Познавательные функции. 
Физиология высших психических функций

К познавательным (когнитивным) функциям относятся научение, память, мышление и речь. Эти функции позволяют познать объективные свойства окружающего мира с тем, чтобы использовать их для более совершенного поведения. Рассмотрим в связи с этим основные формы поведения — от самых простых до самых сложных.

Поведение.

Врожденные формы поведения. Это самые простые, древние, неизменяемые формы поведения. К ним относятся:

• — тропизмы — движения отдельных частей неподвижного в целом растения по отношению к раздражителю, например поворот подсолнуха к солнцу, и таксисы — движения свободно подвижных клеток по отношению к раздражителю, например хемотаксис микроорганизмов;
• — рефлексы — реакции на раздражители, опосредованные нервной системой, например захлопывание створок моллюска;
• — инстинкты — сложные неизменные последовательности рефлексов, основанные на принципе цепных рефлексов (гл. 4), например поведение пчел, муравьев и пр.

Приобретенные формы поведения Это эволюционно более поздние, пластичные формы поведения. Они позволили организмам более тонко приспосабливаться к сложной и изменчивой окружающей среде, приведя в конечном счете к развитию высших психических функций. Суть этих форм поведения сводится к научению — стойкому целесообразному изменению поведения.

Научение Формы научения в процессе эволюции усложнялись. Выделяют три вида научения (перечислены в порядке усложнения).

Реактивное научение, при котором вырабатываются новые реакции на раздражители. Это пассивная форма научения: для приобретения новых реакций живое существо не производит никаких действий над внешней средой.

Оперантное научение, при котором вырабатываются новые действия над окружающей средой.

Когнитивное научение, при котором живое существо научается вначале проводить действия над умственной моделью действительности, а затем переносить полученные результаты на реальную действительность.

Реактивное научение. Это самый простой вид научения. Основные формы реактивного научения:

• — привыкание и сенсибилизация;
• — импринтинг;
• — классическое обусловливание.

Привыкание и сенсибилизация. Эти простейшие формы научения имеются у самых примитивных животных, но сохраняются и у человека.

Привыкание (габитуация) — это уменьшение реакции при повторном действии незначимого раздражителя. Например, у моллюска при повторном раздражении мантии слабым раздражителем реакция втягивания мантии постепенно ослабевает; человек привыкает спокойно спать под шум автомобилей под окнами.

Сенсибилизация, напротив, — это усиление реакции при повторном действии значимого раздражителя. Например, у моллюска при повторном раздражении мантии сильным раздражителем реакция втягивания мантии постепенно усиливается; у человека, сильно испуганного громким звуком, на некоторое время усиливается реакция и на тихие звуки — «пуганая ворона куста боится» .

Импринтинг («запечатление») — это мгновенное научение, «научение с первого раза». Классический пример импринтинга — формирование привязанности гусят к первому увиденному после вылупления движущемуся объекту. В естественной среде обитания этим объектом бывает мать, и гусята сразу после вылупления начинают повсюду следовать за ней; биологическое значение этого феномена очевидно. Если же первым движущимся объектом оказывается экспериментатор или даже неодушевленной предмет (например, мячик), то гусята начинают следовать именно за ним.

Важная закономерность импринтинга заключается в том, что он формируется в строго определенные периоды жизни, называемые критическими периодами. В примере с гусятами критический период — это первые часы после рождения. Эта закономерность распространяется и на многие другие формы научения, сходные с импринтингом: например, канарейка может научиться петь только в том случае, если ее в определенный период жизни подсадить к взрослой поющей особи; у ребенка существует определенный критический период (до 5 лет) для формирования речи и т. п. К критическим периодам можно отнести и пубертатный период, когда формируются половое и социальное поведение. Эти сложнейшие формы поведения человека, разумеется, нельзя отнести к импринтингу, но они сходны с ним в том отношении, что первый опыт, полученный именно в критический период (например, первый половой опыт), может запечатлеться на всю жизнь, оказывая существенное влияние на дальнейшее поведение человека. Таким образом, критические периоды в широком смысле слова — это такие периоды, в которые особенно легко формируются и особенно прочно закрепляются определенные формы поведения.

Классическое обусловливание. Это формирование классических (павловских) условных рефлексов. Условные рефлексы отличаются от безусловных следующими основными особенностями.

Безусловные рефлексы - в основном врожденные, они возникают в ответ на действие раздражителя всегда, без каких-либо предварительных условий (отсюда — безусловные).

Условные рефлексы — новые, приобретенные; они вырабатываются при соблюдении определенных условий (отсюда — условные), главные из которых следующие:

• — для выработки условного рефлекса новый (условный) раздражитель должен сочетаться со старым (безусловным);
• — безусловный раздражитель должен иметь прямое биологическое значение — положительное, или подкрепляющее (например, предъявление пищи), или отрицательное (например, болезненный удар током), а условным может быть любой раздражитель;
• — условный раздражитель должен предшествовать безусловному (сначала лампочка, потом пища);
• — сочетание раздражителей должно несколько раз повторяться.

Типичный пример — выработка условнорефлекторного слюноотделения. Предъявление пищи — это безусловный раздражитель: у более или менее голодного животного или человека оно всегда вызывает слюноотделение. Если предъявление пищи несколько раз предварять включением лампочки, то через некоторое количество повторов в ответ на включение лампочки будет выделяться слюна.

Если безусловный раздражитель перестает подкрепляться, то условный рефлекс постепенно перестает проявляться. Например, если выработать условнорефлекторное слюноотделение на включение лампочки, а затем это включение перестать сопровождать предъявлением пищи, то через некоторое время вид лампочки перестанет вызывать слюноотделение. Это явление называется условным торможением (так как оно вырабатывается при определенном условии, а именно неподкреплении). При условном торможении связь между условным и безусловным раздражителем не стирается, а затормаживается. Например, если человек что-либо выучил, а потом полностью забыл, то для восстановления забытого ему не надо снова учиться: достаточно лишь однократного повторения материала. Существуют несколько видов условного торможения, но все они обладают главным общим свойством: возникают в ответ на неподкрепление.

Угасание — торможение условного рефлекса при прекращении подкрепления (в ответ на включение лампочки перестали предъявлять пищу, и условнорефлекторное слюноотделение прекратилось).

Дифференцировочное торможение (дифференцировка) — торможение условного рефлекса на неподкрепляемый раздражитель, сходный с подкрепляемым. Например, если выработать условнорефлекторное слюноотделение на тон частотой 500 Гц, то сначала слюна будет выделяться и в ответ на другие тоны (1000 Гц, 5000 Гц и т. п.), но затем, при повторяющемся подкреплении только тона в 500 Гц, условнорефлекторное слюноотделение на другие тоны прекратится. Ребенок вначале тянется к любому яркому предмету, но, дотронувшись до пламени свечки, он научается отличать его (дифференцировать) от других ярких объектов.

Условный тормоз — торможение условного рефлекса при сочетании подкрепляемого раздражителя с неподкрепляемым. Например, если у собаки выработать условнорефлекторное слюноотделение на лампочку, а затем сочетание лампочки со звонком не подкреплять, то через некоторое время в ответ на это сочетание слюноотделения не будет; более того, добавление звонка к другим условным раздражителям (например, чистому тону) затормозит реакцию и на них — звонок станет условным тормозом.

Запаздывательное торможение — временное торможение условного рефлекса при задержке между условным и безусловным раздражителем. Например, если у собаки выработать условнорефлекторное слюноотделение на лампочку, а затем постепенно увеличивать время между включением лампочки и подачей пищи, то слюноотделение будет запаздывать — оно будет возникать не сразу после включения лампочки, а через некоторое время, приуроченное к появлению кормушки.

Биологический смысл условных рефлексов заключается в том, что условные раздражители имеют сигнальное значение, то есть оповещают о предстоящих важных событиях. Таким образом, реакция на условный раздражитель (условный рефлекс) обеспечивает опережающее реагирование. Значение его огромно: подавляющее большинство наших действий представляют собой опережающие реакции на сигналы. Сам по себе вид приближающегося автомобиля не имеет для пешехода прямого биологического значения — но плох тот пешеход, который реагирует лишь на контакт с автомобилем. Благодаря постоянной выработке условных рефлексов на подкрепляемые раздражители и торможению условных рефлексов — при прекращении подкрепления организм все тоньше и точнее адаптируется к окружающей среде.

Классическое обусловливание было открыто И. П. Павловым, но главная заслуга его состоит не в том, что он описал условный рефлекс, а в том, что он использовал этот рефлекс как инструмент для исследования деятельности коры головного мозга, и в результате создал стройную единую теорию функционирования коры, названного им высшей нервной деятельностью. До Павлова исследователи нервной системы не поднимались выше ствола мозга; изучение психики считалось «табу» для физиологов, уделом исключительно психологии. При изучении спинного мозга и ствола мозга использовали множество способов, и в том числе вполне естественный метод нанесения стимула и описания реакции: например, для изучения функций изолированного спинного мозга на кожу наносили легкое раздражение и регистрировали чесательный рефлекс, изучали его взаимодействие с другими рефлексами и пр. Павлов впервые пришел к такой простой, казалось бы, идее о том, что кору головного мозга надо изучать точно так же — но только естественным раздражителем для коры служит условный раздражитель, так как кора 1) получает информацию о всех видах чувствительности; 2) обладает уникальной способностью к образованию временных связей между двумя раздражителями. Комбинируя различные раздражители, подкрепление и неподкрепление, Павлов досконально изучил деятельность коры головного мозга у собаки и смог формировать и предсказывать поведение, в том числе в зависимости от индивидуальных особенностей животного. Сегодня нам кажется естественным имплантировать в мозг электроды и изучать электрическую активность мозга при мышлении, поведении и пр.; но без работ Павлова о такого рода экспериментах не могли бы даже помышлять — кора и психика остались бы запретной зоной физиологии.

Оперантное научение. Это формирование оперантных (инструментальных) условных рефлексов — активных действий (операций), направленных на достижение цели. Два основных вида такого научения — это метод проб и ошибок и социальное научение.

Метод проб и ошибок. Этот способ научения заключается в том, что живое существо при возникновении потребности производит множество разных действий (проб); большинство из них оказываются бесполезными (ошибки), но некоторые приводят к достижению цели, и тогда они закрепляются в виде оперантных условных рефлексов. Например, у голубя в клетке имеется кружок, удар по которому приводит к появлению кормушки с зерном. Голодный голубь активно ходит по клетке, клюет разные объекты и при случайном попадании клювом в кружок получает пищу. Через некоторое количество повторов голубь для получения пищи будет уже направленно бить кружок клювом.

Выработку оперантных условных рефлексов можно направлять, подкрепляя какие-то промежуточные этапы, нужные для достижения цели (например, выложить для голубя дорожку из зернышек по направлению к кружку и приклеить к кружку еще одно зернышко). Этот метод обучения называется методом формирования реакций, он широко используется при дрессировке, частично — при воспитании детей и в разных видах психотерапии. В известной степени он используется животными при воспитании молодых особей — например, когда кошка воспитывает котят.

Социальное научение. Очевидно, что в естественной среде ни метод проб и ошибок, ни метод формирования реакций сами по себе не могут обеспечить адаптации и выживания животного. Любая ошибка может оказаться последней: заяц не может ошибиться в своем поведении при виде волка. Наставника же, формирующего реакции, тоже нет; исключение составляет обучение детенышей родителями, но этот способ достаточно ограничен. В связи с этим возникло социальное научение, или научение путем наблюдения. Суть его сводится к тому, что молодая особь учится не на своих, а на чужих ошибках: копируя поведение взрослых особей, она перенимает опыт поколений. Эта форма научения включает два вида: простое подражание и викарное научение.

Простое подражание — это слепое копирование действий взрослых особей, без понимания его последствий. Всем известно, как дети подражают родителям, автоматически усваивая тем самым будущие взрослые формы поведения. Простое подражание характерно для самых молодых особей — маленьких детей и детенышей животных.

Викарное научение — это подражание успешной модели с пониманием последствий. Так кто-то подражает любимым героям книг или фильмов, кто-то — лидеру класса, кто-то — известным спортсменам, актерам и пр. Это научение характерно для более взрослых особей — подростков и молодых животных; иногда у человека оно сохраняется на всю жизнь, фактически заменяя самостоятельное развитие и поведение.

Когнитивное научение. Это самая сложная и самая совершенная форма научения. Фактически она заключается в том, что, вместо того чтобы совершать пробы и ошибки в реальной жизни, живое существо сначала «проигрывает» их на умственной модели действительности, а затем уже переносит результаты удачных проб на действительность реальную.

Представим себе лабиринт, ведущий к кормушке; этот лабиринт сначала раздваивается на левое и правое ответвления, а затем оба ответвления сходятся. Если крысу приучить бежать к кормушке по левому ответвлению, а затем его перекрыть, то крыса, наткнувшись на перегородку, внезапно поворачивает и бежит по правому ответвлению, без предварительных проб и ошибок. Иными словами, в процессе обучения у нее в мозге под действием потока осознаваемых и неосознаваемых раздражителей формируется «карта местности» — так называемая когнитивная карта. В широком смысле слова под когнитивной картой можно понимать не только чисто топографическую схему местности, но любую модель действительности, над которой совершаются умственные действия. Классический пример — обезьяна, у которой в клетке лежат узкая и широкая метровые трубки, а на отдалении полутора метров от клетки лежит банан; обезьяна безуспешно пытается достать его сначала рукой, потом отдельными трубками, затем на какое-то время замирает («задумывается») и вдруг неожиданно вставляет одну трубку в другую и достает банан — причем ранее она этого никогда не делала. Ясно, что при этом обезьяна сначала произвела эту манипуляцию «в уме» .

У человека когнитивное научение достигло высшего уровня развития, превратившись в научение путем рассуждений. Если животное совершает умственные действия над моделью действительности, то человек — над ее словесным описанием, «моделью модели». При этом он оперирует абстрактными понятиями, отвлеченными от конкретных предметов и обобщающими свойства объектов и закономерности явлений окружающего мира. Если обезьяна в приведенном выше примере сначала делала несколько проб и ошибок (пыталась достать банан рукой, потом отдельными трубками, затем на модели действительности «увидела умственным взором», как одна трубка входит в другую), то человек оперирует понятиями «длинное и короткое», «широкое и узкое», и решает эту задачу по другому. Он рассуждает: «И моя рука, и обе трубки слишком короткие, поэтому я не могу достать ими предмет, но узкая трубка может войти в широкую, и тогда я получу достаточно длинную трубку». Поэтому он не только решает данную задачу быстрее, но может справляться и с другими, гораздо более сложными задачами, например проектировать сложные механизмы. Носителем абстрактных понятий являются слова, а средством рассуждений — речь (в том числе внутренняя).

Очевидно, что любые формы научения неразрывно связаны с памятью: научиться — значит, запомнить.