Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Физико-химические и биологические основы сложного поведения

Читайте также:
  1. C) Методы стимулирования поведения деятельности
  2. F90-F98 Эмоциональные расстройства и расстройства поведения, начинающиеся обычно в детском и подростковом возрасте
  3. F98 Другие эмоциональные расстройства и расстройства поведения, начинающиеся обычно в детском и подростковом возрасте
  4. I. Основы. Стратегии
  5. I. Теоретические основы изучения туристских информационных систем как новой модели туристского бизнеса
  6. I. Теоретические основы условий труда
  7. II. Методы, которые основываются на количестве единиц продукции, полученной от использования объекта основных средств.
  8. II. Основные принципы и правила служебного поведения
  9. II. Основы горного права
  10. II. Психолого-лингвистические основы развития речи учащихся

 

Человек имеет вполне определенные отличительные физические, биохимические и биологические особенности. Но главной особенностью является значительно более сложное пове­дение. Сложность поведения определяется способностью различать в окружающей обстановке громадное количество разнообразных явлений, многие из которых не доступны для восприятия даже наиболее совершенным животным. Превосходство в этом отношении не являет­ся абсолютным, поскольку есть факторы окружающей среды, которые человеком не воспринимаются или воспринимаются хуже, чем некото­рыми животными. Например, человек не слышит ультразвук, который хорошо улавливается собаками и летучими мышами. Некоторые домашние животные ощущают слабые колебания земной коры (инфразвуки), предшествующие землетрясению. Инфракрасное электромагнитное излучение воспринимают змеи. Запахи очень хорошо распознают собаки. Хищные птицы обладают очень острым зрением и т.д.

Уступая в некоторых отдельных компонентах восприятия среды, че­ловек превосходит животных по способности осуществлять комплексный анализ всего мно­гообразия поступающих природных сигналов и совершать на ос­нове этого анализа строго скоординированные сложные действия. Со­вокупность всех сложных поведенческих реакций обеспечивается мышлением и проявляется в виде психической деятельности. В свою очередь на основе мышления и психической деятельности формируется еще более сложный тип поведения – совместная трудовая и социальная деятельность. Из этого следует, что эволюция человека шла в направлении не столько совершенствования биологических и биохимических особенностей, сколько в направлении совершенствования поведения.

Восприятие сигналов, их анализ и управление поведением осу­ществляется специальным органом – нервной системой, которая состо­ит из особого типа клеток, называемых нейронами. Нейроны сильно от­личаются по внешнему виду от клеток всех остальных тканей.

Основным отличием является наличие отростков, представляющих собой тонкие выросты цитоплазмы. Существуют короткие отростки – дендриты. Их у одной клетки может быть несколько, но не менее одного. И имеется всегда один длинный отросток – аксон. Концы дендритов и аксо­нов сильно ветвятся, и каждое из многочисленных нервных ответвлений образует на своём конце небольшое расширение, плотно примыкающее к соседней клетке. Место такого контакта называется с и напсом.

Основной функцией нейрона является генерирование нервных импульсов и передача их от клетки к клетке по нервным отросткам. Природа биоэлектрического импульса отличается от элек­трического тока в металлических проводниках. Нервный импульс формируется на основе мембранного потенциала плазмалеммы, нормальная величина которого составляет минус 60 мВ. Потенциал поддерживается за счет работы ионных насосов, использующих для работы энергию дыхания (АТФ из митохондрий) (см. п.3.11). При воздействии раздражителя (физическое или химическое воздействие) на мембрану, ее структура нарушается. Мембрана теряет способность изо­лировать разделенные ионы, они устремляются по градиенту электри­ческого поля, и возникает электрический ток (рис.5.1, а). Электрический потенциал мембраны уменьшается до нуля (рис.5.1, б). Процесс самосборки быстро восстанавливает структуру мембраны, и за счёт работы ионных насосов, создающих обратный электрический ток, восстанавливается электрический потенциал. Время с момента действия раздражителя до возвращения потенциала к прежнему состоянию составляет около 3 миллисекунд. Возникший таким образом круговой ток является раздражителем для соседнего участка мембраны, в котором также возникает прямой и обратный ток. В результате круговой ток быстро распространяется вдоль мембраны, что и представляет собой нервный импульс.

Скорость распространения импульса зависит от типа нервного волокна и измеряется величиной несколько метров в секунду, а в особо ответственных волокнах превышает 100 м/с.

Когда импульс достигает синапса, в синаптическую щель выбрасывается определённое количество биохимически активного ве­щества ацетилхолина. Это вещество в норме накапливается в синаптическом расширении нервного отростка в виде большого количества мелких ваку­олей. Ацетилхолин вызывает возбуждение плазмалеммы соседней клетки и начинается распространение нового электрического импульса. Вещества, подобные ацетилхолину и исполняющие роль посредников между нервными клетками, называются медиаторами.

Синапсы могут быть тормозящими и возбуждающими. Все синапсы, контактирующие с дендритами или непосредственно с телом клетки, являются возбуждающими, а контактирующие с аксоном – тормозящими (рис 5.2). Медиаторы тормозящих и возбуждающих синапсов имеют различное химическое строение.

 

Многие природные вещества, являющиеся ядами или наркотиками, по своей химической структуре близки к медиаторам. При попадании в организм они оказывают на синапсы чрезмерно тормозящий или чрезмерно возбужда­ющий эффекты и при длительном действии приводят к истощению и разру­шению нервных клеток. Примером чрезмерно возбуждающего вещества является токсин столбнячной бактерии, который вызывает до такой степени сильное сокращение мускулатуры (судороги), что могут произойти разрывы сухожилий и вывихи суставов. Противоположным действием обладают яды многих змей, например кураре, которые полностью блокируют проведение импульсов, в результате чего наступает общий паралич, прекращается работа всех мышц, в том числе дыхательных и сердечных.

Наличие сильно разветвлённых отростков позволяет одной клетке одновременно контактировать с тысячами других клеток. Возникает сложная система взаимодействий, которая и обеспечивает крайне разнообразное поведение всего организма в целом.

В упрощенном варианте можно считать, что нервная клетка имеет всего два рабочих состояния. Она либо молчит, либо генерирует импульсы (в действительности, импульсы могут быть разной частоты). В таком случае требуется объяснить, каким образом система, состоящая из примитивных элементов с двумя рабочими состояниями, может обеспечить очень сложное поведение, включающее мышление и разум?

Детальное объяснение природы сложных явлений будет дано в следующей главе. Здесь же ограничимся рассмотрением аналогии между мозгом и современным компьютером. Основным рабочим элементом компьютера является простейшее устройство – транзистор, который также характеризуется двумя возможными состояниями: он либо проводит ток (открыт), либо не проводит (закрыт), а состояние транзистора в данный момент зависит от того, подано или отсутствует электрическое напряжение на один из его трёх контактов, называемый базой. Как видим, работа транзистора даже проще, чем нервной клетки, но, соединяя много таких простых элементов в систему, можно создать машину с практически неограниченными возможностями поведения.

5.3. Эволюция нервной системы
и поведения животных

В ходе биологической эволюции нервные клетки, а вместе с ними и нервная система, прошли путь постепенного усложнения. Одновременно менялись и основные типы поведения организмов, что привело в конечном итоге к появлению мышления и разума. Выявив основные принципы усложнения работы нервной системы, можно установить и специфические особенности поведения человека.

Нервная система могла появиться только у многоклеточных животных. Среди них к наиболее простым можно отнести кишечнополостных с сидячим образом жизни. Тело этих животных представляет собой мешок из двух слоёв клеток с отверстием на головном конце. Нервная система по строению напоминает сеть из одинаковых нервных клеток, разбросанных равномерно по всему телу и соединённых короткими отростками. Основные поведенческие реакции в упрощенном варианте сводятся к сжиманию тела при возникновении опасного фактора и к возвращению в прежнее состояние после его исчезновении. У некоторых более сложных представителей наблюдается повышенная концентрация нервных клеток на головном конце вокруг рта. Это является предвестником появления нервных узлов, а в будущем и центральной нервной системы. У червей нервные клетки характеризуются наличием более развитых отростков и концентрируются в виде нервных узлов, образующих брюшную и спинную цепочки. Особенно много нервных узлов появляется на головном конце, что можно рассматривать как прототип будущего высшего отдела нервной системы – головного мозга.

Основной тип поведения низших животных складывается из элементарных нервных реакций, называемых безусловными рефлексами. Это врождённые реакции на жизненно важные раздражители. Такие реакции сохранились и имеют важное значение для поведения высших животных, в том числе и человека. Управляют этими реакциями низшие, наиболее древние отделы нервной системы. У человека таким отделом является спинной мозг. Для осуществления простейшего безусловного рефлекса достаточно системы из двух нервных клеток (рис.5.3): чувствительной, которая расположена в нервном узле задних корешков спинного мозга, и двигательной, расположенной в передних рогах серого вещества.

 

 

Получив сигнал от рецепторных клеток по аксону (центростремительному нерву), чувствительная клетка передаёт его по дендриту на двигательную клетку, которая в свою очередь по своему аксону (центробежному нерву) посылает управляющий сигнал исполнительному органу (мышце, железе, кровеносным сосудам и т.д.). Данная система управления получила название безусловно-рефлекторной дуги. В действительности две указанные клетки обычно соединяются не напрямую, а через третью клетку – вставочный нейрон, который расширяет возможности взаимодействия дуги с другими отделами нервной системы.

В ходе усложнения нервной системы у высших животных появились разнообразные комплексы рецепторов в виде сложных органов чувств. Сигналы от этих рецепторов обрабатывались уже в высших отделах головного мозга. Животные получили возможность воспринимать большое разнообразие природных сигналов, подавляющая часть которых не являются жизненно важными, но обычно сопутствуют различным безусловным раздражителям. Такие сигналы являются условиями, в которых действует тот или иной безусловный раздражитель. Например, высокая температура пожара всегда сопровождается световым излучением, запахом, характерными звуками и т.д. При одновременном раздражении нервных центров, воспринимающих эти сигналы, и действии безусловного раздражителя между всеми участвующими клетками за счёт разветвлённой сети отростков возникает врèменная, относительно устойчивая нервная связь. Наличие этой связи позволяет животному заранее, по одним только сопутствующим сигналам, подготовиться к действию безусловного раздражителя. В такой ситуации исполнительная клетка рефлекторной дуги получает сигнал не от самого безусловного раздражителя, а от высших отделов центральной нервной системы, воспринимающих и анализирующих условные раздражители. Вероятность выживания при таком поведении существенно возрастает. А само поведение получило название условно-рефлекторного.

Теория условного рефлекса была разработана русским академиком Иваном Петровичем Павловым (1849 – 1936), который за исследование процессов пищеварения получил Нобелевскую премию 1904 г.

Количество условных рефлексов в течение жизни (в онтогенезе) животного возрастает, и поведение становится более целесообразным. Таким образом, организм получает возможность накапливать жизненный опыт. Человек обладает очень хорошей способностью к выработке условных рефлексов. Но эта способность не выделяет его из животного мира, а скорее подчёркивает общность принципов поведения с животными.

В ходе эволюции возник ещё более сложный тип поведения, который характерен только для человека. Это было связано с дальнейшим усложнением органов чувств, нервной и мышечной систем. У человека усложнилась мускулатура лица, гортани, рук, сильно увеличилась кора головного мозга, которая состоит из нескольких десятков миллиардов клеток. В результате появилась способность совершать большое количество очень тонких и разнообразных поведенческих реакций. К ним можно отнести мимику, жесты, звуки. Часть этих разнообразных реакций, которые можно рассматривать как искусственные сигналы, человек стал использовать для обозначения природных сигналов.

Это сделало жизнь человека ещё более безопасной, поскольку уменьшилась необходимость получать опыт только через непосредственный контакт с природой. Такой контакт всегда создаёт определённую опасность. Постепенно первоначально примитивная и отчасти хаотичная система жестов и звуков усложнилась и превратилась в членораздельную речь. Речевое общение, при всей своей кажущейся нематериальности и условности, явилось мощным средством выживания. Продемонстрируем это на образном примере.

Первобытный охотник, ещё не владеющий речью, находясь далеко от своей пещеры, замечает на удалении, допустим, полукилометра тигра. Имея хорошие условные рефлексы, охотник, не дожидаясь безусловного раздражителя (болевого воздействия), поворачивает обратно и поспешно возвращается в пещеру. В данной ситуации видна большая польза условного рефлекса. Но на практике, скорее всего, условный рефлекс в данной ситуации не поможет. Почему? Потому что тигр – высокоразвитое животное, тоже с хорошими рефлексами, обладает хорошим зрением, слухом, запахи чувствует намного лучше человека, бегает быстрее, прекрасно плавает, при желании может даже вскарабкаться на дерево. Поэтому если человек заметил тигра, то тигр, по всей вероятности, учуял человека ещё раньше. Исход такой ситуации вполне ясен. Человек останется живым только в том случае, если тигр незадолго до этого очень сытно наелся.

Теперь рассмотрим вариант, когда человек владеет речью. Тогда данная ситуации вообще не возникнет, поскольку человеку с малолетства объяснят, что такое тигр, где он живёт, и человек заранее будет знать, где ему можно бродить в одиночку, а где не следует.

Помимо уже указанной безопасности, перечислим ещё некоторые основные преимущества использования речи.

1. Возможность использовать не только свой собственный опыт, но и опыт всех соплеменников, с которыми возможно речевое общение.

2. Эффективная организация сложных коллективных действий (охота, строительство, скотоводство, земледелие).

3. Появление письменной речи даёт возможность использовать знания не только современников, но и всех предшествующих поколений.

4. Возможность получать быстро и много знаний. Обучение с помощью словесного объяснения называется вербальным. Удобства такого обучения настолько велики, что в современном образовании оно является преобладающим.

5. Появление речи способствовало развитию абстрактного мышления.

 

С развитием общения и речи у человека появилась особая обширная зона коры головного мозга, расположенная в лобной части. Эта зона отвечает за восприятие и анализ речевых сигналов. У животных, даже таких, как обезьяны, подобная зона отсутствует. Систему нейронных взаимодействий, которая управляет сложным поведением, основанным на словесном общении, И.П. Павлов предложил называть второй сигнальной системой в отличие от первой, которая анализирует естественные природные сигналы. Первая сигнальная система существует как у человека, так и у животных, и обеспечивает условно-рефлекторное поведение, а вторая сигнальная система имеется только у человека и обеспечивает разумное поведение.

Деление на первую и вторую сигнальные системы является весьма условным. Невозможно указать разницу между воспринимаемым природным звуком и звуком человеческой речи. И в том и в другом случае ухо реагирует на физический процесс быстрых перепадов давления воздушной среды. В обоих случаях от ушных рецепторов начинают двигаться в центральную нервную систему электрические импульсы. Разница, вероятно, в том, что количественные характеристики воздушных колебаний (частота) в природном сигнале отличаются от колебаний в словесном сигнале. В результате в разных случаях возбуждаются разные рецепторные клетки, настроенные на разную резонансную частоту. Наборы волокон, загруженных электрическими импульсами, будут для двух случаев различными. Таким образом, имея некоторое общее происхождение, но отличаясь физическими параметрами, внешние сигналы приведут к возбуждению или торможению внутри мозга разных групп нервных клеток. При этом различить какая клетка восприняла сигнал от слова, а какая от шелеста листвы затруднительно, учитывая, что и в шелесте листвы, и в речи могут быть звуки одинаковой частоты. Различие существует только лишь для каждого набора звуков в целом.




Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 33 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав