Сознание (биологическое) – это свойство высокоорганизованной нервной системы, формирующей сложное адаптивное поведение организма во внешней среде. В момент же рождения организма единственное его поведение, организуемое нейронными структурами, определяется сложными безусловными рефлексами. Рассмотрим как эти рефлексы начинают трансформироваться в поведение организма, отождествляемое с наличием сознания.
Врожденные (безусловные) рефлексы – это наследие, доставшееся организму от его далеких предков в результате их эволюции. Они закладываются в первые недели беременности, в период внутриутробного развития и проявляются в первые часы, дни или недели после рождения. Все врожденные рефлексы считаются безусловными, то есть возникают помимо воли индивида и не поддаются осознанному контролю. По сути же это непроизвольные реакции нервной системы на раздражение, возникающее либо внутри самого организма, либо снаружи. Сложные врождённые рефлексы регулируются, прежде всего, средним мозгом, который развивается в первую очередь. Когда же начинает развиваться кора головного мозга, то она берет под свой контроль основную часть нервной деятельности. Как только это происходит, сложные врожденные рефлексы уступают место условным.
Формирование нервной системы у организма начинается в утробе матери. Первыми созревают те её структуры, которые должны подготовить плод к рождению и жизни вне организма матери. Прежде всего это сеть нейронов, обеспечивающих поддержание постоянства внутренней среды, регуляцию обменных процессов, формирование важнейших рефлексов — сосания, дыхания, глотания. Рано созревают также нейроны вестибулярных ядер. Начиная с конца эмбриогенеза и продолжая в послеродовом периоде, происходит созревание нейронных сетей, которые организуют и координируют эмоции и мотивации (пищевую, питьевую и прочие).
Большая часть нервной системы – центральная нервная система (ЦНС), которая будет обладать свойством сознания, формируется в пространстве черепной коробки. К моменту рождения организма это пространство заполнено глиальными клетками, в большинстве не имеющими определённой специализации, и не полностью сформировавшимися нейронами, за исключением незначительного количество нейронных структур, отвечающих за сложные безусловные рефлексы. Кроме этих структур в ЦНС нет никаких иных нейронных структур, генетически заданных синаптическими связями. После рождения организма нейроны, очень быстро начинают развиваться в полноценные нейроны: у них отрастают аксоны с синапсами, развиваются дендриты, дендритные шипы. То есть ЦНС с момента рождения организма всё в большей степени становится функциональной. Причём, более быстрое приобретение функциональности нейронов будет происходить вблизи уже функционирующих нервных путей, а также от рецепторов, захватывая всё более новые области.
Известно 3 режима работы нейронов: возбуждение нейрона при получении им сигналов от соседних нейронов; торможение нейрона при получении им сигналов от соседних нейронов; самопроизвольная выдача сигнала без его получения от других нейронов. Режимы работы нейронов определяются нейромодуляторами, которые поставляют глиальные клетки в околосинаптическое пространство нейрона. Так как глиальные клетки вначале слабо специализированы, то распределение 3 видов нейронов в черепной коробке будет не систематизировано. Часть нейронов будет самопроизвольно выдавать сигналы, и эти сигналы могут передаваться соседним нейронам, то есть вновь возникшие нейроны будут создавать не обученную разреженную сеть возбуждённых нейронов. Часть нейронов будет получать сигналы от рецепторов, например, от рецепторов глаза. Эти нейроны будут получать информацию о зрительных объектах. От этих нейронов также возникнет не обученная сеть возбуждённых нейронов, которая однако может содержать некую информацию от зрительных рецепторов. Таким образом, на основе возникших нейронов будет появляться множество не обученных разреженных возбуждённых сетей, причём некоторые из них могут содержать определённую информацию. Эти возникшие возбуждённые сети могут служить основой для формирования в ЦНС упорядоченных путей распространения сигналов, выполняющих вполне определённые задачи. Рассмотрим как происходит настройка первоначально не упорядоченной сети.
Настройка начинается от сложных безусловных рефлексов. Все нервные пути безусловных рефлексов начинаются от рецепторов и заканчиваются на исполнительных органах. Этот путь называется рефлекторной дугой. В настоящее время установлено существование у младенца человека 15 главных сложных безусловных рефлекса. Большинство соответствующих им рефлекторных дуг проходит через пространство черепной коробки.
Мы ограничим наше рассмотрение развития ЦНС с нервной дуги, формирующей сосательный рефлекс. Аналогичные процессы могут происходить и вокруг других существующих нервных путей, проходящих через черепную коробку. Итак, начинается этот безусловный рефлекторный путь от тактильных рецепторов около и внутри рта новорождённого, проходит через черепную коробку и оканчивается на нервах, управляющих мышцами шеи, рта, глотки, рук, которые обеспечивают процесс поиска соска, а затем высасывания молока из соска матери. Кроме того, к началу этой рефлекторной дуги поступают сигналы от желудка и от вкусовых рецепторов языка. Если желудок полон, то эта рефлекторная дуга в своём начале будет тормозиться сигналом от желудка. Если вкусовые рецепторы языка будут ощущать непривычный вкус, они также будут тормозить сосательный рефлекс. Начальные нейроны, посылающие сигнала от рецепторов около и внутри рта в нервный путь по рефлекторной дуге, мы будем называть стимулами. По цепочке нейронов (вставочные нейроны) рефлекторной дуги эти сигналы поступают к нейронам, которые управляют мышцами. Эти последние нейроны мы назовём реакциями. Окружающие работающие нервные пути глиальные клетки будущей ЦНС уже имеют специализацию, так как они должны обеспечивать функционирование нейронов рефлекторной дуги. В конце рефлекторной дуги существуют глиальные клетки, которые оценивают результат деятельности этой дуги, то есть, если сигнал дошёл до них и от рецепторов языка поступит сигнал о попадании молока в рот младенца, то они начинают выделять определённые гормоны (в данном случае гормоны удовольствия), которые, попадая в кровь, доходят до всех глиальных клеток будущей ЦНС. Теперь пусть нейронный путь существующей рефлекторной дуги безусловного рефлекса начнёт окружаться облаком новых нейронов, способных объединяться в сети. Эти нейроны могут под управлением окружающих их глиальных клеток синаптически связываться с нейронами рефлекторной дуги.
Как указано выше, сигналы, возбуждающие возникающую нервную сеть, могут поступать от зрительных рецепторов. Причём карта возбуждений нейронов этой сети будет зависеть от зрительного образа. Возбуждённые от зрительных рецепторов нейроны на каких-то участках своей сети могут оказаться вблизи нейронов рефлекторной дуги сосания. Это зафиксируют глиальные клетки. То есть в этих местах к глиальным клеткам будут поступать одновременно сигналы от двух сетей (в виде накапливаемых ими в двойном количестве нейромедиаторов). Когда сигнал по рефлекторной дуге достигнет рта, глиальные клетки в этом месте выделят специальные гормоны удовольствия. Эти гормоны распределятся в черепной коробке, и какое-то их количество осядет в глиальных клетках, которые зафиксировали близкий подход зрительного канала нервных клеток к рефлекторной дуге (в виде двойного количества нейромедиатора). Это вызовет некоторую незначительную перестройку возбуждённых нейронов двух разных сетей – начало установления синаптических связей между клетками. Если такое совпадение произойдёт несколько раз, то в конце концов между нейронами двух сетей установится прочная синаптическая связь. Таким образом, появится новый стимул для рефлекторной дуги: она начнёт получать сигнал от зрительного нерва. То есть рефлекс сосания теперь будет появляться не только от прикосновения соска к его рту, но и от появления образа соска, так как в момент сосания ребёнок видит только сосок. Вместо безусловного рефлекса формируется условный рефлекс на вид соска. Таким образом, первое что увидит младенец – это сосок. Дальше процесс лавинообразно продолжается. Ребёнок начинает пробовать на вкус разные предметы похожие на сосок, вследствие появления нового условного рефлекса. Это может привести к появлению следующих рефлексов: положительных на одни предметы, если рецепторы языка почувствуют приятный вкус предмета, отрицательных – в противоположном случае. То есть количество условных рефлексов будет стремительно нарастать. Будут подключаться новые рецепторы – слуховые, обонятельные и т. д. Таким образом, один только безусловный рефлекс сосания может породить массу других условных рефлексов. А в черепной коробке младенца ребёнка проходит несколько рефлекторных дуг. И каждая из них вызывает появление массы других условных рефлексов. То есть ЦНС интенсивно развивается за счет трансформации безусловных рефлексов в условные. Объединяясь, условные рефлексы создают поведение человека.
Выше мы указали на роль гормонов в формировании связей между нейронами разных сетей. Все гормоны, которые принимают участие в формировании условных рефлексов, можно поделить на две группы: гормоны удовольствия и гормоны страха. Первые гормоны вызывают появление условных рефлексов, если реакция улучшала состояние организма. Вторые же гормоны позволяют запомнить ситуации опасные для организма.
Таким образом, общим свойством всех безусловных рефлексов является то, что они могут служить основой для образования приобретенных, или условных, рефлексов. Одни из безусловных рефлексов, например, оборонительный, приводят к образованию условных реакций очень быстро, часто уже после одного сочетания какого-либо внешнего раздражителя с болевым подкреплением. Способность других безусловных рефлексов, например, мигательного или коленного, образовывать временные связи с внешним раздражителем, не связанным с безусловным рефлексом, выражена в меньшей степени. Поэтому для выработки условного рефлекса в этом случае требуется неоднократное совпадение этого раздражителя с другим, вызывающим безусловный рефлекс.
Следует также учитывать, что скорость выработки условных рефлексов находится в прямой зависимости от силы его раздражителя.
Выработка организмом массы условных рефлексов на основе безусловных является первым этапом в развитии его сознания.
В начале пути
8 минут
19 сентября