Специальных решений потребовал вопрос изучения активности нервных клеток мозга человека, хотя в одном из двух основных направлений, по которым пошло это исследование, адаптирован технический аспект экспериментальных исследований, а второй, несмотря на некоторую экспериментальную предысторию, потребовал разработки всего аппарата анализа практически заново.
Первое направление исследование активности отдельных нервных клеток или очень небольшого их числа уже рассматривалось, оно имеет свои задачи и перспективы. Второе направление именно в физиологии мозга человека является производным задач, которые встали перед исследователем. Оно потребовало создания целой системы математико-технического обеспечения.
Поведение отдельных клеток давно и интенсивно изучается экспериментальной физиологией. Результаты этих исследований много дали для понимания прежде всего функций самих клеток и структур, в которые они входят. Вопрос о поведении сообщества нейронов в той или иной ситуации сегодня можно решать лишь в эксперименте с помощью множества одиночных отведений. В клинике это будет возможным лишь в перспективе в связи с задачами зрительного и слухового протезирования направления, которое в сегодняшнем его варианте оценивается весьма противоречиво. Однако в клинике и в таком случае зоны, где окажется возможным применить этот методический прием, всегда будут строго ограничены.
Сейчас клиническим задачам диагностических и лечебных хронических исследований отвечают электроды с диаметром 50100 мкм и рабочей поверхностью от 0.01 до 0.15 мм3. С помощью таких электродов удается улавливать активность большей или меньшей группы нейронов и первоначально с помощью функциональных проб при простейшей обработке данных определять предположительное наличие или отсутствие связи данного сообщества нейронов с какой-то деятельностью. С этой целью используются данные о динамике частоты и структуры импульсного потока, получаемые на основе частотной и интервальной гистограмм. Практически для этого оказывается пригодной и так называемая интегральная запись активности, представляющая собой огибающую динамики текущей частоты нейронных разрядов. Опорные данные об отношении структуры к деятельности могут быть получены, как отмечалось выше, и с помощью других методических приемов и комплексов приемов. Но если тем или иным путем предварительно уточнено, что данная структура участвует в обеспечении, например, психической деятельности, дальнейшая расшифровка физиологических механизмов этой деятельности может осуществляться за счет исследования поведения функционально объединенных сообществ нейронов, а не одного нейрона, хотя данные такого рода, безусловно, интересны и не должны отвергаться. Один нейрон не является элементом системы обеспечения психической деятельности, он элемент элементов этого звена. Речь идет об исследовании именно активности нейронов, а не более медленных процессов; они слишком инертны для обеспечения тончайших механизмов той деятельности, которая объединяется под общим понятием мыслительные процессы и базируется на воспринимаемых, произносимых и не произносимых, но возникающих в мозгу словах и образах, а точнее различных формах их нейрофизиологической основы.
Здесь уместно, по-видимому, остановиться на некоторых общих положениях такого рода исследования, хотя частные его аспекты и предполагается рассмотреть в соответствующих главах данной книги. Подобное рассмотрение важно для определения значения каждой из его основных составляющих собственно нейрофизиологического исследования, психологического компонента и математико-технического аппарата.
Как это происходит в реальных условиях?
Больной с вживленными в мозг электродами лежит на кровати или сидит в удобном кресле. На экране осциллографа отражается динамика импульсной активности, регистрируемая с помощью электродов. Импульсная активность записывается на магнитную ленту и/или обрабатывается непосредственно с помощью аналоговой и цифровой вычислительной техники. С этой целью используются большие и малые ЭВМ («Didac-4000», «Linc-8», «Hewlett-Pacard», «Plurimat», «In-110», «M-6000» и др.), применяются типовые и адаптированные к данным задачам и разработанные специально программы. Импульсная активность нейронных популяций анализируется в покое и при выполнении испытуемым психологических проб. Как правило, психологические тесты также адекватны задачам, так как центром тяжести исследования является анализ нейрофизиологических механизмов процессов, для которых необходимы и получение сопоставимых данных, и набор известной статистики. Так, если задача исследования изучение процесса восприятия, то есть удержания в памяти и воспроизведения слов и их элементов, то применяются тесты, сходные с тестами Вине: предъявляется случайный ряд цифр, случайный набор слов, известных или неизвестных, в том числе иностранных, словоподобных сигналов (квазислов, построенных по законам словообразования, но не имеющих смысла), случайный набор фонем, слогов и триграмм. Тесты задает устно исследователь, находящийся в одной комнате с больным, подаются с предварительной магнитной записи через микрофон из другой комнаты ИЛИ предъявляются в виде зрительного изображения с помощью тахистоскопа и т. п. В соответствии с предварительной инструкцией больной непосредственно после окончания задания или по приказу исследователя воспроизводит тест или в какой-то другой форме отвечает исследователю. Если задачей исследования является нейрофизиологическая оценка процесса обобщения или исследование нейрофизиологических коррелятов процесса смысловой (семантической) дифференциации и общности, то в тесте перечисляются слова, которые могут быть обобщены по смыслу: например, названия различных деревьев, которые обобщались словом «деревья»; названия различных предметов мебели, которые обобщались словом «мебель», и т. д. Названия деревьев, кроме того, могли быть обобщены и по их типу «лиственные», «хвойные», «фруктовые». При исследовании сравнительных нейрофизиологических коррелятов слов, обозначающих конкретные предметы и абстракции, перечислялись соответственно слова «сосна», «стол», «дом», ряд случайных цифр и т. д. Одной из поставленных задач было изучение нейрофизиологических коррелятов принятия решения, что является более сложным по отношению к предыдущим вариантам, хотя сам психологический аспект исследования в соответствии с возможностями нейрофизиологического анализа упрощался. Так, например, больному показывали цветовой слайд с изображением корзины свежих грибов или берега моря с купающимися людьми и т. п. Задание формулировалось примерно таким образом: определить, в какое время (сезон года) сделан этот снимок. Такой подход позволял накапливать данные о том, корреляты каких слов и в какой форме появляются в мозгу в связи с предъявлением слайда и, таким образом, каковы условия принятия решения.
Как это происходит в реальных условиях?
Больной с вживленными в мозг электродами лежит на кровати или сидит в удобном кресле. На экране осциллографа отражается динамика импульсной активности, регистрируемая с помощью электродов. Импульсная активность записывается на магнитную ленту и/или обрабатывается непосредственно с помощью аналоговой и цифровой вычислительной техники. С этой целью используются большие и малые ЭВМ («Didac-4000», «Linc-8», «Hewlett-Pacard», «Plurimat», «In-110», «M-6000» и др.), применяются типовые и адаптированные к данным задачам и разработанные специально программы. Импульсная активность нейронных популяций анализируется в покое и при выполнении испытуемым психологических проб. Как правило, психологические тесты также адекватны задачам, так как центром тяжести исследования является анализ нейрофизиологических механизмов процессов, для которых необходимы и получение сопоставимых данных, и набор известной статистики. Так, если задача исследования изучение процесса восприятия, то есть удержания в памяти и воспроизведения слов и их элементов, то применяются тесты, сходные с тестами Вине: предъявляется случайный ряд цифр, случайный набор слов, известных или неизвестных, в том числе иностранных, словоподобных сигналов (квазислов, построенных по законам словообразования, но не имеющих смысла), случайный набор фонем, слогов и триграмм. Тесты задает устно исследователь, находящийся в одной комнате с больным, подаются с предварительной магнитной записи через микрофон из другой комнаты ИЛИ предъявляются в виде зрительного изображения с помощью тахистоскопа и т. п. В соответствии с предварительной инструкцией больной непосредственно после окончания задания или по приказу исследователя воспроизводит тест или в какой-то другой форме отвечает исследователю. Если задачей исследования является нейрофизиологическая оценка процесса обобщения или исследование нейрофизиологических коррелятов процесса смысловой (семантической) дифференциации и общности, то в тесте перечисляются слова, которые могут быть обобщены по смыслу: например, названия различных деревьев, которые обобщались словом «деревья»; названия различных предметов мебели, которые обобщались словом «мебель», и т. д. Названия деревьев, кроме того, могли быть обобщены и по их типу «лиственные», «хвойные», «фруктовые». При исследовании сравнительных нейрофизиологических коррелятов слов, обозначающих конкретные предметы и абстракции, перечислялись соответственно слова «сосна», «стол», «дом», ряд случайных цифр и т. д. Одной из поставленных задач было изучение нейрофизиологических коррелятов принятия решения, что является более сложным по отношению к предыдущим вариантам, хотя сам психологический аспект исследования в соответствии с возможностями нейрофизиологического анализа упрощался. Так, например, больному показывали цветовой слайд с изображением корзины свежих грибов или берега моря с купающимися людьми и т. п. Задание формулировалось примерно таким образом: определить, в какое время (сезон года) сделан этот снимок. Такой подход позволял накапливать данные о том, корреляты каких слов и в какой форме появляются в мозгу в связи с предъявлением слайда и, таким образом, каковы условия принятия решения.
Мы привели примеры используемых нами типов психологических тестов. С позиций задач, для решения которых они применяются, можно выделить тесты для изучения нейрофизиологического выражения слов, их элементов и словоподобных звукосочетаний в мозгу как сложных звуковых сигналов и как сигналов, имеющих смысловое значение, и тесты, применяемые для изучения простейших мыслительных операций обобщения, умозаключения, принятия решения.
Очень важно использовать такие тесты, нейрофизиологические корреляты которых могут анализироваться и сопоставляться. Мы специально подчеркиваем это не потому, что в психологии не применяются тесты такого рода. Они используются, данные ответов подвергают специальной обработке, строят различные графики и кривые на основе статистической обработки данных. Но в психологии и, в частности, в ее ветви, наиболее близкой к нейрофизиологическому исследованию психической деятельности, нейропсихологии применяются и рекомендуются тесты, в которых задание представляет собой рассказ, ответ больного пересказ этого рассказа, а о тех или иных нарушениях судят на основе близости пересказа к заданию или степени различных отклонений от него. Такой прием оказался очень эффективным для изучения нарушений психической деятельности и памяти при массивных поражениях лобных долей и их зон (Лурия, Хомская, 1966; Лурия, 1969, 1970, 1975; Хомская, 1972). Исследования, осуществленные с помощью такого метода, как видно из трудов А. Р. Лурия и его учеников, существенно обогатили нейропсихологию. Они в то же время не только сегодня, но и в ближайший период вряд ли окажутся пригодными для сочетанного нейрофизиологического и психологического изучения нейрофизиологических коррелятов психических процессов. Это же относится и к ряду других собственно психологических исследований, что и определило включение данного психологического экскурса в главу, посвященную нейрофизиологическим исследованиям.