После естественной фазы раздумья над этими фактами созрела идея выяснения, с чем же связана изменчивость поведения большого количества зон мозга в сходных условиях.
Условия, которые ранее были стандартизированы лишь в отношении самих тестов, стали менять целенаправленно. Так, тесты предъявлялись в один и тот же день в обычной ситуации, или при максимальном ограничении внешних раздражений, или при включении дополнительного постоянного раздражителя (музыка, мелькающий свет и т. д.). Исследования проводились и в таких условиях, когда рядом, в той же или соседней комнате, происходил разговор, безразличный или разный по значимости для больного.
Уже самые первые исследования такого рода полностью подтвердили догадку о связи динамики структурно-функциональной организации системы с условиями, при которых осуществляется данная, сравнительно простая психическая деятельность. Как и ранее, в каких-то зонах глубоких структур мозга и менее исследованной тогда нами коры воспроизводимость физиологических реакций сохранялась независимо от условий исследования. В других зонах при изменении условий исследования воспроизводимость реакций появлялась, исчезала, становилась более или менее выраженной. Принципиально то же повторилось при направленном изменении внутренней среды мозга при проведении тестов на фоне применения фармакологических препаратов, активных в отношении адренергической, холинергической и серотонинергической форм медиации.
Как это расценивать? Зоны первого типа были обозначены нами как жесткие звенья, представляющие жесткий скелет системы, определяющий самое ее существование, обеспечивающие экономичность в работе мозга. Зоны второго типа обозначены как гибкие звенья, по-видимому определяющие возможность протекания деятельности в различных условиях, богатство возможностей. Не исключено, что для выполнения применяемых стереотипных проб все это богатство и не нужно, и если бы психическая деятельность была принципиально столь же простой и стереотипной, оно постепенно утратилось бы. Но мыслительная деятельность в самой своей основе, где стереотипия играет всего лишь роль рабочих блоков для различных нестереотипных построений, нуждается в этом богатстве. Вот потому и оказалось возможным даже при простых психологических пробах увидеть, что основой организации обеспечения психической деятельности служит корково-подкорковая структурно-функциональная система со звеньями разной степени жесткости (Бехтерева, 1966, 1971, 1974). Принцип и факты были подтверждены, показаны общность принципа и возможность использования для анализа других процессов в мозгу, что позволило перейти уже в исследованиях психической деятельности к расшифровке нейрофизиологических механизмов. Кстати, по ходу и этих исследований данное положение постоянно подтверждалось (Бехтерева и др., 1983). Тех, кто знаком с соответствующей литературой, не должны удивлять наши данные о связи подкорковых структур с психическими функциями. Такого рода данные представлены в работах Оджеманна и Федио (Ojemann, Fedio, 1968), Сем-Якобсена (Sem-Jacobsen, 1968), Оджеманна и Уорда (Ojemann, Ward, 1971), Ван Бурена (Van Buren, 1975), Мора и соавторов (Mohr et al., 1975), С. Н. Раевой и М. Н. Ливанова (1975), Риклана и Купера (Riklan, Cooper, 1975), Оджеманна (Ojemann, 1976, 1977b), A. P. Лурия (1977) и многих других.
Физиологические и анатомические основы этих связей, хотя и без акцента именно на данном вопросе, представлены в работах B. А. Черкеса (1969), Дивака (Divac, 1972), Н. В. Суворова (1973), C. Б. Дзугаевой (1975) (рис. 4, 5 данные С. Б. Дзугаевой), Б. Ф. Толкунова (1978) и др.
Физиологические и анатомические основы этих связей, хотя и без акцента именно на данном вопросе, представлены в работах B. А. Черкеса (1969), Дивака (Divac, 1972), Н. В. Суворова (1973), C. Б. Дзугаевой (1975) (рис. 4, 5 данные С. Б. Дзугаевой), Б. Ф. Толкунова (1978) и др.
Рис. 4. Схема проводящих путей и связей зрительного анализатора с другими образованиями мозга человека
1 сетчатка; 2 зрительный нерв; 3 перекрест зрительных нервов; 4 зрительный тракт; 5 боковое коленчатое тело; 6 подушка зрительного бугра; 7 верхние бугорки четверохолмия; 8 зрительный бугор; 9 кора; 10 скорлупа; 11 бледный шар; 12 хвостатое ядро; 13 переднее ядро зрительного бугра; 14 боковое ядро зрительного бугра; 15 медиальное ядро зрительного бугра; 16 срединный центр; 17 полулунное ядро; 18 неопределенная зона; 19 субталамическое ядро; 20 красное ядро; 21 черное вещество; 22 миндалевидное ядро
Однако для обоснования принципов структурно-функциональной организации мозга необходимо было и выявление механизмов, факторов надежности мозга и мозговых систем, и построение хотя бы теоретических предположений о том, как, возникнув в процессе эволюции, мог сохраниться орган с таким количеством степеней свободы, с такой избыточностью. Этим вопросом наша лаборатория целенаправленно занимается с начала 70-х годов (Бехтерева, 1971). Что касается механизмов надежности мозговых систем, то, по-видимому, первым обусловливающим их фактором является уже доказанный факт обеспечения различных функций мозга не одной структурой, а системой со многими звеньями различной степени необходимости. Наличие системы допускает принципиальную, хотя нередко и трудно реализуемую возместимость потери ее отдельного звена. По-видимому, хотя разрушение (лечебный лизис) даже нескольких гибких звеньев мозговых систем обеспечения психических функций может не вызывать заметного дефекта, наличие таких звеньев и прежде всего с точки зрения возможностей функционирования системы в разных условиях внешнего мира и внутренней среды мозга также является одним из факторов надежности. Фактором, обеспечивающим увеличение возможностей мозга в целом и надежности мозговых систем, является их медиаторная полибиохимичность при преимущественном значении какого-то определенного вида медиации для системы, обеспечивающей какой-то, также определенный вид деятельности.
Рис. 5. Схема проводящих путей и связей слухового анализатора с другими образованиями мозга. 1 предвернослуховой нерв; 2 дорсальное улитковое ядро; 3 вентральное улитковое ядро; 4 верхняя олива; 5 трапециевидное тело; 6 ядро боковой петли; 7 медиальное коленчатое тело; 8 нижние бугорки четверохолмия; 9 кора; 10 скорлупа; 11 бледный шар; 12 хвостатое ядро; 13 переднее ядро зрительного бугра; 14 боковое ядро зрительного бугра; 15 медиальное ядро зрительного бугра; 16 срединный центр; 17 полулунное ядро; 18 неопределенная зона; 19 субталамическое ядро; 20 красное ядро; 21 черное вещество; 22 миндалевидное ядро; 23 ограда
Важнейшим фактором надежности мозга служит полифункциональность многих его структурных образований или, точнее, их нейронных популяций, которая предопределяет не только возможность возникновения новых звеньев мозговых систем в процессе обучения, но и объединения мозговых структур в функциональные системы, позволяя формировать в мозгу своего рода «перекрестки или узловые станции». Следует, однако, признать, что все эти четыре фактора надежности имеют относительный характер и, что важно учитывать, взаимодополняющий.
По-видимому, факторы надежности абсолютного значения найти так же невозможно, как невозможно создать вечный двигатель. Даже если бы все клетки мозга и все их контакты можно было бы при обучении задействовать в любых желаемых направлениях, конечное количество этих клеток и контактов явилось бы ограничением, хотя в биологических размерностях оно и воспринимается как бесконечно большое. Однако, несмотря на то что целенаправленное включение любых клеток, зон и структур мозга невозможно, само количество клеточных элементов и их контактов несомненно служит одним из важнейших факторов надежности мозга. И наконец, можно утверждать, что важнейшим фактором надежности мозговых систем, их элементов является групповой ансамблевый характер их организации.
По-видимому, факторы надежности абсолютного значения найти так же невозможно, как невозможно создать вечный двигатель. Даже если бы все клетки мозга и все их контакты можно было бы при обучении задействовать в любых желаемых направлениях, конечное количество этих клеток и контактов явилось бы ограничением, хотя в биологических размерностях оно и воспринимается как бесконечно большое. Однако, несмотря на то что целенаправленное включение любых клеток, зон и структур мозга невозможно, само количество клеточных элементов и их контактов несомненно служит одним из важнейших факторов надежности мозга. И наконец, можно утверждать, что важнейшим фактором надежности мозговых систем, их элементов является групповой ансамблевый характер их организации.
В обобщающем руководстве 1977 года П. Г. Костюк пишет, что механизм образования временны́х связей, по-видимому, бесполезно искать в синаптических процессах отдельной корковой клетки, реальнее выявить его при изучении поведения целой их совокупности, в связи с чем интерес представляет исследование активности не отдельных клеток, а их популяций.
Принцип ансамблевой организации нервной системы выдвигается и развивается А. Б. Коганом (1970, 1972, 1973) и поддерживается очень многими исследователями (John, 1976, 1977; Shaw, 1977). Так, Джон пишет об ансамблевой организации нейронов в обеспечении высшей нервной деятельности, а значение нейронов в этом случае определяется их участием в ансамбле. Шоу (Shaw, 1977) подчеркивает роль модификации синапсов и электротонических контактов в организации ансамблей. Элемент системы представлен не одной клеткой, а динамическим, функционалыно объединенным сообществом нейронов, в котором имеются и различные дублирующие друг друга клетки. Мы еще далеки от раскрытия природы появления у функционально объединенной группы клеток свойств, отличных от свойств суммы клеток. Предстоит еще немало работы по выяснению этого важнейшего не только для физиологии, но и общей биологии вопроса. Однако ансамблевый принцип с вероятностным функционированием не самого ансамбля, а возможностью вероятностного включения однотипных нейронов в сходных условиях, их взаимодействия также с группой однотипных нейронов в пределах динамического ансамбля, возможности которого определяются нейронной популяцией, на основе которой он формируется, исключительно значимый фактор надежности звена системы.
Процессы, протекающие внутри ансамбля и формирующие кодовые элементы (Бехтерева и др., 1977а), можно себе представить пока условно следующим образом. По различным причинам создаются условия для включения в деятельность одного или группы однотипных нейронов данной популяции. Далее формирование в ансамбле более или менее сложного рисунка разрядов с определенными интервалами связано с квантующей ролью синаптической передачи или включением другой группы нейронов популяции, детерминированной иным свойством сложного сигнала. О различиях близко расположенных клеток в глубоких структурах и их объединении специфическими связями по крайней мере по отношению к одному из глубоких образований мозга (ретикулярной формации) писал в 1977 году П. Г. Костюк. Иными словами, вслед за активацией нейрона (нейронов) одного типа возникает активация нейрона (нейронов) второго, затем третьего типа, возможно четвертого. Включаются различные механизмы положительной и тормозной связи идет мозговое описание сложного внешнего сигнала по схеме, скорее всего близкой к предложенной на основе экспериментальных разработок Эммерсом (Emmers, 1970). В популяции, ансамбле может быть, естественно, и большее, и меньшее количество групп сходных нейронов, но это уже выходит за рамки принципов структурно-функциональной организации мозга, рассматриваемых в данной главе.