Функциональная система и лобная кора

Чтобы объяснить результаты многих наблюдений над "безлобными" животными, объединить их концепцией, определяющей ключевой дефект поведения, академик П. К. Анохин в 1949 году, на десятилетия раньше других, связал лобную кору с интеграцией мозга.

Но как же представлял себе ученый общую схему, архитектонику процессов интеграции - объединение частей в целое - в мозге? Чтобы люди и животные достигали цели, структуры их мозга создают специальные системы взаимоотношений между собой.

Одни части мозга вносят в эти системы потребность, другие с ее помощью узнают в памяти, как эта потребность удовлетворялась раньше, третьи отыскивают похожие сигналы в настоящем, причем выделяют так называемые пусковые сигналы, важные для достижения цели (скажем, запах жертвы для хищника) и безразличные, четвертые из всего этого создают программу действий, а также образ того, к чему стремится живое существо.

Затем эта программа осуществляется, полученные результаты сопоставляются с образом желаемого. Если они совпадают, то есть потребность в пище, в воде, убежище и прочем удовлетворена, возникают положительные эмоции, и интеграция распадается, если нет - появляются отрицательные эмоции. Тогда объединение мозговых структур сложится по-новому, но на основе прежней потребности.

Этот принцип интеграции называется ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ.

Почему "функциональной"? Потому, что она создается только на время, пока живое существо выполняет "функцию", то есть стремится к цели и достигает ее. Но до тех пор пока не возникнет потребности, или с того момента, как она удовлетворена, функциональной системы не существует. Это значит, что в мозге нет постоянных прочных объединений структур - строителей функциональных систем.

Итак, функциональные системы существуют в двух обличиях: в физиологическом и психологическом - как временное сотрудничество отделов мозга и как союз ощущений, мотиваций и образа того, к чему стремится животное или человек в настоящий момент.

П. К. Анохин считал, что в "безлобном" мозге нарушена "сборка" функциональных систем. Поэтому память, ощущения, мотивации не соединяются здесь в новый сплав, из которого интеграцией будет выковано решение.

Уже тогда, в 1949 году, А. И. Шумилина, ученица и последователь П. К. Анохина, впервые применила теорию функциональных систем для объяснения конкретных нарушений поведения лобэктомированных собак.

Собак обучали по звонку идти к правой кормушке и получать сухарь, а под стук метронома - к левой и поедать там порцию пищи. После удаления лобной коры у животных появился "изнуренковский синдром". Как живые челноки, они безостановочно сновали между кормушками. Ни метроном, ни звонок, казалось, вообще никакие в мире силы не могли остановить эти бессмысленные однообразные движения. Лишь с одной собакой этого не произошло. До операции ее обучали "половине" того, что знали другие: по сигналу идти к одной кормушке. Но как только собаку попытались переключить на двухсигнальную систему, у нее сразу же появлялся "изнуренковский синдром".

Измерялось, сколько и когда выделялось слюны у животных. Оказывается, до удаления лба слюнотечение вызывали только звонок или стук метронома. А у "безлобных" слюна текла непрерывно, пока они сновали от кормушки к кормушке. А. И. Шумилина связала эти нарушения с тем, что после лобэктомии в общую структуру функциональной системы не включаются пусковые сигналы, например звонок пли стук метронома, предупреждающие животных, что пора действовать, хотя они, безусловно, слышали их. Видимо, очень трудно без фронтальной коры разобраться, какой из сигналов пусковой, а какой безразличный по отношению к цели.

"Безлобные" не могут также программировать поведение, учитывая принятое решение, и сопоставлять полученное с образом желаемого. Не в этом ли причина "болезни капитана Гаттераса"?

В наших экспериментах, когда зажигалась лампа, собака должна была нажать лапой на левую педаль, которая автоматически открывала кормушку, затем перейти к корытцу и взять сухарь. По сигналу метронома нужно было нажать на правую педаль и получить из правой кормушки воду. Если же собака действовала без указующих сигналов, кормушки не открывались.

У животных удалили лобную кору. На педали собаки нажимали по-прежнему, но без приказов лампочки или метронома; подбегали к кормушке, а сухари не брали или нажимали на "водную" педаль, а получать шли сухари - в противоположную сторону.

Эти опыты подтвердили наличие грубых дефектов на всех этапах "сборки" функциональных систем.

Особенно интересными показались нам результаты такого эксперимента.

Однажды собак целый день не кормили и не поили. На следующий день их подпустили к педалям. Посредине опыта животных досыта накормили. Нормальные животные тут же перестали подходить к "сухарной" педали и добывали только воду, а "безлобные" продолжали нажимать то на "водную", то на "сухарную" педаль.

Эти эксперименты показывают не только то, что мозг, лишенный лба, как испорченные весы, неправильно взвешивает потребности, не умея указать наибольшую из них, но и то, что лобная кора удерживает здание внутримозговой интеграции в сохранности до тех пор, пока не будет достигнута цель, а затем, в случае успеха, словно демонтирует его. Мы считаем, что именно мотивация есть инструмент, которым пользуется лобная кора, сохраняя функциональную систему. Не подтверждается ли это тем, что никакая другая часть коры не имеет более массивных, чем лоб, связей с так называемыми лимбическими структурами, где рождаются влечения; что не один участок мозга не узнает о рождении влечений раньше, чем лобная кора? Но об этом позже.

Итак, ученых, которых интересовало, зачем лоб животным, можно уподобить испытуемым с завязанными глазами, которые не только ощупывали части целого, например тела слона, но и называли их. Все вместе они наблюдали полную картину нарушений поведения у "безлобных", но каждый по отдельности - лишь изучаемый дефект.

П. К. Анохин первый попытался связать узами одной теории - теорией ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ - все происходящие нарушения. Таким образом, с помощью теории функциональных систем было создано новое представление о назначении лобной коры. Эта структура не имеет отношения к отдельным функциям мозга, но осуществляет их интеграцию в целенаправленные поведенческие реакции.

Гипотеза функциональных систем объясняет не только обнаруженные А. И. Шумилиной и в наших опытах нарушения поведения "безлобных" животных, но и их ошибки в отсроченном выборе, где целыми оставались детали поведения, но из них не создавалось завершенных, целенаправленных актов.