Динамика созревания основных блоков головного мозга и психическое развитие

Характеризуя деятельность мозга в целом, исследователи, как прави­ло, выделяют несколько структурных образований мозга – блоков и рассматривают работу целого мозга, оперируя функциональными осо­бенностями его основных блоков. Так, отдельно анализируется вклад в психическое функционирование глубоких (подкорковых) структур моз­га, коры больших полушарий, ее " передних" и " задних" отделов, левого и правого полушарий. Каждому из блоков, поданным многих экспери­ментальных и клинических исследований, приписываются разные фун­кции.

Функции основных блоков головного мозга. Известно, что в подкорковых структурах мозга локализованы центры, регулирую­щие жизнедеятельность организма. Кроме того, к их функциям относится обеспечение тонизирующих и модулирующих влияний на разные уровни ЦНС, формирование биологических потребно­стей, побуждающих организм к действию (голод, жажда и др.), а также эмоций. сигнализирующих об успехе или неудаче в удовлет­ворении этих потребностей (см. главы 3 и 4). Кора больших полушарий играет определяющую роль в обеспечении высших психических функций человека. В самом общем виде – это прием и окончательная переработка информации и организация на этой основе сложных форм введения, причем первая из этих-функций
связана преимущественно с деятельностью " задних" отделов коры,
а вторая – с деятельностью " передних". Разные функции познавательной деятельности выполняют левое и правое полушария мозга.

Три оси созревания. Поскольку в развитии мозга действует прин­цип гетерохронности, принципиальное значение приобретает про­блема морфофункционального созревания указанных блоков и того, как это отражается на психологических возможностях каждого возраста. К анализу этой проблемы существуют разные подходы. Наи­более общий предлагает рассматривать психофизиологическое созре­вание в трех измерениях: вертикальном, передне-заднем и латераль­ном. Вертикальная ось характеризует динамику созревания в направ­лении от подкорковых структур к коре больших полушарий, пере­дне-задняя ось позволяет сопоставить динамику созревания " задних" и " передних" отделов коры. Латеральное измерение предусматривает анализ последовательности и эффектов созревания левого и правого полушария.

В соответствии с принципом гетерохронности развития каждое из этих измерений имеет собственную динамику психофизиологи­ческого созревания. Однако мозг на всех этапах онтогенеза рабо­тает как целое, поэтому возрастные особенности его функциони­рования на каждой стадии развития следует рассматривать как результирующую гетерохронного созревания по трем перечислен­ным координатам.

Известно, что мозговое обеспечение психических функций имеет системную организацию, в которой могут участвовать зве­нья, принадлежащие различным блокам мозга, следовательно, ис­черпывающий психофизиологический анализ должен включать совокупную оценку динамики созревания по всем трем координа­там мозга в вертикальном, горизонтальном и латеральном измере­ниях.

Созревание глубоких структур мозга. Наибольшая определенность в настоящее время существует в оценке психофизиологического созревания по вертикальному измерению. Опережающее развитие в онтогенезе филогенетически древних подкорковых структур голов­ного мозга закономерно, поскольку именно в этих структурах локализуются центры жизнеобеспечения (дыхания, кровообраще­ния, регуляции циклов сна и бодрствования и т. д.), обеспечивающие возможности эффективной адаптации младенца к окружаю­щей среде. Большинство из них в отличие от коры больших полушарий являются уже достаточно зрелыми к моменту рождения и завершают свое созревание в первые годы жизни ребенка. Опережающее созревание подкорковых структур по сравнению с корой мозга определяет особенности перцепции и моторики мла­денца.

Так, например, в формировании зрительной перцепции в 1-й год жизни выделяются два этапа: первый, от рождения до двух месяцев, связывается с реализацией фиксированных программ поведения, в которых проявляется готовность младенца к восприятию общих перцептивных схем. Такой тип восприятия обеспечивается подкорковы­ми структурами. Второй период начинается с двухмесячного возрас­та. Возникающая в этом возрасте способность младенца к детализо­ванному зрительному анализу рассматривается как следствие начала функционирования корковых зрительных структур. Преобладающую роль глубоких структур мозга в обеспечении двигательной активно­сти и поведения младенца отмечал еще Л. С. Выготский. Он даже выделил на первом году жизни ребенка три стадии развития мотори­ки и поведения в соответствии с последовательностью созревания разных отделов подкорки (первые две стадии) и созреванием коры больших полушарий (третья стадия).

Итак вклад глубоких структур мозга в обеспечение поведения познавательной активности ребенка в первые годы жизни очень значителен.

Кортиколизация функций. Генеральной линией развития ЦНС ребенка в дальнейшем онтогенезе является так называемая кортиколизация функций, т.е. постепенный перенос основных центров, регу­лирующих поведение и психику ребенка, в созревающую кору боль­ших полушарий. Не исключено, что именно такая организация моз­говых механизмов психики и поведения ответственна за то, что показатели умственного развития детей первых двух лет жизни мало коррелируют с показателями умственного развития тех же детей на более поздних этапах развития, например в 5–6 лет, т.е. по уровню умственного развития ребенка в первые два года жизни трудно предсказать, каким будет его интеллект в старшем дошкольном и школьном возрасте.

Кортиколизация функций подчиняется принципу гетерохронности развития, т. е. созревание отдельных участков коры боль­ших полушарий происходит разной скоростью и достигает окон­чательной зрелости в разные периоды онтогенеза. В горизонталь­ном измерении как правило, отдельно рассматривают динамику психофизиологического " созревания таких блоков, как передние и задние отделы. Каждый из них в свою очередь, состоит из более дробных высокодифференцированных частей, называемых зонами или областями коры. И для отделов, и для зон коры справедлив принцип гетерохронности развития. В идеале можно представить себе своеобразный " календарь" созревания отдельных частей или зон коры мозга, который было бы весьма заманчиво сопоставить с уже выделенными хронологическими последовательностями формирования познавательных и двигательных возможностей ре­бенка. Однако конкретных данных для этого недостаточно, но установлены некоторые общие тенденции и закономерности. Рас­смотрим основные из них.

Созревание задних отделов коры. Общепризнано, что задние отделы коры выполняют функции приема, хранения и переработки информа­ции. Этим задачам подчинена структурная организация отдела. В него входят первичные зоны (проекционные, анализаторные: зрительная, слуховая и т. д.), в которых ведется простейшая обработка внешних сигналов; вторичные зоны, в которых происходит более сложная обра­ботка сигналов, в частности, например, сличение текущей информации с содержанием памяти; третичные зоны, в которых происходит оконча­тельное завершение формирования образов на базе межсенсорного взаимодействия.

Установлено, что созревание идет от первичных проекционных зон к вторичным и от них к третичным ассоциативным зонам. Такая направленность процессов созревания объясняет, во-первых, ограниченные познавательные возможности детей на ранних этапах онтогене­за, во-вторых, постепенный характер формирования механизмов позна­вательной деятельности ребенка.

Так, например, известно, что в развитии зрительного восприятия усвоение общепринятых эталонов и формирование системы сложных перцептивных действий приходится в основном на воз­раст 5—6 лет. Именно к этому возрасту достигают необходимой зрелости соответствующие ассоциативные зоны в заднем отделе
коры больших полушарий. Поскольку сенсорно-перцептивные функции приурочены, в основном к задним отделам коры больших полушарии, можно говорить, что в горизонтальном измерении созревание идет от задних отделов мозга к передним. Известно, что наиболее поздно в подростковом возрасте завершают свое
морфологическое созревание фронтальные зоны коры. По психо­логическим данным именно в этом возрасте у детей в целом складываются способности к произвольной регуляции поведения и абстрактному мышлению.

Корково-нодкорковые отношения. Способность к произвольной регуляции поведения прямо связана с установлением и совершенствованием корково-подкорковых отношений. При зрелом типе корково-подкорковых отношений кора, больших полушарий, в первую очередь фронтальные доли, приобретает способность управ­лять восходящими из подкорки активирующими влияниями. Суть этого процесса состоит в том, что активационные влияния, оптимальностью своей интенсивности, направляются в " нужное место в нужный момент времени", мобилизуя именно те нервные центры, которые необходимы для выполнения даннойконкретной деятель­ности. Этот процесс, получивший название управляемой активации связан с формированием " системы локальной, активации" (Н. В. Дубровинская, 1996).

Важно подчеркнуть, что в возрасте 7 лет (начало школьного обучения) эти процессы еще не достигли окончательной зрелости. Последнее проявляется в неуправляемых ненаправленных акгивационных воздействиях, которые нередко создают своеобразную избы­точность реагирования мозга у детей этого возраста, Только к 9–10 годам процессы управления активацией достигают относительной зрелости, обеспечивая ребенку оптимальные условия для умственной деятельности.

Тем не менее созревание корково-подкорковых отношений продолжает­ся и на более поздних стадиях онтогенеза. Естественно, что по мере созревания фронтальных отделов коры изменяются и все более совершен­ствуются и корково-подкорковые отношения.

Созревание мозга и умственное развитие. По многочисленным данным динамика морфофункционального созревания корковых зон хронологически коррелирует с возникновении психических новооб­разований.

Одной из наиболее показательных здесь является работа амери­канского психолога С. Моргана, в которой сделана попытка сопос­тавить возрастную динамику морфофункционального созревания мозга и стадий интеллектуального развития, выделенных в теории Т. Пиаже. Опираясь на представления А. Р. Лурии, он выделил пять стадий созревания мозга. Первую из них он связывает с формирова­нием блока глубоких структур мозга, ответственных за обеспечение активационных процессов коры больших полушарий. Этот блок мор­фологически и функционально оформляется в течение первого года жизни; его нормальное функционирование является обязательным условием полноценного интеллектуального развития. Вторая стадия связана с созреванием первичных проекционных зон (зрительной, слуховой, сомато-сенсорной и моторной). Эти зоны морфологически оформляются к моменту рождения и в течение первого года жизни начинают успешно функционировать. Их полноценное функциони­рование создает условия для реализации сенсомоторной стадии раз­вития. Третья стадия созревания осуществляется в период от двух до пяти лет. Она сопряжена с созреванием вторичных зон коры; их функционирование создает условия для полноценного развития отдельных видов восприятия и научения. В интеллектуальном развитии этот период соответствует неоперациональному периоду в классифи­кации Ж. Пиаже. Переход ребенка а стадию конкретных операций С. Морган связывает с созреванием ассоциативных третичных корковых зон в задних отделах коры (блок приема, хранения и переработки информации). Последняя, пятая стадия созревания связана с достижением зрелости третичных зон блока программирования поведения фронтальных зон. Наиболее интенсивное созревание происходит в возрасте от шести до восьми лет, продолжается вплоть до двенадцати лет и создает условия для перехода на стадию формаль­ных операций.

Эта модель привлекает возможностью провести психофизиологи­ческий анализ умственного развития. Однако ее ограниченность состоит в том, что не учитываются возрастные особенности межполушарных отношений.

Межполушарные отношения в онтогенезе. Между тем проблема психофизиологического созревания в латеральном измерении требу­ет особого внимания. В первую очередь потому, что развитие полу­шарий в онтогенезе прямо связано с развитием речи.

Несмотря на некоторые разногласия, все исследователи сходятся в одном: у детей, особенно в дошкольном возрасте, правое полушарие вносит значительно больший вклад в обеспечение психики, чем у взрослых.

Другими словами, проблема гетерохронности в созревании полу­шарий не сводится только к возрастным особенностям речевого развития. Есть разные взгляды на проблему возрастной динамики в формировании психофизиологических функций левого и правого полушария. По некоторым из них созревание правого полушария осуществляется более быстрыми темпами, и в раннем онтогенезе вклад правополушарных структур в обеспечение психического фун­кционирования превышает вклад левого. Это коррелирует с некоторыми особенностями психического развития детей в дошкольном и младшем школьном возрасте. Действительно, для детей характернанепроизвольность и небольшая осознанность поведения. Их познавательная деятельность имеет симультанный, целостный и образный характер.

В связи с этим высказываются критические замечания в адрес системы образования, с самого начала ориентированной на развитие знаково-символьной функции мышления и не использующей возра­стные особенности головного мозга, связанные с опережающим развитием правополушарных функций. Как альтернатива предлагается активное использование возможностей правополушарного способа переработки информации, особенно в начальной школе.

Тем не менее преждевременно делать какие-либо окончательные выводы. По мере увеличения разрешающей способности методов появляются новые данные о возрастной динамике созревания зон левого и правого полушария. По некоторым из них проблема опере­жающего созревания того или иного полушария как целого, по-видимому, не имеет однозначного решения. Отдельные зоны каждо­го полушария имеют собственную возрастную динамику созревания с независимыми периодами ускорения и разной скоростью созрева­ния, при этом одни зоны созревают раньше в левом полушарии, другие – в правом.

Однако, как бы этот вопрос ни решился в дальнейшим, очевидно, что изменения в динамике созревания полушарий так или иначе будут вносить свой вклад в формирование особенностей детской психики на каждом этапе ее формирования.

Таким образом, отдельные структуры мозга созревают с разной скоростью и на разных этапах онтогенеза, в итоге на каждой стадии мозг ребенка имеет присущую только данной стадии «психофизиоло­гическую архитектуру», которая, в свою очередь, определяет специ­фические для данного возраста условия и, в известной степени, возможности психического развития.

Взятые в совокупности закономерности созревания головного мозга но трем основным измерениям представляют хронологическую последовательность возникновения физиологических условий пси­хического развития ребенка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аршавский В- В. Межполушарная асимметрия в системе поисковой активности. Владивосток, 1988.

2 Бетелева Т. Г., Дубровинская Н. В., Фарбер Д. А. Сенсорные механизмы развивающегося мозга. – М.: Наука, 1977.

3. Выготский Л. С. Младенческий возраст. Собрание сочинений. – Т.4. – М.: Педагогика, 1984. – С.269-317.

4. Дубровинская Н. В. Нейрофизиолог в школе // Школа здоро­вья. – 1986. – Т. 3. – № 1.

5. Естественнонаучные основы психологии / Под ред А. А. Смирнова, А. П. Лурни, В. Д. Небылицына. – М.: Педагогика, 1978.

6. Симмерницкая Э. Г. Мозг человека и психические процессы в
онтогенезе. – М.: МГУ, 1985.

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Автоматизм – действие, реализуемое без непосредственного учас­тия сознания.

Адаптация – приспособление организма к окружающей среде

Адреналин – гормон, выделяемый мозговым слоем надпочечников; выполняет функции посредника (медиатора) в симпатической не­рвной системе, а также в ряде объединений нейронов головного мозга, образуя адренергическую систему мозга.

Альфа-ритм – основной ритм электроэнцефалограммы в состоя­нии относительного покоя, с частотой в пределах 8–13 Гц и средней амплитудой в 30–70 мкВ.

Акселерация – ускорение роста и биологического созревания у детей и подростков.

Аксон – единственный отросток нейрона, по которому возникший при возбуждении нейрона импульс поступает к другим нейронам или мышечным волокнам.

Активация – возбуждение или усиление активности, переход из состояния покоя в деятельное состояние.

Акцептор результатов действия – психофизиологический механизм прогнозирования и оценки результатов деятельности, функционирую­щий в процессе принятия решения и действующий на основе соотнесе­ния с находящейся в памяти моделью предполагаемого результата.

Амнезия – патологическое состояние психики, связанное с прова­лами в памяти, вызванными различными локальными поражениями мозга.

Амплитуда ЭЭГ – максимальное смещение пика волны по отноше­нию к нулевому значению.

Анализатор – функциональное образование ЦНС, осуществляю­щее восприятие и анализ информации о явлениях, происходящих во внешней среде и в самом организме. А. состоит из периферического рецептора, проводящих нервных путей, центрального участка коры головного мозга, отвечающего за деятельность данного анализатора.

Асинхронность – характеристика процессов, не совпадающих по
времени. Асинхронная активность нервных клеток приводит к воз­никновению в ЭЭГ волн низкой амплитуды и высокой частоты – реакции десинхронизации.

Артикуляция – особый вид активности органов речи (губ, языка, мягкого неба, Колосовых связок), необходимый для произнесения звуков речи.

Афазия – расстройство речи, состоящее в полной или частичной
утрате способности пользоваться словами и фразами для выражения
своих мыслей и понимать высказывания окружающих. Афазия проис­ходит в результате поражения участков коры головного мозга, отвечающих за речевую функцию.

Ацетил-холин – веществе, выполняющее роль посредника (медиан
тора) при передаче нервного импульса с нейрона на нейрон и с
нейрона на мышечное волокно; выполняет также функции медиатора в парасимпатической нервной системе; холинэргическая система мозга – объединения нервных клеток, в которых передача импульсов происходит с помощью медиатора ацетил-холина.

Афферентные волокна – аксоны афферентных нейронов, проводящие импульсы по направлению от периферии организма к головному

Афферентный синтез – процесс синтеза, отбора различных аффект рентаций, т. е. сигналов об окружающей среде истепени успешности деятельности организма в ее условиях. На основе афферентного синтеза формируется цель деятельности, управление ею. А.с. – первая, универсальная стадия любого целенаправленного поведения.

Базальный – относящийся к функциям ближайшей подкорки; базальные ганглии мозга связаны с регуляцией двигательных и вегета­тивных функций.

Безусловный рефлекс – врожденное, инстинктивное реагирование организма на стимул; наследственно закрепленная стереотипная форма реагирования на значимые изменения внешней и внутренней среды.

Билатеральная симметрия – точное соответствие между правой и левой половинами тела, каждая из которой является зеркальным, отра­жением другой; асимметрия – нарушение соответствия, может быть, морфологической ^различия в строении) и функциональной (различия в функциях).

Борозды – углубления, разделяющие извилины и более крупные участки коры головного мозга. Ролландова борозда отделяет лобную долю от теменной, а сильвиева борозда – височную от теменной.

Бродмана поля – отдельные участки коры больших полушарий мозга, отличающиеся по своему клеточному строению (цитоархитек-тонике) и функциям. Например, поля 17, 18, 19 – зрительные области коры больших полушарий, которые имеют разное строение и функции в обеспечении зрительного восприятия.

Вегетативная нервная система – часть нервной системы, контро­лирующая состояние сердца, внутренних органов, мускулатуры, желез и кожи; в ней различают два отдела: симпатическую нервную систему и парасимпатическую.

Возбуждение – процесс, ведущий к генерации потенциалов дей­ствия и распространению импульсной активности в нервной системе.

Вторая сигнальная система – система способов регуляции психи­ческой активности живых существ, связанная с речью.

Вызванные потенциалы – биоэлектрические колебания, возникаю­щие в нервных структурах в ответ на раздражение рецепторов и нахо­дящиеся в строго определенной временной связи с моментом предъявления стимула.

Высшая нервная деятельность – нейрофизиологические процессы, протекающие в коре больших полушарий головного мозга и ближай­шей к ней подкорке при формировании, функционировании услов­ных рефлексов у человека и животных.

Генерализованный – широко распространяющийся.

Глия – клетки, заполняющие пространство в головном мозге между нервными клетками – нейронами (см.).

Гипоталамус – структура головного мозга, расположенная под зри­тельными буграми и отвечающая за обмен веществ, координацию вегетативных функций с психическими и соматическими функциями, регуляцию сна и бодрствования, приспособление организма к измене­ниям внешней и внутренней среды.