического поля. Подкрепляя током одно слово, и не подкрепляя другие, близкие ему слова, можно проследить, как часть условных оборонительных реакций будет вытесняться ориентировочными. Кольцо ориентировочных реакций как бы сжимает центр семантического поля. Связь двух сигнальных систем, которую можно обозначить как «словесный раздражитель — непосредственная реакция», имеет самое широкое распространение. Все случаи управления поведением, движением с помощью слова относятся к этому типу связи. Речевая регуляция осуществляется не только с помощью внешней, но и через внутреннюю речь. Другая важная форма взаимоотношений двух сигнальных систем может быть обозначена как «непосредственный раздражитель — словесная реакция», она составляет основу функции называния.  Словесные реакции на непосредственные раздражители в рамках теории концептуальной рефлекторной дуги Е.Н. Соколова могут быть представлены как реакции командных нейронов, имеющих связи со всеми нейронами-детекторами. Командные нейроны, ответственные за речевые реакции, обладают потенциально обширными рецептивными полями. Связи этих нейронов с детекторами пластичны, и их конкретный вид зависит от формирования речи в онтогенезе.

Основываясь на данных об изоморфизме  цветовых перцептивных, мнемических и семантических пространств, Е.Н. Соколов предлагает следующую модель цветовой семантики, которая может быть распространена и на другие категории явлений. Существуют три основных экрана, обеспечивающих обработку информации о цвете. Первый — перцептивный экран — образован селективными нейронами-детекторами цвета. Второй — экран долговременной (декларативной) памяти — образован нейронами долговременной памяти, хранящими информацию о перцептивном экране. Третий — семантический экран — представлен цветовыми символами в зрительной, слуховой или артикуляционной форме, которые связаны как с командными нейронами речевых реакций, так и с элементами экрана долговременной памяти. Связь с командными нейронами речевых реакций обеспечивает операцию называния цвета. Связь с элементами долговременной памяти обеспечивает понимание, которое достигается проекцией символа на экран долговременной памяти. При сравнении любого цветового термина с другими также используется проекция семантического экрана на экран долговременной цветовой памяти. При предъявлении одного цветового термина происходит возбуждение определенного набора элементов долговременной цветовой памяти, чему соответствует вектор возбуждения, определяющий положение цветового термина на гиперсфере цветовой памяти. При предъявлении другого цветового термина возникает другой вектор возбуждения на карте цветовой памяти. Сравнение этих векторов возбуждения происходит в вычитающих нейронах, которые вычисляют различие между ними подобно тому, как это происходит при цветовом восприятии. Модуль векторной разности является мерой семантического различия.

5. Речевые функции  полушарий

Понимание словесных раздражителей  и осуществление словесных реакций  связано с функцией доминирующего  полушария. Клинические данные, полученные при изучении поражений мозга, а  также результаты электрической  стимуляции структур мозга во время  операций на мозге позволили выявить  те критические структуры коры, которые  важны для способности говорить и понимать речь.

Наиболее важные данные об организации речевых процессов  получены в нейропсихологии при  изучении локальных поражений мозга. Согласно взглядам А. Р. Лурии, выделяются две группы структур мозга с различными функциями в отношении речевой  деятельности. Их поражение вызывает две категории афазий: синтагматические и парадигматические. Первые связаны с трудностями динамической организации речевого высказывания и наблюдаются при поражении передних отделов левого полушария. Вторые возникают при поражении задних отделов левого полушария и связаны с нарушением кодов речи (фонематического, артикуляционного, семантического и т. д.).

К передним отделам речевых  зон коры относится и центр  Брока. Он расположен в нижних отделах  третьей лобной извилины, у большей  части людей в левом полушарии. Эта зона контролирует осуществление  речевых реакций. Ее поражение вызывает эфферентную моторную афазию, при которой нарушается собственная речь больного, а понимание чужой речи в основном сохраняется. При эфферентной моторной афазии нарушается кинетическая мелодия слов за счет невозможности плавного переключения с одного элемента высказывания на другой. Больные с афазией Брока большую часть своих ошибок осознают. Говорят они с большим трудом и мало.

Поражение другой части передних речевых зон (в нижних отделах  премоторной коры) сопровождается так  называемой динамической афазией, когда  больной теряет способность формулировать высказывания, переводить свои мысли в развернутую речь (нарушение программирующей функции речи). Протекает она на фоне относительной сохранности повторной и автоматизированной речи, чтения и письма под диктовку.

Центр Вернике относится  к задним отделам речевых зон  коры. Он расположен в височной доле и обеспечивает  понимание  речи.  При  его  поражении    возникают  нарушения фонематического слуха, появляются затруднения в понимании устной речи, в письме под диктовку (сенсорная афазия). Речь такого больного достаточно беглая, но обычно бессмысленна, так как больной не замечает  своих  дефектов.  С  поражением  задних  отделов речевых зон коры связывают также   акустико-мнестическую,  оптико-мнестическую  афазии,  в  основе  которых лежит нарушение памяти, и семантическую афазию — нарушение    понимания    логико-грамматических; конструкций, отражающих пространственные отношения предметов.

Новые данные о речевых  функциях полушарий были получены в  опытах Р. Сперри на больных «с расщепленным мозгом». После рассечения комиссуральных связей двух полушарий у таких больных каждое полушарие функционирует самостоятельно, получая информацию только справа или слева.

Если больному «с расщепленным мозгом» в правую половину зрительного  поля предъявить какой-либо предмет, то он может его назвать и отобрать правой рукой. То же самое со словом: он может его прочесть или написать, а также отобрать соответствующий  предмет правой рукой; т. е. если используется левое полушарие, то такой больной не отличается от нормального человека. Дефект проявляется, когда стимулы возникают на левой стороне тела или в левой половине зрительного поля. Предмет, изображение которого проецируется в правое полушарие, больной назвать не может. Однако он правильно выбирает его среди других, хотя и после этого назвать его по-прежнему не может. Т. е. правое полушарие не может обеспечить функцию называния предмета, но оно способно его узнавать.

Хотя с лингвистическими способностями связано левое полушарие, тем не менее, правое полушарие также обладает некоторыми языковыми функциями. Так, если предъявить название предмета, то больной не испытывает затруднений в нахождении левой рукой соответствующего предмета среди нескольких других, скрытых от зрения. Т. е. правое полушарие может понимать письменную речь.

В опытах Дж. ЛеДу и М. Газзанига  на больном С. П., перенесшем комиссуротомию, у которого правое полушарие обладало значительно большими, чем обычно, лингвистическими способностями, было показано, что правое полушарие может не только читать вопросы, но и отвечать на них с помощью левой руки, составляя слова из букв, нанесенных на карточки. Таким же способом больной С. П. мог называть предметы, предъявляемые ему зрительно в правое полушарие, а точнее «писать» с помощью правого полушария.

В норме оба полушария  работают в тесном взаимодействии, дополняя друг друга. Различие между левым и правым полушариями можно изучать и у здоровых людей, не прибегая к хирургическому вмешательству — рассечению комиссур, связывающих оба полушария. Для этого может быть использован метод Джун Вада — метод «наркоза полушарий». Он был создан в клинике для выявления речевого полушария. По этому методу в сонную артерию на одной стороне шеи вводят тонкую трубку для последующего введения раствора барбитуратов (амитал-натрия). Так как каждая сонная артерия снабжает кровью лишь одно полушарие, то введенное в Нее снотворное попадает в одно полушарие и оказывает на него наркотическое действие. Во время теста больной лежит на спине с поднятыми руками и считает от 100 в обратном порядке. Через несколько секунд после введения наркотика можно видеть, как бессильно падает одна рука пациента, та, которая противоположна стороне инъекции. Затем наблюдается нарушение в счете. Если вещество попадает в речевое полушарие, то остановка счета в зависимости от введенной дозы длится 2—5 мин. Если в другое полушарие, то задержка всего несколько секунд. Таким образом, этот метод позволял на время выключать - любое полушарие и исследовать изолированную работу оставшегося.