Лекция 13. Нейропсихология и психофизиология

Понятие нейропсихологии и психофизиологии

Нейропсихология — область психологии, изучающая связь психических процессов и поведения с функционированием мозга.

Она исследует мозговые механизмы высших психических функций, последствия локальных и диффузных повреждений мозга, а также возможности восстановления нарушенных функций.

Психофизиология изучает физиологические механизмы психической деятельности и связь психических состояний с функционированием нервной системы.

Обе дисциплины находятся на пересечении психологии, нейронауки, физиологии и медицины.

Современный подход постепенно отходит от представления о том, что каждая психическая функция находится строго в одном участке мозга. Большинство сложных функций обеспечивается работой распределённых нейронных сетей, хотя отдельные области мозга действительно имеют особое значение для определённых процессов.

Мозг как система высших психических функций

Высшие психические функции человека включают память, речь, мышление, внимание, произвольную регуляцию поведения, планирование и эмоциональную регуляцию.

Их невозможно полностью свести к работе одного участка мозга.

Например, речь предполагает взаимодействие систем, отвечающих за восприятие звуков, понимание значения слов, программирование артикуляции, рабочую память и контроль собственной речи.

Поэтому современная нейропсихология использует понятие функциональной системы — комплекса взаимосвязанных мозговых механизмов, совместно обеспечивающих выполнение определённой психологической функции.

Локализация памяти

Память не имеет единственного «центра» в мозге.

Различные виды памяти связаны с разными мозговыми системами.

Особое значение для формирования новых эпизодических воспоминаний имеет гиппокамп и медиальная височная область.

Повреждение гиппокампа может привести к выраженным нарушениям способности формировать новые долговременные воспоминания при относительной сохранности некоторых других когнитивных функций.

При этом долговременная память распределена по мозгу.

В зависимости от содержания воспоминания участвуют различные области коры: зрительные, слуховые, двигательные и ассоциативные зоны.

Рабочая память тесно связана с префронтальной корой и взаимодействием её с другими областями мозга.

Процедурная память, связанная с навыками и автоматизированными действиями, в значительной степени зависит от базальных ганглиев, мозжечка и других двигательных систем.

Таким образом, память представляет собой систему взаимосвязанных процессов, а не единую мозговую функцию.

Мозговые основы речи

Изучение мозговых механизмов речи имеет длительную историю.

Классические исследования связывают нарушение речевой продукции с областью Брока, расположенной преимущественно в левой лобной коре, а нарушение понимания речи — с областью Вернике, расположенной в задних отделах височной коры.

Однако современная нейронаука рассматривает эти области не как изолированные «центры речи», а как элементы более сложной речевой сети.

В обработке речи участвуют лобные, височные и теменные области, а также подкорковые структуры и системы белого вещества, связывающие различные участки мозга.

Разные компоненты речи — понимание, называние, грамматическая обработка, чтение, письмо и артикуляция — имеют частично различные нейронные механизмы.

Афазия

Афазия — нарушение уже сформировавшейся речи вследствие повреждения мозговых систем, обеспечивающих речевую деятельность.

В зависимости от локализации и характера повреждения могут нарушаться понимание речи, подбор слов, построение высказываний, повторение, чтение или письмо.

Изучение афазий имеет большое значение для нейропсихологии, поскольку позволяет установить связь между нарушением определённого компонента речевой деятельности и изменениями функционирования мозга.

При этом восстановление речи после повреждения демонстрирует способность мозга перестраивать функциональные связи.

Мозговые основы эмоций

Эмоции не имеют одного универсального «центра».

В эмоциональных процессах участвует взаимодействие нескольких систем мозга.

Особое значение имеют миндалина, гипоталамус, островковая кора, поясная кора, гиппокамп, префронтальная кора и системы вознаграждения.

Миндалина участвует в обработке эмоционально значимых стимулов, особенно связанных с угрозой и обучением на основе эмоционального опыта.

Гипоталамус связан с регуляцией вегетативных и эндокринных реакций, сопровождающих эмоциональные состояния.

Префронтальная кора участвует в оценке ситуации, контроле поведения и регуляции эмоциональных реакций.

Эмоциональное состояние возникает в результате взаимодействия мозговых, телесных, когнитивных и социальных процессов.

Исполнительные функции

Исполнительные функции — комплекс когнитивных процессов, позволяющих человеку контролировать поведение, удерживать цели и изменять стратегии в зависимости от ситуации.

К ним относят планирование, торможение импульсивных реакций, рабочую память, когнитивную гибкость, контроль ошибок и принятие решений.

Особенно важную роль играет префронтальная кора, взаимодействующая с теменными областями, базальными ганглиями и другими структурами.

При повреждении префронтальных отделов могут наблюдаться трудности планирования, снижение самоконтроля, импульсивность, нарушение гибкости поведения и проблемы с организацией целенаправленной деятельности.

При этом исполнительные функции также являются результатом работы распределённых сетей.

Лобные доли и произвольная регуляция

Лобные отделы мозга имеют особое значение для организации сложного целенаправленного поведения.

Они помогают человеку удерживать цель, подавлять неподходящие действия, выбирать стратегию и оценивать результаты собственных действий.

Однако лобные доли не работают изолированно.

Для эффективного контроля поведения необходим обмен информацией между префронтальной корой, сенсорными системами, структурами памяти и эмоциональными системами.

Поэтому произвольная регуляция является сетевой функцией мозга.

Межполушарная асимметрия

Межполушарная асимметрия — функциональные различия между левым и правым полушариями мозга.

Наиболее известным примером является преимущественная роль левого полушария в языковой обработке у большинства праворуких людей.

Левое полушарие также часто сильнее связано с последовательной обработкой и некоторыми аспектами символической деятельности.

Правое полушарие играет важную роль в пространственной обработке, восприятии целостных конфигураций, некоторых аспектах интонации и эмоциональной информации.

Однако популярное представление о человеке как о «левополушарном» или «правополушарном» является чрезмерным упрощением.

Практически любая сложная деятельность предполагает взаимодействие обоих полушарий.

Мозолистое тело

Связь между полушариями обеспечивается прежде всего мозолистым телом — крупным пучком нервных волокон, соединяющим соответствующие области правого и левого полушарий.

Благодаря межполушарному взаимодействию мозг может объединять информацию, обрабатываемую разными системами.

Исследования пациентов с хирургическим разделением мозолистого тела позволили значительно расширить знания о функциональной специализации полушарий.

Эти исследования показали, что некоторые функции действительно могут обрабатываться преимущественно одним полушарием, но нормальная психическая деятельность предполагает постоянное взаимодействие между ними.

Электроэнцефалография

ЭЭГ — электроэнцефалография — метод регистрации электрической активности мозга с поверхности головы.

ЭЭГ обладает очень высокой временной точностью, поэтому особенно полезна для изучения быстрых изменений мозговой активности.

С помощью ЭЭГ исследуют внимание, восприятие, сон, когнитивные процессы и различные виды мозговой активности.

На ЭЭГ регистрируются различные ритмические компоненты, включая альфа-, бета-, тета- и дельта-активность.

Главное преимущество ЭЭГ — возможность определить, когда происходит изменение мозговой активности.

Главное ограничение заключается в сравнительно низкой пространственной точности: определить точное место источника сигнала внутри мозга сложнее.

Функциональная магнитно-резонансная томография

фМРТ позволяет исследовать изменения мозговой активности косвенно — через изменения кровотока и уровня насыщения крови кислородом.

Метод обладает высокой пространственной разрешающей способностью и позволяет определять, какие области и сети мозга активируются во время выполнения определённой задачи.

Например, с помощью фМРТ можно исследовать мозговые системы, участвующие в памяти, речи, внимании или эмоциональной обработке.

Однако фМРТ имеет более низкую временную точность, чем ЭЭГ, поскольку гемодинамический ответ развивается медленнее нейронной активности.

Поэтому ЭЭГ и фМРТ часто рассматриваются как взаимодополняющие методы.

Транскраниальная магнитная стимуляция

ТМС — транскраниальная магнитная стимуляция — метод воздействия на активность определённых участков коры с помощью магнитного импульса.

В зависимости от параметров стимуляции ТМС может временно изменять активность участка мозга.

Метод имеет большое значение не только для исследования корреляций, но и для проверки причинной роли определённых мозговых областей в выполнении психологических функций.

Например, если временное изменение активности определённого участка приводит к ухудшению выполнения конкретной задачи, это даёт более сильные основания говорить о функциональной роли данной области.

ТМС также используется в клинической практике, в частности в некоторых протоколах лечения депрессивных расстройств.

Сравнение современных методов

ЭЭГ особенно эффективна для исследования временной динамики мозговых процессов.

фМРТ позволяет с высокой пространственной точностью исследовать активность и взаимодействие мозговых областей.

ТМС позволяет не только наблюдать мозговую активность, но и временно изменять работу определённых участков коры, что помогает исследовать причинные связи.

Совместное использование различных методов позволяет получить более полную картину функционирования мозга.

Проблема нейропластичности

Нейропластичность — способность нервной системы изменять свою структуру и функциональную организацию под воздействием опыта, обучения, среды или повреждений.

Ранее мозг часто представляли как относительно фиксированную систему, которая после завершения развития практически не изменяется.

Современная нейронаука показала, что мозг сохраняет способность к изменениям на протяжении всей жизни.

Обучение новым навыкам сопровождается изменением эффективности нейронных связей.

Например, освоение нового языка, музыкального инструмента или двигательного навыка связано с перестройкой функциональных систем.

Нейропластичность и восстановление

Особое значение нейропластичность имеет при восстановлении после повреждения мозга.

Если определённая область повреждена, часть её функций может постепенно поддерживаться другими нейронными системами.

Однако восстановление не является автоматическим.

Его эффективность зависит от характера повреждения, возраста, состояния организма, сохранности других мозговых структур и качества реабилитации.

Нейропластичность может проявляться как реорганизация существующих связей, изменение эффективности синапсов и вовлечение альтернативных функциональных сетей.

Пластичность и обучение

Любое обучение предполагает определённые изменения в нервной системе.

Повторение действия укрепляет соответствующие нейронные связи, а новые задачи требуют формирования и перестройки функциональных взаимодействий.

Поэтому психологическое обучение имеет непосредственную нейрофизиологическую основу.

При этом пластичность не означает, что мозг способен безгранично компенсировать любые повреждения.

Существуют биологические ограничения, а эффективность перестройки зависит от условий и характера задачи.

Проблема локализации психических функций

Современная нейропсихология преодолевает крайности двух подходов.

Первый подход — узкий локализационизм, согласно которому каждая психическая функция связана с одним определённым участком мозга.

Второй — представление о мозге как полностью однородной системе, в которой все области выполняют одинаковые функции.

Современная позиция сочетает оба принципа.

Некоторые области действительно имеют специализированные функции, но сложные психические процессы обеспечиваются взаимодействием нескольких областей и нейронных сетей.

Поэтому правильнее говорить не только о локализации функций, но и об их сетевой организации.

Нейропсихологическая диагностика

Нейропсихологическая диагностика направлена на оценку различных когнитивных функций и выявление характера их нарушений.

Исследуются внимание, память, речь, мышление, праксис, гнозис и исполнительные функции.

Полученные результаты помогают определить, какие функциональные системы нарушены и какие возможности сохранены.

Нейропсихологический анализ особенно важен при последствиях инсультов, черепно-мозговых травм и других неврологических состояний.

Важным принципом является оценка не только нарушений, но и сохранных возможностей человека, на которые можно опираться при реабилитации.

Связь нейропсихологии с другими науками

Нейропсихология тесно связана с неврологией, психиатрией, физиологией, когнитивной психологией, нейроанатомией и нейровизуализацией.

Психофизиология взаимодействует с психологией эмоций, когнитивной наукой, медициной и нейронаукой.

Современные исследования всё чаще используют междисциплинарный подход, объединяя поведенческие показатели с данными о мозговой активности.

Это позволяет перейти от простого вопроса «какая область мозга активна?» к более сложным вопросам: какие сети взаимодействуют, как они изменяются во времени и какие механизмы обеспечивают конкретную психическую функцию.

Итоги

Нейропсихология изучает связь психических функций с функционированием мозга, а психофизиология — физиологические механизмы психической деятельности.

Память, речь, эмоции и исполнительные функции имеют определённые мозговые основы, однако большинство сложных психических функций обеспечивается распределёнными нейронными системами, а не отдельными «центрами».

Гиппокамп играет важную роль в формировании новых эпизодических воспоминаний, речевые сети обеспечивают различные компоненты речевой деятельности, миндалина и связанные с ней системы участвуют в эмоциональной обработке, а префронтальная кора имеет особое значение для исполнительных функций и произвольного контроля.

Межполушарная асимметрия отражает функциональные различия между полушариями, однако нормальная психическая деятельность требует их постоянного взаимодействия.

ЭЭГ обладает высокой временной точностью, фМРТ — высокой пространственной точностью, а ТМС позволяет исследовать причинную роль отдельных участков коры.

Ключевым современным принципом является нейропластичность — способность мозга изменяться под влиянием опыта, обучения и восстановления после повреждений.

Таким образом, современная нейропсихология рассматривает мозг как динамическую, пластичную и организованную в функциональные сети систему, обеспечивающую психическую деятельность человека.