Мозг, разум и поведение - Флойд Блум

У человека события, сопровождавшиеся сильными эмоциями, тоже, по-видимому, запоминаются лучше. Возможная нейрофизиологическая основа этого взаимодействия памяти с эмоциями будет рассмотрена в следующей главе.

7. Научение и память

Мы воспринимаем окружающее начиная с самого момента рождения, а может быть, даже и несколько раньше. Мы видим очертания и цвета, слышим разнообразные звуки, осязаем фактуру предметов, улавливаем запахи, распространяющиеся в воздухе, чувствуем сладкий, кислый или соленый вкус. Мы ощущаем, как наше тело движется в пространстве, преодолевая силу тяжести. Все эти восприятия могут непосредственно видоизменять структуру нервной системы.

Когда экспериментаторы предотвращают воздействие внешних стимулов на ту или иную сенсорную систему (например, накладывая плотную повязку на один глаз новорожденного котенка), то у нейронов этой системы дендриты меньше ветвятся и на них формируется меньше шипиков, а аксоны образуют меньше выходных синапсов (см. гл. 3). Действительно, они во всех отношениях менее развиты, чем нейроны, получавшие нормальную стимуляцию. Таким образом, зрительный опыт, так же как и любой другой вид сенсорного опыта, способствует развитию нервной системы.

Другие эксперименты, в том числе исследования Марка Розенцвейга и его коллег, показали, что у крыс, выращенных в «обогащенных» лабораторных условиях (т.е. в просторных клетках, где они содержались совместно с другими крысами и имели много разнообразных предметов для игры), кора мозга была развита лучше, чем у крыс, выращенных в пустых и тесных одиночных клетках (рис. 118). Расширение социального и физического опыта приводит к большему развитию нервной системы, и благодаря этому крысы быстрее и лучше решают различные задачи, например задачи с лабиринтом. Таким образом, жизненный опыт может вызывать в структурах мозга физические изменения, а они в свою очередь могут видоизменять последующее поведение. Другими словами, на опыте человек или животное чему-то научается. Действительно, большинство психологов определяет научение как относительно стойкое изменение в поведении, возникающее в результате опыта.

Рис. 118. Одних крыс выращивали в маленьких одиночных клетках, а других — группами по 12 особей в просторных клетках, где ежедневно менялись «игрушки». Крысы, выросшие в «обогащенных» условиях, быстрее решали задачи и кора мозга у них была лучше развита и толще, чем у крыс, содержавшихся в изоляции. (Rozenzweig, 1972.)

Научение и запоминание — это по существу две стороны одной медали. Даже простейшие формы научения основаны на том, что какое-то событие запомнилось. Кошка, которая неоднократно слышит звук консервного ножа, вскрывающего банку, а вслед за тем видит пищу и ощущает ее запах, узнает, что этот звук предвещает появление пищи. Она запоминает характерный звук и то, что за ним следует. Шестимесячный ребенок начинает отличать лицо своей матери от лиц других людей. Примерно в этом возрасте младенцы узнают определенные контуры и выражение, характерные для материнского лица. Они запоминают это лицо и настолько хорошо хранят в памяти представление о нем, что могут сравнить его с образами других людей, которых видят на близком расстоянии в течение дня. В результате знакомства с этой книгой вы узнаете и запомните довольно много систематизированных сведений о мозге. Приведенные три примера иллюстрируют то широкое разнообразие индивидуального опыта, который может служить источником научения — от его простейших форм у примитивных животных до сложнейших познавательных конструкций, которые способен создавать человеческий мозг.

В этой главе мы сначала рассмотрим научение у животных с очень простой нервной системой. В нейронах таких животных ученые смогли выявить и описать ряд физических и химических изменений, связанных с научением. Исследовать животных, обладающих мозгом и поэтому способных к более разнообразным формам научения, гораздо труднее. Во втором разделе этой главы будут рассмотрены различные подсистемы мозга и процессы, которые, насколько известно, участвуют в явлениях научения и памяти у многих млекопитающих — от крысы до человека. И наконец, поскольку человеческий мозг самый сложный из всех, он обладает признаками, которых нет у других животных. Некоторые из этих признаков обсуждаются в последних разделах главы.

Рис. 119. Способность узнавать лицо матери не является врожденной: в первые месяцы жизни младенец учится распознавать его очертания и выражение.

Простые формы научения и их нейронная основа

Нейрофизиологам сейчас известны три типа простого научения: 1) привыкание, или габитуация, 2) сенситизация и 3) классическое, или павловское, обусловливание. Эти типы научения называют «простыми», чтобы отличать их от таких видов человеческого научения, которые носят произвольный характер и требуют, например, образования понятий или использования навыков классификации. Простые формы научения не связаны с осознанием изменений в поведении. К этим элементарным формам способно большинство животных, в том числе и те, у которых вместо мозга имеются только нервные ганглии.

Привыкание и сенситизация

Привыкание имеет место тогда, когда раздражитель, на который организм первоначально реагировал, начинает действовать так часто, что организм перестает на него отвечать. Сенситизация — это процесс, противоположный привыканию; здесь животное начинает энергично реагировать на ранее нейтральный раздражитель. Как привыкание, так и сенситизация имеют большое значение для выживания. При сенситизации животное обычно воспринимает некий угрожающий или раздражающий сигнал, учится распознавать его как признак опасности и поэтому пытается избегать его. В случае привыкания стимул, который первоначально вызывал реакцию, перестает действовать, когда выясняется, что он не связан с опасностью. Животное учится игнорировать этот стимул, чтобы без помех реагировать на другие раздражители. (Так как привыкание и сенситизация — это взаимосвязанные процессы, мы рассмотрим подробно только первый из них.)

Взрослые люди постоянно проявляют способность к привыканию. Предположим, вы приехали из провинциального городка навестить друзей, которые живут, скажем, в Манхэттене. Шум интенсивного уличного движения за окном всю ночь не дает вам уснуть. Если вы спросите хозяев, как же им удается спать при таком шуме, они скорее всего ответят: «Какой шум? Я вообще его не слышу». Они просто привыкли к нему. (В главе 3 мы называли этот процесс «сенсорной адаптацией».)

Даже новорожденные дети уже способны к привыканию. Исследуя слуховое восприятие у грудных детей, экспериментаторы прикрепляли к соске младенца, родившегося четыре часа назад, регистрирующее устройство и издавали с помощью инструмента музыкальный тон, который повторяли четыре раза подряд. При первом предъявлении ребенок, очевидно, услышал эту группу звуков и перестал сосать (рис. 120). Однако после неоднократного повторения той же группы звуков он возобновил сосание. Но когда высоту тона чуть-чуть изменили, младенец опять перестал сосать и прислушался. Это пробуждение интереса свидетельствует, что младенец действительно привык к первоначальному тону. Был установлен и другой, не менее интересный факт: слух новорожденных детей оказался удивительно тонким.

Рис. 120. Запись движений младенца всего лишь четырех часов от роду при сосании пустышки. При первом звучании музыкального тона младенец перестает сосать, но после 9-10 кратного повторения этого стимула привыкает к нему и уже не реагирует на него. При звучании тона иной высоты сосание вновь прекращается. (Bronshtein, Petrova, 1967.)

Какие изменения в мозгу могут быть ответственны за процесс привыкания? Ответить на этот вопрос в отношении человеческого мозга пока невозможно, но исследования Эрика Кэндела и его коллег, проведенные на морском брюхоногом моллюске Aplysia calfornica, показали, что привыкание действительно сопровождается изменениями на клеточном уровне. Нервная система аплизии состоит примерно из 18 тысяч нейронов, причем некоторые из них настолько крупны, что их можно видеть невооруженным глазом.

У аплизии есть одна форма рефлекторного поведения, необходимая для выживания: это рефлекс втягивания жабры (рис. 121). Когда море спокойно, аплизия расправляет жабру, чтобы дышать. В неспокойной воде или тогда, когда ее сифона касается плавающий предмет или же экспериментатор в лабораторных условиях направляет на моллюска струю воды, он втягивает жабру для защиты ее от повреждения. Этот рефлекс контролируется одним ганглием, содержащим 6 мотонейронов и 24 сенсорных нейрона, причем последние образуют с первыми прямые связи через возбуждающие синапсы и непрямые — через интернейроны.