<<
>>

4. Электрическая активность мозга

Рассмотрим еще один пример, который показывает, насколько адекватными оказываются концепции синергетики при исследовании мозга, и в то же время «подберемся поближе» к самому мозгу Речь идет об анализе ЭЭГ, т.

е. электроэнцефалограмм. При проведении экспериментов на черепе испытуемого крепятся электроды, замеряющие электрическое напряжение (рис. 4.1).

I

Рис. 4.1. Схема (вид сверху) закрепления электродов на черепе испытуемого

Показания каждого электрода отображаются в виде кривой, выражающей зависимость изменения напряжения от времени; эти кривые выводятся на экран. Врачи и исследователи давно обнаружили, что целесообразно записывать не просто точную микроструктуру этих кривых, а отфильтровывать так называемые частотные диапазоны. Это означает, что кривые

определенным образом сглаживаются. В зависимости от способа сглаживания (т. е. частотной фильтрации) различают определенные волны, о которых и пойдет речь в нашем анализе экспериментальных данных, полученных Дитрихом Леманом (Цюрих, Швейцария).

Каждому участку (с закрепленным на нем электродом) головы испытуемого соответствует определенный квадрат на схеме, выводимой на экран, где и отображаются все изменения альфа-волн, излучаемых мозгом во время эксперимента. Глядя на схему (рис. 4.2), мы можем получить представление об этих изменениях. По вертикали нанесены значения напряжения, а по горизонтали — временные интервалы. Представленные графики несколько абстрактны и не дают наглядного представления о стоящих за ними процессах. Однако используя их, мы можем реконструировать общую картину распределения напряжений, возникающих в мозге в каждый момент времени (рис. 4.3). На рисунке показаны бегущие волны электрической активности, которые, однако, способны совершать в направлении своего распространения нерегулярные колебания и отчасти стоять на месте. То есть наблюдается постоянное движение в обе стороны таких волн.

] Г -

I I.

кАыУ! У|1

.. ^.... 1 1

1.0 2.0 3.0 4.0/ 1.0 2.0 3.0 -1.0/

Рис. 4.2. Каждому из электродов (схема 4.1) соответствует серия, изображенная в со-ответствующих квадратах

1.0 2.0 :<.0 1.0

/

Гг

Рис. 4.3. Реконструкция пространственно-временных структур, представленных на рис. 4.2

Так каким же образом синергетика вносит порядок в этот хаос? Для начала выскажем одну довольно-таки смелую гипотезу. Анализируемые ЭЭГ были сняты Дитрихом Леманом с испытуемых, находившихся в состоянии полного покоя с закрытыми глазами, но не спящих. Наше предположение заключается в следующем: «система» мозга, находящегося в подобном неустойчивом состоянии (соответствующем точке неустойчивого равновесия), способна очень быстро и спонтанно начать действовать, изменяя свое состояние. А синергетика как раз и занимается изучением подобных процессов в сложных системах.

Возникают определенные кластеры активности, очень схожие с ана-логичными структурами в гидродинамике, причем каждая такая структура выстраивается из очень небольшого количества основных элементарных структур. Отсюда можно сделать вывод, что волны сложной природы, излучаемые мозгом, также могут быть построены на основе немногих первоэлементов. Эту гипотезу мы даже смогли впоследствии частично подтвердить — как на примере так называемых альфа-волн (положенных в основу настоящего рассмотрения), так и на примере эпилептических припадков.

Каждая из элементарных структур управляется неким параметром порядка. Сочетание действий этих параметров и дает нам целостную картину

наблюдаемой сложной структуры. Какова же динамика параметров порядка? Неожиданное открытие в этой области было сделано Агнес Баблоянц (Брюссель).

Используя теорию хаоса для анализа эпилептических припадков, она обнаружила, что — говоря языком синергетики — в действии участвуют только три параметра порядка. Динамика этих трех параметров была изучена Рудольфом Фридрихом, Арнимом Фуксом и нами (Г.

X.), в результате чего было установлено, что в данном случае можно говорить о так называемом детерминированном хаосе, т. е. о детерминированных, начисто лишенных случайности процессах (такие процессы можно воспроизвести с помощью электронного компьютера).Альфа-волны же оказались крепким орешком: мы столкнулись с большими трудностями, пытаясь добиться от них того детерминизма, какой присущ компьютерным процессам. Многое указывало на то, что структура ритма волн совершенно случайна. Наблюдаемые нами колебания представляли собой, по сути дела, проявление процессов самоорганизации.

Почему именно мозг человека, находящегося в состоянии полного покоя, оказывается воплощением нестабильности? Разве не должно наше тело как раз в таком состоянии быть особенно «стабильным»? В последние годы мы много дискутировали на эту тему с физиологами Хансом-Петером Кёпхеном и Хольгером Шмид-Шёнбайном. Их исследования подтверждают, что именно в состоянии полного покоя испытуемых особым колебаниям подвержены такие величины, как кровяное давление, частота сердечных сокращений и частота дыхания. Для сохранения способности к быстрой адаптации система вынуждена пребывать в состоянии нестабильности. Так картина, представляющая человека в состоянии полного покоя, обретает совершенно новые краски не только для физиологов, но и для психологов. Только когда телу предложены специальные задачи, оно начинает реагировать на них определенным — «стабильным» — образом. Особенно яркое подтверждение это предположение находит в новых экспериментах американского физиолога Скотта Келсо. Келсо исследовал магнитное поле мозга и обнаружил, что — выражаясь в терминах синергетики — в процесс оказываются вовлечены особые, причем немногочисленные, «параметры порядка», или «моды», управляющие функциями мозга. Флуктуации при этом исчезают, сменяясь вполне однозначной картиной мозговой деятельности, которая воплощается в генерируемых мозгом магнитных полях.

Итак, мы выяснили, насколько применима синергетика в области психофизиологического эксперимента. Движения пальцев рук, электро- и маг- нитоэнцефалограммы являются наглядными и поддающимися измерению внешними проявлениями протекающих в мозге процессов. Однако мы должны обратить внимание и на другие, отличные от описанных, процессы, характеризующие деятельность нашего мозга. Речь идет о совершенно особом мире — мире человеческого восприятия, связанном, в первую очередь, с работой сознания, которую — несмотря на ее очевидность — очень сложно исследовать непосредственно. Именно этому направлению исследований и посвящена следующая глава, в которой будет показано, насколько тесно связаны между собой концепции синергетики и гештальтпсихологии.

<< | >>
Источник: Хакен Г., Хакен-Крелль М.. Тайны восприятия. — Москва: Институт компьютерных исследований, 2002, 272 стр.. 2002

Еще по теме 4. Электрическая активность мозга:

  1. I. 1. 2. Мозг и психика
  2. 4. Электрическая активность мозга
  3. Мониторинг электрической активности головного мозга
  4. Отек мозга. Концептуальные подходы к диагностике и лечению
  5. Приложение 2 Стратегия определения смерти мозга у младенцев и детей
  6. Клиническая картина смерти мозга
  7. 4. Электроэнцефалография при смерти мозга
  8. Параклинические тесты для подтверждения смерти мозга
  9. Состояние проблемы смерти мозга в разных странах мира
  10. Глава 7. Смерть мозга. Хроническое вегетативное состояние
  11. ФОРМИРОВАНИЕ МОЗГА В ОНТОГЕНЕЗЕ
  12. Глава 7 НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА МОЗГ
  13. Основные взаимодействия нейронов и их отражение в электрических потенциалах