53. Периодичность сверхмедленных мозговых потенциалов в ее связях с характером психической деятельности. Н. А. Аладжалова (On the Periodicity of Infraslow Brain Potentials as Related to the Nature of Mental Activity. N. A. Aladjalova)

53. Периодичность сверхмедленных мозговых потенциалов в ее связях с характером психической деятельности. Н. А. Аладжалова

Институт неврологии АМН СССР и Институт психологии АН СССР, Москва

Периодичность в спонтанной смене осознаваемых и неосознаваемых процессов является одной из важных проблем динамической организации психики человека. Осознаваемые или неосознаваемые процессы могут получать доминирующее значение в том или ином психическом состоянии, но при рассмотрении психической активности на протяжении более или менее длительных интервалов времени выявляется, что нет состояний, характеризующихся только осознаваемой психической активностью, - в их структуре всегда в той или иной форме присутствует бессознательное.

Для дальнейшего развития проблемы соотношения осознаваемых и неосознаваемых процессов важно найти возможность количественной оценки их динамики, выявить закономерности развертывания этих процессов во времени, изучить особенности их взаимоотношений. Такое изучение может быть построено на результатах анализа деятельности путем выявления ее внутренней упорядоченности, не зависящей от ее осознаваемой организации [1].

Целый ряд психических явлений имеет периодическое течение. Так, периодически меняются пороги восприятия [9], периодически изменяется ощущение монотонности работы [13], в процессе мышления логические связи периодически сменяются случайными комбинациями [10]. Особый интерес представляют данные по периодичности колебаний внимания. Предполагается, что концентрация внимания может служить мерой "уровня сознания" [22]. Высказаны предположения [18], что внимание поочередно распределяется между внешними и внутренними стимулами, причем обращение внимания вовне тем больше, чем более информативен стимул. Обращение к внутренним стимулам при этом ослабевает [19].

Задачей настоящего исследования являлось выяснение некоторых закономерностей в периодическом протекании психических явлений; при этом заранее предполагалась некая общность природы периодичности в разных психических процессах. Ниже приведены результаты опытов по иоследовнию периодичности смены как психических процессов в разных условиях деятельности, так и физиологических явлений, имеющих периодику того же порядка и проявляющихся в изменении мозговых сверхмедленных биоэлектрических потенциалов [2; 3; 17].

Вначале остановимся на экспериментах, в которых прослеживались периодически повторяющиеся сдвиги в состоянии сознания. Монотонность является тем фоном, на котором смена осознаваемого процесса неосознаваемым выступает особенно четко. Мы изучали изменения, возникающие в процессе прослушивания испытуемым безразличного текста, монотонно произносимого в течение одного-двух часов.

Через некоторое время после начала прослушивания испытуемый незаметно для себя отвлекается от текста, затем спохватывается и снова продолжает слушать. Сам момент отключения от текста испытуемый не замечает, но он может сообщить о том моменте, когда вновь стал слушать текст. При этом он может даже вспомнить те посторонние мысли (не относящиеся к тексту), которые им владели в момент осознания наступившего отключения.

Переход от осознаваемого психического процесса (слушание текста) к неосознаваемому (неконтролируемое переключение на "свободный" мыслительный процесс) происходит внезапно, скачком. Возврат же к осознаваемой деятельности происходит плавно, через фазу небольших колебаний. Содержанием мыслей испытуемого в периоде отвлечения зачастую было то, что находилось в более или менее близкой ассоциации с текстом; то, что относилось к вопросам, волновавшим испытуемого в последнее время; иногда то, что не имело к тексту явного отношения и одновременно не имело эмоциональной окраски.

Процесс переключения от осознаваемого психического процесса к неосознаваемому происходит периодически, однако эти периоды (время от одного отключения до следующего) изменчивы, определяясь многими причинами. Здесь сказывается степень концентрированности внимания, зависящая от интереса к тексту, от эмоционального состояния испытуемого, от его утомленности и др. факторов. При высоком интересе к тексту и при мобилизованности внимания периодичность стирается. И тем не менее, оказывается возможным установить существование периодов трех классов порядка: 2-5 мин., 7-12 мин и 15-20 мин.

Такая же периодика проявляется в колебаниях работоспособности при монотонных условиях, при автоматическом выполнении умственных операций, в изменениях времени реакций на сигналы при длительном прослеживании за объектом. Одновременно аналогичную периодичность и те же классы периодов можно наблюдать в сверхмедленной электрической активности мозга, например при переходах от бодрствования ко сну [7] и из бодрствования в гипнотическое состояние [5].

В колебаниях электрических мозговых потенциалов можно выявить и отчетливую внутрисуточную периодику. Так, например, постоянный потенциал определенных образований мозга колеблется с периодами в 6 часов, 3 часа, полтора часа, несколько минут [4]. Многоминутные колебания обнаруживаются также в изменении движений глаз, а ночью - в чередовании циклов сна.

В условиях информационного обеднения среды бодрствование периодически, через интервал порядка 20 мин. [21], сменяется сонливостью и, одновременно, то в одной области мозга, то в другой появляются сверхмедленные колебания потенциалов с двадцатиминутным периодом.

Все эти факты, а также многие другие, заставляют думать о существовании некой общей закономерности, проявляющейся в динамике самых различных форм психической и физиологической деятельности. Такое понимание не предполагает, конечно, идентичности сопоставляемых психофизиологических феноменов, а только ставит вопрос о причинах сходства динамики, временного течения процессов, очень разных по своей организации и функции: не является ли физиологическая ритмика своеобразной основой ритмов психической деятельности и не оказывается ли подстраивание к физиологической ритмике условием оптимального протекания психической функции?

Для того, чтобы проверить эти предположения, нами была произведена регистрация сверхмедленных колебаний потенциалов с кон-векситальной поверхности головы человека по уже известной методике [5; 6]. Результаты обрабатывали по записям путем измерения периодов потенциалов. Часть результатов была записана на магнитной пленке и после преобразования типа "аналог-код" была подвергнута машинному анализу с определением автокорреляционной функции. Автокорреляционный анализ выявил те же классы периодов, что и визуальный, однако указал на их присутствие в большем числе случаев.

Анализ спектров сверхмедленных колебаний потенциалов, зарегистрированных у 200 с лишним испытуемых с четырех-шести областей конвекситальной поверхности головы, показал преобладание колебаний с периодом, равным 7-10 сек., амплитудой 0,1-0,2мв (секундные колебания). Кроме того, при разных функциональных состояниях были выявлены волны с периодом в 12-20 сек. и в несколько минут (многоминутные колебания). В разных зонах мозга эти спектры были идентичны [6], однако одномоментно в разных зонах могли быть представленными разные частоты, причем эта картина распределения частот сверхмедленных потенциалов была не постоянной, а непрерывно менялась.

Одноминутные и многоминутные колебания потенциалов в процессе психической деятельности были зарегистрированы Н. П. Бехтеревой и сотр. [8; 14] при записи с глубоких структур мозга человека, что говорит о значительной, во всяком случае, распространенности этой формы биоэлектрической активности.

В состоянии психологического комфорта многоминутные колебания, потенциалов выражены слабо, а иногда и вообще отсутствуют на записях. Однако, как это видно из описываемых ниже экспериментов, продолжительная умственная деятельность самого разного характера приводит к выявлению колебаний потенциалов с периодами 2-5 мин., 7-12 мин. и около 20 мин. Появление ритмов этих классов оказывается связанным во времени с появлением аналогичной ритмики в показателях деятельности. Эти интересные корреляции были уловлены в нескольких сериях опытов.

Первая серия экспериментов - следовые колебательные явления после прекращения деятельности и при воспоминании. После окончания напряженной умственной деятельности наступает мышечная релаксация (испытуемого просили расслабиться) и релаксация внимания. Последняя, по-видимому, благоприятна для проявления воспоминаний [23]. Состояние на этапе релаксации было исследовано путем регистрации сверхмедленных потенциалов с нескольких областей конвекситальной поверхности головы. Были выявлены при этом колебания с периодами от 2-х до 7-ми минут.

Затем испытуемые выполняли легкий (по Крепелину) или более напряженный (перемножение двухзначных чисел) счет в уме. После счета в уме нарастало, по сравнению со спокойным бодрствованием, появление многоминутных волн. При легком и кратковременном счете многоминутные волны видны в следовое время, при трудном и длительном счете они появляются уже во время самого процесса счета. В то время, как при спокойном бодрствовании многоминутные колебания потенциалов встречаются реже чем в 25% случаев, после pаботы они были обнаружены в 80% случаев. Многоминутные колебания потенциалов появлялись в разных отведениях не одновременно, но равновероятно, после второго задания они появились в большом количестве отведений и имели большую амплитуду (до 1,5 мв).

Основным в результатах этой серии экспериментов было то, что многоминутные колебания потенциалов возникали, когда напряженная, требующая мобилизации внимания умственная деятельность была уже прекращена. К концу трудного счета испытуемый начинал ошибаться и сбиваться - в это время и обнаруживались многоминутые колебания потенциалов. Можно по некоторым косвенным признакам думать, что колебательный статус после умственной деятельности отражает в какой-то степени усиление периодичности в смене осознаваемых и неосознаваемых психических процессов.

Вторая серия - колебания произвольного внимания и их корреляция с колебаниями сверхмедленных многоминутных потенциалов (исследование выполнено совместно с Е. Д. Хомской и Т. В. Слотинцевой).

При длительном выполнении, в течение 30-40 мин., корректурного теста Бурдона произвольное внимание начинает колебаться, и это отражается на изменении продуктивности работы испытуемого. По данным, полученным у 47 испытуемых в первые 10-15 минут выполнения теста, продуктивность улучшается и до какой-то степени стабилизируется. Однако в дальнейшем появляются колебания продуктивности с периодом 2-5 мин. (были зарегистрированы 45 раз), 4-6 мин. (37 раз) и около 7-12 мин. (9 раз). Амплитуда колебаний, оцениваемая по числу отмеченных знаков в тексте, была меньшей для колебаний с меньшим периодом.

Через 15-20 мин. после начала деятельности в картине сверхмедленных колебаний потенциалов мозга (84 регистрации) начинали выделяться колебания с периодами 2-3 мин. (23 случая), 4-6 мин. (15 случаев) и 7-12 мин. (6 случаев). По прекращении деятельности многоминутные волны сохранялись еще в течение 20-60 мин.

Таким образом, многоминутые колебания возникали более или менее одновременно как в изменениях произвольного внимания, так и в сверхмедленных потенциалах мозга, причем эта ритмика сохранялась и после прекращения деятельности.

Третья серия - автоматизация умственных действий (выполненная совместно с В. М. Русаловым и Н. А. Леоновой).

При многократном решении однотипных логико-математических задач у части испытуемых (25 человек из 40) быстро вырабатывается некий способ решения, не требующий в дальнейшем обдумывания. В этих случаях по мере повторения серии одних и тех же задач (24 задачи в серии) время решения всех задач серии укорачивается с 7- 12 мин. до 2-3, и этот двух-трехминутный ритм становится в дальнейшей деятельности устойчивым. В сверхмедленной активности мозга также появляются 2-3-минутные волны: они были зарегистрированы в 45 случаях (из 81-го возможного). По мере поддержания автоматизированного плана деятельности совпадение периодов протекания психического и биоэлектрического процессов становится все более рельефным. Если в конце предъявить задачу другого типа решения, то одновремено разрушаются как ритм в деятельности, так и ритм в биоэлектрической активности.

Эти опыты показали отчетливую связь двух ритмов - ритма автоматизма в деятельности и ритма в биопотенциалах.

Четвертая серия - колебательный "паттерн" мозговой активности при деятельности с преобладанием "интуитивного" аспекта.

Испытуемым в течение 20-30 мин. показывали портреты и просили их дать оценку характера лица, изображенного на портрете, по "общему впечатлению", производимому портретом. Выполнение теста не требовало умственного напряжения, однако, несмотря на это, одновременная регистрация сверхмедленных мозговых потенциалов показала резкие изменения в динамике последних. Быстрое, производимое "без размышлений", определение характера лица (добрый, глупый, злой и т. п.) сопровождалось появлением и усилением многоминутных волн мозговых потенциалов с периодами 2-5 мин. и 7-12 мин. Интенсивность этих волновых процессов оказывалась выше у тех испытуемых, у которых и в условиях спокойного бодрствования наблюдалась слабо выраженная тенденция к проявлению аналогичного "паттерна".

Таким образом, на основании исследований сверхмедленных колебаний потенциалов мозга человека мы убедились в том, что много-минутный колебательный процесс, соизмеримый по временному параметру с колебаниями психических функций, возникает: 1) в условиях обеднения информационного взаимодействия с внешней средой; 2) после умственного напряжения и релаксации внимания и при переходах к автоматизации умственных операций; 3) в условиях длительной монотонной деятельности; 4) в психических состояниях, которым свойственно выраженное чередование осознаваемых и неосознаваемых процессов. Напомним, что на основании наших предыдущих исследований было установлено, что многомипутый колебательный процесс становится особенно выраженным при переходах от одного состояния сознания к другому (например, от релаксации к гипнотическому сну [5]).

Обобщая все эти данные, важно подчеркнуть два момента: во-первых, то, что сверхмедленные ритмы биоэлектрической активности не обязательно должны проявляться именно в тех областях мозга, с которых происходит регистрация, поэтому они могут отсутствовать в некоторых записях, и, во-вторых, то, что сверхмедленные волны, возникшие в периоде психической активности, сохраняются некоторое время и после ее окончания.

Это последнее обстоятельство свидетельствует против существования прямой связи между психическими и биоэлектрическими ритмами. Б. Ф. Ломов [11] считает, что сопоставление целостных психических и более элементарных нейрофизиологических феноменов должно происходить через анализ общемозговых, интегрирующих, системных процессов. Сверхмедленные колебания потенциалов мозга отражают более глобальные (по сравнению с ЭЭГ) процессы, объединяющие активность элементарных нейронных структур в укрупненную динамическую организацию. Они представляют более высокую ступень интеграции и возможно именно поэтому легче выявляют свою связь с психической деятельностью. При этом надо, конечно, помнить, что ни одно из образований мозга само по себе не обеспечивает регулярного колебательного процесса, проявляющегося в динамике психических функций. С точки зрения представлений А. Р. Лурия [12] о "функциональных системах", даже самые элементарные психические процессы обеспечиваются динамически подвижным, а не жестко детерминированным взаимодействием мозговых структур. Сверхмедленный ритм в том или ином образовании мозга является лишь звеном в глобальной координации взаимодействия этих образований.

Во всех описанных выше экспериментах у испытуемых доминировали осознаваемые психические процессы, однако "уровень осознавания" был различным [16]: наиболее высоким в процессе умственного счета, претерпевавшим периодические колебания в процессе монотонной деятельности и снижавшимся при переходе к автоматизации умственных операций, а также к активности "интуитивного" типа. При анализе результатов опытов был выявлен факт усиления периодичности либо в психической деятельности, либо в сверхмедленных потенциалах, либо одновременно в том и в другом по мере нарастания в структуре психологических феноменов неосознаваемого по сравнению с осознаваемым. Например, периодичность в деятельности при устном счете не была выражена, при монотонной же деятельности, способствующей отключению внимания, появились четкие периодические колебания и потенциалов и продуктивности. Однако было бы, конечно, весьма рискованно все случаи усиления колебательных процессов обязательно относить к повышению роли неосознаваемых процессов. Весьма вероятно, например, что при некоторых формах патологии интенсивность колебаний отражает не столько характер, тип регуляции, сколько степень ухода регулируемой системы в сторону аварийного разрегулирования. В других случаях, возможно, колебания отражают механизм обеспечения достаточного уровня внимания при продолжительной, однообразной работе, которая приводит к ареактивности активизирующей системы мозга. Субъекты с низким уровнем ретикулярной активации испытывают большую потребность в смене раздражителей [20]. Возможно, что колебательный процесс играет в данном случае роль имитатора такой смены.

Основной вывод нашей работы заключается в том, что смена осознаваемых и неосознаваемых процессов происходит, во всяком случае, в рамках определенной и закономерной ритмики. Мы высказываем также предположение, что биологический ритм, как выражение весьма общего закона природы, не может не проявляться и в психических процессах, будучи, по-видимому, одной из весьма важных форм связи последних с активностью лежащего в их основе физиологического субстрата.

53. On the Periodicity of Infraslow Brain Potentials as Related to the Nature of Mental Activity. N. A. Aladjalova

Institute of Psychology, USSR Academy of Sciences and Institute of Neurology, USSR Academy of Medical Sciences, Moscow

Summary

The change of conscious mental processes to unconscious ones is usually observed under conditions of monotonousness and occurs periodically. The periodicity is manifested both in the mental activity dynamics and the infraslow oscillations of the brain potentials. In both phenomena three classes of periods areobserved: 2-5 min., 7-12 min., and about 12 min. The periodicity was recorded in five series of experiments: 1) in transitions from the conscious perception of a text to an unconscious switchoff; 2) under reduced informational interaction with the environment; 3) after prolonged mental tension under conditions of relaxed attention; 4) in the course of the evolvement of mental automatism; 5) during activity, with the intuitive aspect predominating. The fluctuations may reflect the operation of mechanisms directed at sustaining the attention in the absence of factors of novelty.

Литература

1. Маркс К., Энгельс Ф., Из ранних произведений, М., 195G.

2. Аладжалова Н. А., Сверхмедленные ритмические изменения электрического потенциала головного мозга. Биофизика, 1956, 1, 2, 127.

3. Аладжалова И. А., Медленные электрические процессы в головном мозге, М., 1962.

4. Аладжалова Н. А., Многоминутная периодичность в биоэлектрических явлениях мозга человека, проходящая сквозь все циклы сна. Тезисы Всесоюзного симпозиума "Саморегуляция процессов сна", Ленинград, 1974, 3.

5. Аладжалова Н. А., Каменецкий С. Л., Сверхмедленные колебания потенциала головного мозга человека при переходе от бодрствования в гипнотическое состояние. Вопросы психологии, 1974, I, 94.

6. Аладжалова Н. А., Кольцова А. В., Каштоянц О. X., Частотный спектр сверхмедленных ритмических колебаний потенциала в мозге человека, Докл. Акад. наук СССР, 1973, 209, 3, 252.

7. Аладжалова Н. А., Кольцова А. В., Каштоянц О. Х., Микаэлян М. X., Сверхмедленные колебания ритмических потенциалов мозга человека во сне. В кн.: Функциональные состояния мозга, М., 1975, 62.

8. Бехтерева Н. П., Бондарчук А. Н., Смирнов В. Н., Трохачев А. И., Физиология и патофизиология глубоких структур мозга человека. Л., 1967.

9. Добрынин Н. Ф., Колебания внимания, М., 1928.

10. Зейгарник Б. В., Патология мышления, М., 1962.

11. Ломов Б. Ф., О системном подходе в психологии. Вопросы психологии, 1975, 2, 31.

12. Лурия А. Р., Мозг человека и психические процессы, М., 1970.

13. Рождественская В. И., Левочкина И. А., Функциональные состояния при монотонной работе и сила нервной системы. В кн.: Проблемы дифференциальной психофизиологии, М., 1972, 5, 11.

14. Смирнов В. М., Сперанский М. М., Медленные биоэлектрические процессы коры и глубоких структур мозга человека и эмоциональное поведение, Вопросы психологии, 1972, 3.

15. Хомская Е. Д., Мозг и активация, М., 1972.

16. Шорохова Е. В., В кн.: Теоретические проблемы психологии личности, М., 1974, 3.

17. Aladjalova, N. A., Slow electrical processes in the brain. Progress in Brain Research, 7, Elsevier, Amsterdam, London, N. Y., 1964.

18. Antrobus, J. S., Information theory and stimulus-independent thought. Brit. J. Psychol., 59, 423, 1968.

19. Filler, M. S., Giambra, L. N., Daydreaming as a function of cueing and task difficulty. Percept, and Mot. Skills, 37, № 2, 503, 1973.

20. Farley, F. H., Measuring the stimulation-seeking motive by global self-rating. Percept. and Mot. Skills, 39, № 1, Part 1, 101, 1974.

21. Kripke, An ultradian biologic rhythm associated with perceptual deprivation and REM sleep. Psychosomatic Med., 34, 3, 221, 1972.

22. Lindsley, D. В., Attention, consciousness, sleep and wakefulness. In: Handbook of Physiology, 1960, v. 3, p. 1553.

23. McKim, R. H., Related attention, J. Creat. Behav., 8, № 4, 265, 1974.