Когнитивная психофизиология (cognitive psychophysiology)

К. п. - это междисциплинарная, возникшая благодаря частичному перекрытию психологии и физиологии, область исслед., в к-рой предпринимаются попытки разрешить классическую проблему «разумной души» (mind), делая ставку на использование совр. электронной техники. Исходное допущение состоит в том, что ментальные (психич.) процессы порождаются в процессе взаимодействия выборочных телесных (физ.) систем и что их можно непосредственно исследовать с помощью достаточно чувствительного оборудования. К этим телесным системам относятся органы чувств (глаза, уши и т. д.), ЦНС (гл. обр. головной мозг), скелетная мускулатура, автономная система (желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистая система и т. д.), а тж их нервные взаимосвязи. О междисциплинарном характере этой области свидетельствует работа в ней исследователей, представляющих психологию, физиол., медицину и биохимическую инженерию. Подходы к проблеме разумной души, или разума, наметившиеся еще в эпоху древних философов, можно разделить, несколько упрощая, на дуалистические и монистические. Наиболее популярными всегда были дуалистические воззрения, каковыми они остаются в повседневном мышлении и по сей день. Основное допущение дуализма состоит в том, что в мире есть два вида сущностей (entities): сущности, имеющие «физ.» (материальный) характер, и сущности, имеющие «психич.» (нематериальный) характер. К познаваемым средствами науки дуалисты относят только физ. события. Монизм, однако, утверждает, что мир состоит из сущностей одного вида. Главный принцип монистической позиции — принцип строгого (абсолютного) материализма, согласно которому во Вселенной происходят только физ. явления. Тогда, согласно материалистическому монизму, психич. процессы есть не что иное, как физ. явления, порождаемые в теле (within the body), и потому их можно непосредственно наблюдать, опираясь на совр. научные технологии.

Современная оценка проблемы разума

При рассмотрении вопроса о локализации психич. процессов или, проще говоря, при определении места возникновения образов и мыслей в границах тела объективность требует от нас избегать предрасполагающих тенденций и считать любую телесную систему возможным кандидатом на обслуживание некой когнитивной функции, по крайней мере до тех пор, пока эмпирически не установлено обратное. Однако реакции этих систем зачастую бывают столь тонкими, что их стали называть скрытыми (в противоположность открытым). Скрытые реакции — это такие телесные микропроцессы, к-рые невозможно наблюдать невооруженным глазом, и поэтому они должны быть усилены с помощью специального лабораторного оборудования, чтобы их можно было изучать так же, как это делается в случае исслед. мозговых волн или сердечной деятельности.

Когнитивные психофизиологи, специализирующиеся в области различных телесных систем и использующие высокочувствительные методы, к настоящему времени достигли серьезных успехов в измерении срытых реакций по всему телу на протяжении изучаемой когнитивной деятельности. Кроме того, было установлено, что эти события происходят в тесной временной близости друг к другу и оказываются систематически (часто — каузально) связанными. Отсюда напрашивается неизбежный вывод, что широко распространенные скрытые реакции в органах чувств, головном мозге, мышцах и автономной системе связаны между собой через сложные нейромышечные цепи, обладающие кибернетическими характеристиками (контуров обратной связи или следящих контуров).

Переход от механических к электронным методам

На рубеже XX столетия исследователи упорно пытались сконструировать «машину для чтения мыслей» из доступных в то время механизмов и приборов. С появлением электронной лампы эти грубые механические устройства и методы уступили дорогу чувствительной электронной технике, к-рая сыграла решающую роль в развитии К.п. Так, в 1921 г. появились примитивные электромиографы для регистрации электрических компонентов мышечной деятельности. Первая запись электроэнцефалограммы была сделана Гансом Бергером в 1929 г., эмпирически установившим, что головной мозг генерирует электрические сигналы (хотя на протяжении многих лет к полученным Бергером данным относились с изрядной долей скептицизма). Кожно-гальваническая реакция и др. меры деятельности автономной системы во время переживания эмоций начали применяться в конце XIX в. (и прежде всего Фере в 1888 г.); такие меры автономной активности играли важную роль на ранних этапах развития К. п., впрочем, они сохранили свое значение и в наши дни.

Лаборатория К. п. для изучения скрытых телесных актов электрофизиологическими методами имеет четыре существенных признака: а) использование датчиков, обычно в виде электродов, помещаемых поверх головного мозга и на поверхности кожи для обнаружения электрических компонентов нейронных, мышечных и гландулярных (железистых) эффектов; б) использование усилителей, к-рые усиливают амплитуду фиксируемых датчиками телесных сигналов; в) использование считывающих устройств, таких как катодные осциллографы или самописцы, к-рые наглядно отображают скрытые телесные сигналы; д) использование систем квантификации (или количественного представления данных), к-рые переводят эти сигналы в числовые значения.

Ряд наиболее часто измеряемых психофизиологических эффектов систематизирован в табл. 1. Основная демаркационная линия проходит между реакциями мышечной и гландулярной систем и нейрофизиологическими процессами ЦНС.

Таблица 1. Скрытые психофизиологические эффекты у людей

I. Скрытые реакции (мышечные и гландулярные эффекты)

А. Скрытые речевые реакции: электромиографические показатели активности мышц языка, губ, подбородка, шеи, гортани и челюстей

Б. Скрытые соматические реакции: электромиографические показатели активности скелетной мускулатуры пальцев рук, плеча с предплечьем, ног и т. д.

В. Скрытые реакции глаз, регистрируемые преимущественно с помощью электроокулографии

Г. Скрытые реакции автономной системы

1. Показатели сердечно-сосудистой деятельности, такие как сердечный ритм, ЭКГ, пульсовые колебания объема конечности (чаще всего — пальца) и артериальное давление

2. Активность висцеральных мышц, главным образом кишечника, в том виде, как она отображается на электрогастрограмме

3. Кожно-электрические показатели, снимаемые с поверхности кожи (кожно-гальваническая реакция, электропроводимость кожи и т. д.)

II. Нейрофизиологические процессы

Электрическая активность головного мозга, регистрируемая посредством электроэнцефалографии с усреднением сигналов, которая дает картину усредненных вызванных потенциалов и контингентной отрицательной вариации

Первые два класса реакций в табл. 1, а именно реакции скелетных мышц в речевой и соматической областях, лучше всего измерять методом электромиографии, регистрируя электрические компоненты мышечной деятельности. Скрытая глазодвигательная активность, третья категория реакций в табл. 1, обычно регистрируется с помощью электроокулографии.

Последний класс реакций, отражающих работу автономной системы, подразделяется на ряд подклассов. К измеряемым чаще всего компонентам функционирования автономной системы относятся: а) параметры сердечной деятельности, измеряемые методом электрокардиографии; б) деятельность кишечного отдела желудочно-кишечного тракта, к-рая, при ее регистрации электрофизиологическим методом, отображается на электрогастрограмме; в) кожно-электрические параметры активности кожи, чаще всего — кожно-гальваническая реакция, измеряемая с помощью психогальванометра.

Другая основная категория в табл. 1 предназначена для электрических сигналов головного мозга. К ним относятся такие известные эффекты, как альфа-волны (высокоамплитудные циклические колебания) и бета-волны (имеющие меньшую амплитуду, но более высокую частоту, чем альфа-волны).

С появлением в лабораториях малых ЭВМ стало возможным усреднение мозговых волн для выявления внутренних сигналов, неразличимых в необработанных записях электрической активности мозга.

Прямое электрическое измерение психических процессов

В отдельных экспериментах установлено, что каждый из перечисленных в табл. 1 эффектов имеет место во время переживания когнитивных событий, хотя так и не была предпринята попытка провести «общий эксперимент» с одновременной регистрацией всех этих эффектов. И все же можно сказать: разнообразные ментальные события сходны в том, что все они состоят из скрытой активности, возникающей во всех отделах тела, включ. головной мозг. Уникальные менталистские термины для ментальных событий существуют в силу того, что переживание когнитивного опыта происходит в различных средовых условиях и при различных состояниях организма. Ночные сновидения, грезы и направленное рациональное мышление, напр., различаются между собой вследствие того, что в разной степени подвержены влиянию внешних (средовых) входных сигналов. В продолжение «мыслей во сне» или образов ночных сновидений большая часть средовой стимуляции физиологически «выключается», предположительно, на уровне ретикулярной активирующей системы. В результате психическая активность сновидения становится хаотической, т. к. больше не направляется внешней реальностью, или, как это сформулировал один психиатр, сновидение дает всем нам возможность ничем не рискуя впасть в безумие на короткий период времени. Сходные психич. процессы происходят в грезах, но они хотя бы частично подконтрольны влияниям внешней среды. Во время направленного решения задачи процессы рационального мышления почти полностью контролируются через многократное соотнесение с окружающей средой.

Галлюцинации — ложное восприятие несуществующих объектов, к-рые для больного носят характер реальных, действительно существующих, — сходны со сновидениями в том, что они контролируются внутренними стимулами, даже если они ошибочно приписываются действию внешних сил. Нейромышечные цепи, участвующие в порождении зрительных галлюцинаций, включают в себя затылочную долю головного мозга и глаза. Аналогично этому, слуховые галлюцинации предположительно вызываются в тех случаях, когда слуховые и лингвистические области мозга взаимодействуют с мышцами ушей и речевого аппарата. Напр., слуховые галлюцинации, по-видимому, вызываются, когда больной издает подпороговые звуки, как это видно на аудиограмме и электромиографической записи внутренней речи (рис. 3).

Рис. 3. Образец записи прибора-самописца, фиксирующей сообщение о галлюцинации

Двухсекундные интервалы до и после сообщения отмечены на оси событий вверху рисунка. Далее по порядку: пневмограмма, электромиограмма предплечья, электромиограмма подбородка, электромиограмма языка и фонограмма. Увеличение электромиографической активности в области подбородка и подпороговой вокализации (нижняя запись) совпадают по времени с переживанием галлюцинации

Слуховые компоненты ночных сновидений, по-видимому, производятся нейромышечными цепями, подобными тем, к-рые участвуют в порождении слуховых галлюцинаций. На рис. 4 показан образец записи быстрой, низкоамплитудной скрытой мышечной активности губ и подбородка во время сновидений, в которых сновидец разговаривал с другими персонажами сновидения. Эти скрытые речевые реакции не наблюдаются в периодах зрительных сновидений или сна без сновидений.

Рис. 4. Образцы сигналов во время разговорных сновидений

Сверху вниз: электромиограмма губ, электромиограмма подбородка, горизонтальное расположение глаз, электроэцефалограмма (лобные доли). Масштаб амплитуды для трех верхних записей - 50 мВ на деление шкалы; для электроэнцефалограммы -100 мВ на деление шкалы. Масштаб времени - 1 с на деление шкалы

Глухонемые, не владеющие устной речью, используют для общения дактильный («жестовый» или «ручной») язык. Поэтому у них локусом механизмов лингвистических реакций оказываются мышцы пальцев, а речевая мускулатура в мыслительных актах не задействуется. Вместо этого в процессе мышления они производят скрытые пальцевые реакции. Те же, кто достаточно хорошо владеет и устной и кинетической речью, обнаруживают во время решения мыслительных задач скрытые реакции мышц речевого аппарата и пальцев.

Технологические последствия

Как и все области научных исслед., К. п. имеет ряд практических приложений; наиболее важное из них связано с принципами саморегуляции. Когда чел. непрерывно сталкивается со стрессами повседневной жизни, рез-том этого зачастую становится нарушение функционирования организма. Первичная реакция тела на стресс квалифицируется как рефлекс испуга, важным компонентом к-рого является напряжение скелетной мускулатуры для нападения или бегства. Хронические состояния чрезмерного напряжения во всех отделах скелетной мускулатуры могут приводить к двум типам телесных дисфункций: а) психиатрическим затрудненностям, таким как тревожные состояния, фобии и депрессия; и б) психосоматическим расстройствам, таким как язвы, головные боли, спастическая толстая кишка и повышенное АД. Первым и, пожалуй, наиболее эффективным методом ослабления симптомов этих болезней напряжения является метод прогрессивной (мышечной) релаксации, предложенный Эдмундом Джекобсоном в 1908 г. и применяемый в различных модификациях до сих пор. При прогрессивной релаксации чел. расслабляет скелетную мышечную систему, что, в свою очередь, вызывает состояние уравновешенности и покоя во всех отделах центральной и автономной НС. Уже Джекобсон показал, что привычная релаксация может в силу этого смягчать многие из вышеупомянутых психиатрических и психосоматических расстройств. Однако вполне возможно, что профилактическое применение прогрессивной релаксации дает еще более благотворные результаты. Именно на этом основании Джекобсон пропагандировал идею всеобщего обучения детей в начальных классах контролировать свое напряжение.

Другим широко известным методом развития саморегуляции является метод биолог. обратной связи, при использовании к-рого внутренние процессы преобразуются с помощью специальной аппаратуры в доступные для широкого наблюдения сигналы. Общая стратегия этого метода состоит в том, чтобы осуществлять текущее слежение — а значит, и контроль — за внутренними эффектами, такими как мозговые волны, мышечные сигналы и кожно-электрические реакции, визуально наблюдая их на экране осциллографа или осуществляя их аудиоконтроль через внешние динамики. Биолог. обратная связь заключает в себе серьезную предпосылку для прогресса в понимании нами своего внутреннего мира, и многие проводящиеся в наше время исслед. вносят ценный вклад в эту важную область. Однако клиническое применение биолог. обратной связи сталкивается с определенными трудностями, такими как зависимость обучаемого от сигнала обратной связи. Поэтому даже если желаемые изменения поведения достигаются в условиях клиники, это отнюдь не означает, что они обязательно будут устойчивыми и распространяющимися на повседневную жизнь пациента. И все же революционные последствия применения биолог. обратной связи и прогрессивной релаксации состоят в том, что эти методы дают возможность изучать внутренний мир чел., в то время как классическая психология сосредоточилась на изучении наших отношений с внешней средой.

Еще одно приложение К. п. связано с пониманием читаемого текста и обучением чтению про себя. Представление о том, что произнесение слов про себя — или, используя специальную терминологию, скрытое речевое поведение — задерживает овладение навыками эффективного чтения, относится к области распространенных вымыслов. Популярные «курсы быстрого чтения», напр., стремятся повысить скорость чтения за счет исключения активности речевой мускулатуры. Нек-рые учителя пытались отвадить своих учеников проговаривать слова про себя в процессе чтения, заставляя их плотно сжимать губы или набирать полный рот шариков, прижимать язык карандашом и т. д. Однако такие усилия затормозить субвокализации оказываются бесплодными, ибо речевая мускулатура все равно реагирует во время чтения про себя, даже когда ее активность тормозится к.-л. из перечисленных выше способов. Эмпирическое обобщение заключается в том, что скрытое речевое поведение имеет место у всех читающих про себя и что оно необходимо для понимания читаемого текста. В действительности по мере увеличения скорости чтения уровень скрытого речевого поведения не снижается, а, наоборот, повышается. Если же речевые мышцы оказываются достаточно хорошо расслабленными на момент чтения с помощью прогрессивной релаксации, читатели не в состоянии понять смысл текста. Вывод для учителей: не следует препятствовать скрытому речевому поведению ребенка, т. к. ему совершенно необходимы субвокализации во время чтения. Фактически с течением времени у детей происходит естественное сокращение субвокализаций, но они продолжают существовать у всех взрослых, хотя и на очень редуцированном уровне.

Обнаружение лжи или, точнее, выявление обмана психофизиологическими методами широко применяется в разведке, расследовании преступлений и даже в качестве испытания при найме на службу. Для этих целей чаще всего используется полиграф, регистрирующий в основном параметры сердечно-сосудистой деятельности. К сожалению, традиционный полиграф, как и более совр. модификации детектора лжи — прибор для оценки психол. стресса и голосовой анализатор стресса, не обладают валидностью в той степени, чтобы можно было оправдать их нормативное использование. И все же в области К. п. есть подходы и методики для успешной разраб. систем обнаружения обмана, и нет сомнений, что такие системы будут созданы.

См. также Аутогенная тренировка, Когнитивная сложность, Обнаружение лжи, Нейролингвистика, Нейропсихология, Обучение релаксации

Ф. Мак-Гиган