Высшая нервная деятельность (ВНД) – это условно-рефлекторная деятельность высших отделов головного мозга - больших полушарий и лобных отделов коры, обеспечивающих адекватные и наиболее совершенные отношения целостного организма и внешнего мира, т.е. поведение.
В отличие от ВНД, низшая нервная деятельность (ННД) определяется как деятельность низших отделов головного мозга (ствола мозга – продолговатого мозга, моста, среднего и промежуточного мозга, мозжечка), а также спинного мозга, осуществляющих и регулирующих соотношение и интеграцию деятельности различных частей организма между собой. ННД строится преимущественно на безусловных рефлексах.
Особенностью ВНД высших животных и человека является кортиколизация функций. Это означает, что все рефлексы, даже безусловно-рефлекторные, осуществляются под контролем сознания, т.е. коры больших полушарий. Поэтому дуги даже безусловных рефлексов, главные нервные центры которых лежат в спинном мозге и подкорковых структурах, имеют представительство в коре больших полушарий. Замыкание новых нервных связей совершается также в КБП при участии нежелающих отделов головного и спинного мозга. Процесс образования условного рефлекса рассматривается как образование временной (условно-рефлекторной) связи в КБП для двух или более безусловных рефлексов. Этот процесс получил название коркового синтеза; на него влияют нейроны ретикулярной формации как элементы модулирующей системы мозга.
Специфика ВНД человека характеризуется тем, что наряду с прямым отражением действительности (в форме непосредственных зрительных, слуховых и других ощущений) в мозге происходит обобщенное отражение явлений и предметов через посредство слова. Речь возникла в эволюции как средство общения в процессе труда. С возникновением языка у человека появилась новая система раздражителей в виде слов, обозначающих различные предметы и явления окружающего мира и отношений между ними. Таким образом, у человека, в отличие от представителей животного мира, существуют две сигнальные системы: первая – это деятельность мозга, обусловленная непосредственными раздражителями (сигналами); вторая сигнальная система – это деятельность мозга, осуществляющаяся под воздействием слов и словесных символов (сигналы сигналов).
У ребенка слово становится «сигналом сигналов» не сразу. Это качество приобретается постепенно, по мере созревания мозга и формирования все более сложных условно-рефлекторных связей.
Развитие рефлекторной деятельности протекает в несколько стадий:
- Преимущественно безусловно-рефлекторная адаптация (первые часы и дни жизни);
- Первичная условно-рефлекторная адаптация, которая сопровождается формированием суммационных рефлексов и выделение доминантных реакций – это контакт «глаза в глаза» и «комплекс оживления» (1-3 месяцы жизни);
- Вторичная условно-рефлекторная адаптация - образование истинных условных рефлексов; активно идет с 2-3 месяца жизни;
- Формирование временных связей по типу сложных ассоциаций (индивидуальные особенности ВНД) и типологических особенностей ВНД; активно идет после первого года жизни;
- Развитие второй сигнальной системы как высшей формы условнорефлекторной деятельности; активно начинает протекать со второго полугодия жизни и имеет следующие этапы развития:
- слово как интегратор первого порядка: слово заменяет конкретный предмет, с которым взаимодействует ребенок - конкретную чашку в горошек, конкретную куклу Машу, конкретный красный мяч и т.п. (конец 1-го – начало 2-го года жизни)
- слово как интегратор второго порядка: превращение слова в «сигнал сигналов» путем выработки пучка условных связей с конкретными предметами (не менее 15) (конец 2-го года жизни)
- слово как интегратор третьего порядка: у ребенка формируются первые понятия «игрушка», «цветы», «животные», «мебель» и т.п. (4-5 годы жизни).
Период новорожденности:
Новорожденный младенец связан с окружающим миром лишь посредством ограниченного числа врожденных (безусловных) рефлексов. Эти реакции не только бедны количественно, но и очень несовершенны: они имеют генерализованый характер, т.е. вовлекают в ответную реакцию избыточные элементы в виде нервных центров и органов-исполнителей, неточны и вызываются в равной степени как внешними, так и внутренними (висцеральными или внутриорганизменными) раздражениями. Это связано с тем, что высшие отделы нервной системы (кора больших полушарий) еще малоактивны, и превалирует роль подкорковых структур.
Грудной возраст:
Для грудного ребенка характерна слабость процессов возбуждения и торможения, вследствие чего легко развивается охранительное торможение, поэтому ребенок большую часть суток спит (около 20 часов). У грудного младенца первые условные рефлексы неустойчивы и появляются со второго, а иногда с третьего месяца жизни. Сначала развиваются условные рефлексы на внутренние (интероцептивные) раздражители, которые возникают на 6 – 14 день жизни, а в 2-3 месяца на внешние (экстероцептивные) раздражители. Образование условных рефлексов происходит в следующей последовательности:
- Пищевые рефлексы на вкусовые и запаховые раздражители (10-15 день жизни);
- Рефлексы на вестибулярные раздражители (покачивание, поза кормления) (1 месяц)
- Рефлексы на звуковые и зрительные раздражители (3 месяца)
- Рефлексы на словесные раздражители (6 месяцев)
Пищевые условные рефлексы формируются в ответ на внутренние раздражители: при точном соблюдении промежутков времени между кормлениями 5 – 6-дневные младенцы пробуждаются и проявляют беспокойство за несколько минут до срока кормления, у них повышается газообмен перед приемом пищи. При строгом режиме кормления на 6 - 7-й день у младенцев повышается содержание лейкоцитов уже за 30 минут до кормления, а к концу
2-й недели жизни появляется условный сосательный рефлекс на «положение для кормления». Сигналом, вызывающим этот рефлекс, служит комплексный раздражитель, включающий импульс с кожи (касание тела матери), проприоцептивного и вестибулярного аппарата (перевод тела из горизонтального в горизонтально-вертикальное положение), а подкреплением – кормление.
Лишь с конца 3-го месяца жизни у ребенка начинают вырабатываться временные связи на внешние раздражения (зрительные и звуковые): ребенок реагирует «комплексом оживления» на лицо человека, на вид ванночки с водой, кричит и отворачивается, когда к его лицу подносят намыленную руку при умывании, и т.д.
В онтогенезе высшей нервной деятельности ребенка различные анализаторные системы неравноценны и поэтому созревают в разное время: сначала созревает тактильно-кинестетический анализатор, затем зрительный и потом - слуховой. Различение явлений внешнего мира функционально менее зрелыми анализаторными системами совершается успешнее при участие других, более зрелых анализаторов, поэтому очень важно вырабатывать условные рефлексы на комплексные раздражители, в которых ведущим является наиболее «зрелый» для анализа раздражитель, а остальные «работают на перспективу развития». Формирование условных рефлексов важно осуществлять на комплексные раздражители в следующей последовательности:
- Тактильно-кинестетический + зрительный + слуховой, где ведущим является тактильно-кинестетический
- Тактильно-зрительные раздражители
- Тактильно-звуковые раздражители
- Звуковые раздражители
К 5-му месяцу жизни уже все анализаторные системы ребенка достигают достаточно высокого функционального совершенство и широко включаются в деятельность.
Существенными чертами условно-рефлекторной деятельности ребенка в первом полугодии жизни считаются следующие:
- Наиболее эффективны комплексные раздражители, действующие одновременно; комплексы последовательных раздражений оказывают более слабое воздействие
- Ответные реакции ребенка представляют собой пока одиночные рефлекторные акты (например, мигание, если что-то мелькнуло перед глазами) или автоматическое повторение одного и того же рефлекторного акта (как сосательные движения). Цепи из различных рефлекторных актов пока еще не формируются
- Механизмы центрального торможения рефлексов развиваются последовательно. Различают два вида центрального торможения: безусловное (или врожденное) и условное (вырабатываемое). Процессы торможения позволяют дифференцировать раздражители, т.е. отделить один от другого, выделив их различия. Первые проявления условного торможения начинаются с 8-9-го дня жизни и вырабатывают дифференцировки на внутренние раздражители. Угасание и дифференцировка внешних раздражителей (слуховых и зрительных) начинается не ранее чем в 3-месячном возрасте.
Таким образом, на протяжении всего первого года жизни для правильного развития ребенка исключительно важен строгий режим сна, бодрствования, питания и прогулок. Такой режим определяет выработку стереотипов интероцептивных (внутренних) условных рефлексов, которые в этот период имеют несравненно большое значение, чем стереотипы экстероцептивных (внешних) раздражений. Ребенок первого года жизни очень болезненно реагирует на нарушения режима сна или питания, в то время как изменение обстановки и других внешних воздействий для него не являются еще очень значимыми.
Условные рефлексы на словесные раздражители появляются лишь во второй половине первого года жизни (с 6 месяцев). Словесный раздражитель должен сочетаться с другими непосредственными раздражителями – кинестетическим (двигательным – поворот ребенка к источнику, который мы называем словом), зрительными (привычная обстановка), слуховыми (интонации). При нарушении этого комплекса, например, смене интонации или при непривычной обстановке, реакция ребенка на словесный раздражитель исчезает. Постепенно слово начинает приобретать ведущее значение, вытесняя другие компоненты комплекса: сначала выпадает кинестетический компонент, затем зрительный и последним – слуховой. И уже одно только слово вызывает реакцию.
Предъявление предмета при одновременном его назывании приводит к тому, что слово начинает замещать предмет. Эта способность появляется у ребенка к концу первого, началу второго года жизни. Однако, главной чертой такого замещения является то, что слово замещает конкретный предмет, а не группу обобщенных предметов вообще (конкретную куклу Машу или конкретную машину). Таким образом, слово выступает как интегратор первого порядка.
Раннее детство (1-3 года):
Второй и третий год жизни отличаются живой ориентировочной и исследовательской деятельностью. Сущность ориентировочного рефлекса ребенка этого возраста правильнее может быть охарактеризована не вопросом “что это такое?”, а вопросом “что с этим можно сделать?”. Ребенок тянется к каждому предмету, трогает его, ощупывает, толкает, пробует поднять и т. д. Таким образом, высшая нервная деятельность и поведение ребенка характеризуются “предметным” характером мышления, решающее значение в исследовании окружающего мира принадлежит мышечным ощущениям. Эта особенность связана с морфологическим созреванием мозга, так как многие моторные корковые зоны и зоны кожно-мышечной чувствительности уже к 1-2 годам достигают достаточно высокого функционального уровня развития. Основным фактором, стимулирующим созревание этих корковых зон, являются мышечные сокращения и высокая двигательная активность ребенка. Ограничение его подвижности на этом этапе онтогенеза значительно замедляет психическое и физическое развитие.
Благодаря действиям ребенка с предметами начинается формирование функции обобщения, которая далее станет отличительной, специально человеческой чертой деятельности мозга. Психология описывает процесс обобщения нескольких предметов в одну группу как развитие способности к выделению существенного свойства в этих предметах и отвлечение от второстепенных, несущественных свойств. Ребенок как существенные выделяет наиболее яркие свойства. Физиологически это явление связано с тем, что в процессе обобщения данное свойство раздражителя вызывает более сильную ориентировочную реакцию, чем другие и в дальнейшем, получая более сильное безусловное подкрепление по сравнению с другими свойствами, становится условно-рефлекторной реакцией.
Период до трех лет характеризуется также необычайной легкостью образования условных рефлексов на самые различные раздражители: на размеры, тяжесть, удаленность, окраску предметов и т.п. Кроме того, отличительной особенностью условно-рефлекторной деятельности является легкость выработки динамических стереотипов (стереотипов поведения). Для ребенка в этот период становятся важными не только режим дня - часы сна, бодрствования, питания и прогулок, но и последовательность в надевании или снимании одежды или порядок слов в знакомой сказке и песенке — все получает значение. Очевидно, что при недостаточно сильных и подвижных еще нервных процессах дети нуждаются в стереотипах, которые облегчают приспособление к окружающей среде. Интересно, что каждый новый стереотип вырабатывается легче. Динамические стереотипы у детей до трех лет отличаются необычайной прочностью, поэтому их переделка для ребенка всегда событие неприятное. Важным условием в воспитательной работе в это время является бережное отношение ко всем вырабатываемым стереотипам. Детей этого возраста следует оберегать от ломки стереотипов, какой бы незначительный она не казалась.
Речевое развитие переходит в стадию, когда слово становится интегратором второго порядка. В результате разработанных действий с предметом, обозначаемым определенным словом, на это слово вырабатывается большое количество условных связей – до 15 и более. Этому способствует интенсивное моторное развитие ребенка.
Первое детство (4-7 лет):
Возраст от четырех до семи лет характеризуется следующими особенностями ВНД:
- Совершенствованием нервных процессов - увеличивается их сила, подвижность и уравновешенность;
- Процессы внутреннего торможения приобретают доминирующее значение, но запоздалое торможение и условный тормоз вырабатываются с трудом. У детей 3-5 лет хорошо вырабатывается торможение на внешний раздражитель (инструкцию); у детей 5-7 лет эффективнее работает внутреннее торможение (приказ самому себе).
- Динамические стереотипы вырабатываются все так же легко, их количество увеличивается с каждым днем, но их переделка уже не вызывает нарушений ВНД, что обусловлено указанными выше функциональными изменениями.
- Ориентировочный рефлекс на посторонние раздражители продолжительнее и интенсивнее, чем у детей школьного возраста, что может быть использовано эффективно для торможения у детей вредных привычек и навыков.
- Речевое развитие входит в завершающий этап – слово становится интегратором третьего порядка.
Таким образом, возраст от двух до пяти является сенситивным для гармоничного формирования всех физических и психических возможностей человека. Физиологически это основывается на том, что условные связи и динамические стереотипы, возникающие в это время, отличаются исключительной прочностью и проносятся человеком через всю его жизнь. При этом их постоянное проявление необязательно, они могут быть длительное время заторможенными, но в определенных условиях легко восстанавливаются, подавляя выработанные позже условные связи (стереотипы поведения более позднего возраста).
До 5 лет выработка условных рефлексов происходит по принципу «максимализации», когда даже минимальная степень вероятности подкрепления приводит к упорному повторению положительного условного рефлекса (приобретает максимальный эффект).
После 5 лет появляются зачатки так называемой внутренней речи.
В период 5-6 лет наиболее эффективно действует словесное внушение (инструкция). В дальнейшем его действие ослабляется.
С 5 до 7 лет повышается работоспособности коры головного мозга и стабильность всех видов внутреннего торможения, что является следствием развития свойств нервной системы. Дети способны сосредотачивать внимание в течение 15 – 20 минут и более, особенно к 6-7 годам. Выработанные условные реакции менее поддаются внешнему торможению при действии экстерораздражителей (инструкции). Внутреннее торможение становится более сильным.
К 6-7 годам для детей оказывается доступным выделение общих или групповых признаков. Ребенок начинает пользоваться понятиями, которые уже абстрагированы от действий. В связи с началом обучения чтения и письму слово приобретает все более выраженные абстрагирующие свойства и достигает интеграции третьего порядка. К семи годам постнатального развития функционально созревает материальный субстрат второй сигнальной системы. В связи с этим для воспитателей особо важно помнить, что только к семи годам слово может эффективно применяться для образования условных связей. Злоупотребление словом до этого возраста без достаточной его связи с непосредственными раздражителями не только малоэффективно, но и наносит ребенку функциональный вред, заставляя мозг ребенка работать в нефизиологических условиях.
У детей старшего дошкольного возраста отражение действительности проявляется также в том, что к 7 годам ребенок оказывается в состоянии удерживать программу действий из ряда движений. Как известно, реакции с предвидением результатов действия формируется при участии любой коры. Именно к 7-летнему возрасту происходит морфологическое созревание лобного отдела больших полушарий.
Вероятностное подкрепление условных рефлексов начинает оказывать влияние на ход их выработки лишь у детей старше 5 лет, что определяется функцией лобных долей, а принцип максимализации – функцией лимбической системы.
Второе детство (7-10 лет):
Данный возраст считается возрастом относительно стабильного развития ВНД. Свойства нервной системы - сила процессов торможения и возбуждения, их подвижность, уравновешенность и взаимная индукция близки к уровню взрослого; уменьшается сила внешнего и увеличивается сила внутреннего торможении. Все это обеспечивает возможности широкого обучения ребенка по принципу «от рефлекторной эмоциональности к интеллектуализации эмоций» или другими словами переход от эмоциональной регуляции поведения к интеллектуальной регуляции через умение контролировать свои эмоции.
Между тем, только на базе обучения письму и чтению слово становится предметом сознания ребенка, все более отдаляясь от связанных с ним конкретных образов, предметов и действий. Незначительное ухудшение процессов высшей нервной деятельности наблюдается только в 1-м классе в связи с процессами адаптации к школе.
Имеются данные, на основе которых можно говорить об интенсивном развитии нейродинамических свойств нервных процессов. Возможно, что в этом возрасте активно развиваются типологические особенности ВНД, при этом выделение типов ВНД затруднено в связи возрастной динамикой свойств нервной системы.
Словесная инструкция значительно ускоряет образование условных рефлексов и в некоторых случаях даже не требует безусловного подкрепления: условные рефлексы образуются у человека в отсутствие непосредственных раздражителей. Эти особенности условно-рефлекторной деятельности обусловливают громадное значение словесного педагогического воздействия в процессе учебно-воспитательной работы с младшими школьниками.
Подростковый возраст (11-17 лет):
11-16 лет у девочек и 12-17 лет у мальчиков - это время больших эндокринных преобразований в организме подростков, связанных с половым созреванием и окончательным становлением надпочечниковой функции. Все эти преобразования сказываются и на свойствах высшей нервной деятельности:
- Нарушается уравновешенность нервных процессов – возбуждение начинает преобладать над торможением;
- Замедляется прирост подвижности нервных процессов;
- Снижается дифференцировка (различение) условных раздражителей;
- Все это ведет к ослаблению деятельности коры больших полушарий (ослабление кортиколизации), а вместе с тем и второй сигнальной системы;
- Отмечается усиление подкорковых влияний, что сопровождается различными нарушениями со стороны вегетативной нервной системы.
Подростковый период принято делить как минимум на две фазы: первую - с 11 до 12 лет у девочек и с 12 до 15 лет у мальчиков и вторую – 13-16 лет у девочек и 15-17 лет у мальчиков. Граница между двумя фазами характеризуется установлением обратной связи, регулирующий выработку половых гормонов, усилением активности КБП и ее преобладание над подкорковыми структурами.
В первую фазу подросткового периода преобладают процессы возбуждения, в поведении подростков проявляются реакции по силе и характеру неадекватные вызвавшим их раздражителями; зачастую эти реакции сопровождаются дополнительными сопутствующими движениями рук, ног и туловища, подобно тому, как это было в раннем детстве. Подросток реагирует на раздражители обобщенно, т.е. однотипно, будь то непосредственные или словесные раздражители; одновременно отмечается снижение скорости реагирования (замедленность): речь подростков замедляется, ответы становятся лаконичными и стереотипными. Для того чтобы получить исчерпывающий ответ, необходимо задать ряд дополнительных вопросов. Скорость образования условных рефлексов на непосредственные (зрительные, звуковые, тактильные) раздражители возрастают, в то время как процесс образования условных связей на словесные сигналы затрудняется. Таким образом, реакции на речевые раздражители медленнее, чем на непосредственные.
Положение подростка, как правило, усугубляется все более усложняющимися требованиями к нему со стороны взрослых и, прежде всего школы. К сожалению, сегодня далеко не каждый педагог учитывает в своей работе функциональные возможности детей, отсюда и те трудности, которые возникают у педагога и большинства родителей в их общении с подростками. Только правильный здоровый режим, спокойная обстановка, твердая программа занятий, физическая культура и спорт, интересная внеклассная работа, доброжелательность и понимание со стороны взрослых являются основными условиями для того, чтобы переходный период прошел без развития функциональных расстройств и связанных с ним осложнений в жизни ребенка.
Вторая фаза переходного периода считается с 13–15 лет у девочек и с 15–17 лет у мальчиков. В этот период у подростков наблюдается психическая неуравновешенность с резкими переходами из одного стояния в другое – от экзальтации к депрессии и от депрессии к экзальтации, резко критическое отношение к окружающим взрослым, чрезвычайная обидчивость, у девочек склонность к слезам.
Высшая нервная деятельность дает картину дальнейшего нарастания общего возбуждения и ослабления всех видов условного торможения. У подростков во 2-й фазе переходного периода очень часты проявления негативизма и аффективных состояний. Однако следует подчеркнуть, что в этот период роль высшего функционального уровня кортикальной деятельности и 2-й сигнальной системы начинает опять возрастать - с 15–17 лет роль словесных сигналов снова возрастают, а латентные периоды на словесные раздражители уменьшаются.
В возрасте 15–17 лет организм может считаться созревшим. Если на всех выше описанных этапах развития были созданы благоприятные условия, то с этого времени функции больших полушарий уже дает картину более или менее уравновешенной и гармонической деятельности.
Физиологические механизмы образования условных рефлексов и их значение для эффективности учебно-воспитательного процесса.
Учебно-воспитательная работа, по своей сути, всегда связана с выработкой у детей и подростков различных условно-рефлекторных реакций или их сложных взаимосвязанных систем (функциональных систем различных видов деятельностей). Для образования условного рефлекса необходимы следующие важнейшие условия:
- Наличие условного раздражителя
- Наличие безусловного подкрепления;
Правила выработки условно-рефлекторных реакций:
- Условный раздражитель должен всегда несколько предшествовать безусловному подкреплению, т. е. служить биологически значимым сигналом,
- условный раздражитель по силе своего воздействия должен быть слабее безусловного раздражителя;
- для формирования условного рефлекса необходимо нормальное (деятельное) функциональное состояние нервной системы, прежде всего ее ведущего отдела — головного мозга
- Условным раздражителем может быть любое изменение
- Мощными факторами, способствующими формированию условно-рефлекторной деятельности, являются поощрение и наказание. При этом слова “поощрение” и “наказание” понимаются в широком (социально-педагогическом) смысле.
До 3-х лет для выработки полезных рефлексов у ребенка ведущее значение имеет еще “пищевое подкрепление”, однако впоследствии оно постепенно замещается “словесным поощрением”; у детей старше 5 лет с помощью похвалы можно выработать любой полезный рефлекс в 100 % случаев.
