Гордон М. Шеперд
В чем заключается проблема психики и тела?
В чем заключается основной принцип когнитивной нейронауки?
Почему наука о познании обратилась к нейронауке?
Назовите основные отделы центральной нервной системы.
Опишите анатомию и основные функции головного мозга.
Как ранние исследования головного мозга способствовали пониманию его функций и их локализации?
Каковы используемые сегодня методы отображения мозга?
Как исследования расщепленного мозга способствовали лучшему пониманию нервных основ когнитивной деятельности?
Исследование и картирование мозга
Недавние успехи когнитивной нейронауки к началу XXI века изменили когнитивную психологию.
Люди всегда интересовались тем, что находится за следующим холмом, в долине, или где начинается река. В прошлом великие исследователи мира — Колумб, Льюис и Кларк, Эрхардт — сделали много удивительных открытий. Сегодня ученые исследуют еще более фундаментальную, чем вся наша планета, территорию, гораздо более близкую, намного более загадочную и гораздо упорнее не желающую раскрывать нам свои секреты. Это мир человеческого мозга.
В то время как размеры Земли огромны, а ее климат сложен, мозг имеет небольшие размеры (этот студенистый орган весит всего лишь около 1400 г), но его способность обрабатывать информацию весьма высока. Можно сказать просто: запутанная сеть нейронов и их соединений в головном мозге человека является наиболее сложной из известных нам систем. Способность мозга человека к вычислительному анализу сенсорных сигналов и пониманию себя и Вселенной поразительно сложна. Давайте рассмотрим эту удивительную вычислительную систему и ее физические и функциональные свойства.
Общая география головного мозга человека известна давно (скорее всего, древние люди гораздо чаще видели мозг человека, чем мы), однако описание специфической географии и функций мозга только начинает появляться в научной литературе. Современному исследованию мира мозга способствует развитие технологий отображения мозга, позволяющих нам видеть сквозь прочную преграду черепа. Как древние мореплаватели, наносящие на карту опасные моря, тихие лагуны и смертельные рифы, картографы психики наносят на карту области зрительной обработки данных, семантического анализа, интерпретации услышанного и огромное количество других когнитивных функций. Эта глава является вахтенным журналом путешествия по территории, картам и процессам мозга.
XXI век — наука о мозге
Нейрокогнитология. Энтузиазм, охвативший в последнее время когнитивных психологов, во многом был обусловлен новыми достижениями в области, сочетающей в себе когнитивную психологию и нейронауку, специальности, называемой нейрокогнитологией, или, более широко, когнитивной нейронаукой. Перед тем как перейти к подробному обсуждению нейрокогнитологии, давайте кратко исследуем более обширный вопрос, заключающийся в том, как в нейрокогнитологии рассматривается дихотомия психики и тела, проблема, над которой веками размышляли ученые и философы и которая в последнее время заново исследуется нейрокогнитологами, имеющими в своем распоряжении набор прекрасных научных инструментов.
Мозг — последний и величайший рубеж... наиболее сложная вещь из тех, которые мы пока обнаружили в нашей Вселенной.
Джеймс Уотсон
Проблема психики и тела
Удивительно, но мы, люди, живем одновременно в двух мирах.
Первый мир — физический мир объектов, существующих во времени и пространстве. Эти объекты имеют физические свойства, подчиняющиеся физическим законам, таким как закон тяготения, обусловливающий падение предметов, закон центростремительного ускорения, управляющий предметами, движущимися по окружности, а также законы, регулирующие передачу импульса от одного нейрона к другому (нейротрансмиссию).
Второй мир наполнен воспоминаниями, понятиями, мыслями, образами и т. д. Они также подчиняются определенным законам, хотя иногда их определить гораздо сложнее, чем законы, управляющие физическим миром.
Традиционно мы пытаемся обнаружить законы, действующие в этих мирах, при помощи различных методов, поэтому многие философы и ученые считали и считают, что между этими мирами существует фундаментальное различие. Данный дихотомический вывод основан на предположении, что один мир сосредоточен на физической вселенной, или, в случае человека, на теле, в то время как другой — на ментальной вселенной, или психике. Разделение психики и тела интуитивно логично и вполне очевидно, но столь же очевидно и взаимодействие между этими мирами. Ваша психическая неспособность сконцентрироваться на проверочном задании может быть обусловлена тяжелым «физическим недомоганием», постигшим ваше тело после последней вечеринки.
Некоторые философы утверждают, что единственным реальным миром является мир психики и что физический мир — всего лишь иллюзия. И наоборот, некоторые утверждают, что реален только физический мир, а психика в конечном счете является функцией мозга. Последняя позиция часто подвергается критике за то, что она лишает человечество возвышенного, идеалистического духа. Одна из главных проблем, с которыми сталкиваются сторонники дуализма психики и тела, заключается в попытках установления связей между психикой и телом. По поводу этой связи существуют различные идеи.
Ниже мы приводим краткую интерпретацию проблемы психики и тела. Когда мы говорим о психике, мы имеем в виду деятельность мозга: например, мышление, сохранение информации в памяти, восприятие, суждение, а также любовь, ощущение боли, понимание законов мира, сочинение музыки и юмор. В этом смысле психика состоит из протекающих в мозге процессов.
Память и церебральный кровоток. Пример
При помощи новых методов изучения мозга выдающийся когнитивный психолог Эндель Тульвинг
[6] выявил типы локального церебрального кровотока, связанные с различными типами памяти. Хотя в таких исследованиях новейшие методы нейронауки и ранее сочетались с когнитивными экспериментами, связь определенных функций мозга с гипотетическими процессами памяти, представленная Тульвингом в графическом виде, стала предвестником нового направления когнитивной психологии и науки о мозге.
Исследователи мозга используют интенсивность церебрального кровотока как показатель нервной активности (и соответствующих метаболических потребностей). Метод включает введение радиоактивного вещества в кровеносное русло находящегося в полном сознании испытуемого. Используемый изотоп имеет период полураспада около 30 с, поэтому процедура безопасна. Кровообращение регистрируется при помощи 254 внечерепных датчиков, окружающих голову испытуемого. Каждый датчик сканирует область, приблизительно равную одному квадратному сантиметру. Каждой крошечной области присваивается цвет, соответствующий уровню кровотока, и при помощи компьютера их можно изобразить в виде мозаики. Даже неспециалист может увидеть различия локального церебрального кровотока на этих фотографических изображениях. Некоторые области активны, некоторые неактивны, а другие занимают промежуточное положение.
