ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 1 Пластичность мозга и задатки

ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 1. Пластичность мозга и задатки мозга 2. Мозг и деятельность

Пластичность мозга • В английском языке для обозначения науки о мозге используется слово — «neuroscience» , которое переводится как «нейронаука» . Это отражает то, что исследованием мозга занимаются не только биологи и медики, но и, например, физики, математики. • Системный подход, помогает лучше решить поставленную задачу, но и является источником разногласий. Специалисты в различных областях говорят на разных научных языках и порой с трудом понимают друга. • Выделяют 3 основных подхода в исследовании мозга. • 1— «сверху вниз» (энцефалография, компьютерная томография). В этом случае мозг рассматривается как целостная система. • 2— «снизу вверх» . Ученые пытаются понять, как работает клеточная молекулярная машина, позволяющая клеткам мозга выполнять их функции и объединяться в локальные сети. • 3— «мозг — черный ящик» . Например: а) молекулярные биологи пытаются связать свойства того или иного рецептора с поведением; б) нейрогенетики хотят найти ген, отвечающий за ту или иную функцию мозга. Такой подход мало информативен в плане понимания механизмов работы мозга, но позволяет добиваться практически важных результатов (создание лекарств).

Насколько профессиональная деятельность человека может зависеть от нашего понимания устройства и работы нашего мозга? Нейропластичность мозга • Пластичность мозга (как правило включает в себя пластичность корковых перестроек или корковой переадресации) может быть сведена к: • Способности мозга реагировать на профессиональную деятельность; • Компенсировать травмированные мозговые структуры и заболевания; • Корректировать свою деятельность в ответ на новые ситуации в окружающей их среде. • В последнее время существует понимание того, что подкорковые структуры способны к активной нейронной перестройке (гиппокамп). • В свою очередь нейронная перестройка подкорковых структур ведет к перенастройке нейронных контактов в самой коре БП. • В связи с этим нет необходимости постоянно перестраивать все мозговые структуры кординально и постоянно.

Нейропластичность мозга Дональд Хебб (1904 - 1985) • В 1949 году канадский психолог Дональд Хебб предположил, что воспоминания хранятся в мозге в виде сети нейронов, которые он назвал клеточным ансамблем. • Иску сственные нейро нные се ти —это понятие возникло при изучении процессов, протекающих в мозге, и при попытке смоделировать эти процессы. • Возможность обучения — одно из главных преимуществ нейронных сетей перед традиционными алгоритмами. • В процессе обучения нейронная сеть способна выявлять сложные зависимости между входными данными и выходными, а также выполнять обобщение. • Это значит, что в случае успешного обучения сеть сможет вернуть верный результат на основании данных, которые отсутствовали в обучающей выборке (мы можем понять смысл слова при его не правильном написании или произношении).

Эрик Кандель уроженец Австрии, работающий в Колумбийском университете (США) Нобелевская премия по физиологии и медицине, 2000. • Эрик Кандель изучая память тропического морского моллюска - аплизии, обнаружил, что механизм активирования белков, управляющих движением ионов через мембрану, участвует и в формировании памяти. • В дальнейшем Кандель показал, что кратковременная память основана на изменении формы белков присоединении фосфата, а долговременная - на синтезе новых белков. • Выяснил, что улучшение поведения крыс вызвано более высокой плотностью синапсов и увеличением сложности контактов в гиппокампе и других структурах.

Критические периоды • Далее было выявлено, что обучение более эффективно в отдельные возрастные периоды. Травмы мозга и отклонения в развитии полнее компенсируются в молодом возрасте. • Амблиопия - ослабление зрения функционального характера (при отсутствии структурных изменений зрительного анализатора), не поддающееся коррекции с помощью очков или контактных линз. • Дисбинокулярная амблиопия— развивается при косоглазии: мозг «учитывает» информацию, поступающую лишь от одного глаза, для подавления двоения. • Лечение амблиопии эффективно примерно до 12 летнего возраста. Родители должны знать, что их детям необходимо исследование остроты зрения до начала учёбы в школе.

О наследственности и воспитании • Организация мозга и его пластичность в процессе развития чаще всего рассматривают через соотношение обучения и приобретения опыта по отношению к роли генотипа человека. • Ещё в 18 веке философ Жан-Жак Руссо утверждал, что люди приходят в мир, как Tabula Rasa. • Tabula rasa (лат. «чистая доска» ) — выражение, которое используется для обозначения тезиса о том, что отдельный человеческий индивид рождается без встроенного умственного содержания, то есть чистым, его ресурс знаний полностью строится из опыта и чувственного восприятия внешнего мира. • Эти исторические дебаты о природе и воспитании развиваются и в наше время, как более сложные исследования взаимодействия между генами и окружающей средой. • Примером такого исследования является «феномен абсолютного слуха» как результат природного дара или воспитания.

Нейропсихологическая феномен: абсолютный слух • Абсолю тный слух — способность определять абсолютную высоту музыкальных звуков. Она выражается в способности определить высоту тона (музыкальную ноту) любого заданного звука не прибегая к сравнению со звуками заведомо известной высоты. • Абсолютный слух был изначально считается врожденной способностью. • Распространенность абсолютного слуха может варьироваться от 0, 1% до 15% у студентов музыкальных школ. • Сегодня исследователи сходятся во мнении, что абсолютный слух зависит как от генетической предрасположенности так и раннего музыкального образования. • Магнитно-Резонансно-Томографические исследования музыкантов с абсолютным слухом и других людей показали, что музыканты имеют слегка повышенную левостороннюю асимметрию Planum temporale.

Planum temporale

А чтобы удостовериться в надёжности выводов, исследователи решили сравнить данные по двум независимым группам — испытуемым из Канады и из Великобритании. (Krista L. Hyde) • Исследователи обнаружили, что у людей с музыкальным слухом и с отсутствием такового по-разному устроена нижняя лобная извилина правого полушария головного мозга. У лиц без слуха в этой области содержится меньше белого вещества, чем у тех, кто хорошо воспринимает и воспроизводит мелодии. • Объяснение этому, достаточно простое: белое вещество отвечает за передачу информации, и его нехватка становится серьёзным препятствием для понимания музыки. • Работа особенно интересна не столько тем, что удалось обнаружить проявления активности мозга при прослушивании музыки, сколько выявлением соответствующих анатомических различий. • К примеру, что когда люди без музыкального слуха пытаются петь, во время магниторезонансного сканирования в их белом веществе не наблюдалось особенных изменений.

Беспрецедентные данные о работе речевого центра мозга удалось получить исследователям из университета Калифорнии в Сан-Диего. Показания датчиков, вживлённых непосредственно в голову нескольким эпилептикам, продемонстрировали, что этот центр руководит сразу несколькими задачами. «Если одна и та же часть мозга выполняет различные действия в разное время, это невероятно сложный уровень организации» , — говорит Нед Сэйхин ведущий автор исследования. • Зона Брока оказалась гораздо более функциональной, чем предполагали учёные. Она ответственна за выполнение многих шагов, от чтения до произнесения слов. Ранее же считалось, что она участвует исключительно в речевой функции, а за восприятие слов отвечает другая область, Wernicke area. • Выяснилось, что различные свои функции Wernicke area активирует не одновременно, а последовательно. К примеру, она распознаёт слово за 200 мсек после того, как глаз видит его. Ещё 120 мсек нужны, чтобы мысленно изменить время глагола или число существительного. Через 450 мсек мозг может проартикулировать впервые увиденное слово про себя. • На рентгеновском снимке видны вживлённые электроды, которые помогли учёным понять, что зона Брока вычисляет значения, структуру и звучание слов последовательно в доли секунды.

Мозг насекомых и профессия • Как выбирает пчела себе профессию? Как осуществляется в семьях профориентация? Кто и как готовит молодых специалистов? • Профессия рабочих особей зависит только от их возраста. Специально учиться им не приходится. Родители не проявляют никакой заботы о воспитании своих детей. Рабочим пчелам ни одной специальностью овладевать не приходится. Профессиональные навыки у них врожденные. Они получают их в наследство в виде химических инструкций, написанных на хромосомах ядра половых клеток, из которых произошли. • В семье медоносных пчел самые молоденькие труженицы заняты малоквалифицированной деятельностью. Они остаются работать в «роддоме» , наводя порядок в старых, уже бывших в употреблении, ячейках сот, то есть чистят колыбельки, из которых сами недавно вывелись. Уже на четвертый день жизни им доверяют кормление взрослых личинок пергой.

• На восьмой день жизни у них развиваются железы, вырабатывающие особую питательную жидкость – пчелиное молочко, которым кормят совсем молоденьких личинок и матку. • Когда молочные железы прекратят свою функцию, пчела становится кладовщицей. Теперь она целый день дежурит у летка, принимает от сборщиц доставленную в улей пищу и заботливо складывает ее в свободные ячейки, а затем переходят в сферу бытового обслуживания, работая дворниками, подметальщиками, поломойками, мусорщиками. • Когда у рабочих пчел полностью разовьются восковые железы, они становятся строителями, участвуя в возведении сот. Только когда у пчелы, наконец, разовьются ядовитые железы, ее рабочее место переносится поближе к летку. В это время она служит в вооруженной охране улья, присматриваясь через его узкую дверь к огромному и страшному миру. Самая последняя профессия – сборщика нектара и пыльцы. • Эта многообразная деятельность пчелы развертывается всего лишь на протяжении шести недель. Очень короткая, но какая богатая событиями жизнь.

Пол и способности к деятельности • Когда ученые в лаборатории изучают умственные способности животных, они не забывают поинтересоваться, какого пола их подопечные, так как нередко бывает, что в этом отношении самцы и самки далеко не одинаковы. • У муравьев, пчел и термитов, вероятно, умнее «женщины» . • В их семьях все рабочие «касты» – строители, фуражиры, солдаты – являются существами женского пола. • Напротив, мужская половина муравьиного племени особыми талантами не блещет. Правда, мы не знаем, действительно ли они глупы или просто не имеют возможности проявить свой ум, так как им отведена пассивная роль бездельников. Недаром у многих видов муравьев лишних самцов принято безжалостно убивать. • С раннего детства и до самой старости у животного могут образовываться все новые и новые условные рефлексы, а ставшие ненужными угашаются. Благодаря этому все время накапливаются знания, уточняются и шлифуются. Они очень нужны животным, помогая находить пищу, спасаться от врагов, – в общем, выживать.

Поколение «цифровых аборигенов» . Сергей САВЕЛЬЕВ У так называемых «цифровых аборигенов» нагрузка на мозг непрерывно снижается. Даже от программистов сегодня не требуется того интеллектуального уровня, который был им необходим 10 — 15 лет назад. Они пишут программы — как складывают кубики которые являются полуфабрикатами. Интеллектуальная деградация в таких условиях гарантирована. • Длительный быстрый просмотр сайтов — так называемый "серфинг" — делает интеллектуальную деятельность человека поверхностной, выяснили британские психологи. Человек теряет способность к системному и глубокому мышлению. • При работе в интернете быстро развиваются две области мозга — те, что отвечают за краткосрочную память (гиппокамп) и за принятие быстрых решений (вентральный стриатум). • А глубинные зоны мозга, ведущие детальный анализ течения жизнедеятельности, не получают необходимых импульсов, и их деятельность ослабляется. • Есть и плюсы. • Интернетоголики быстрее находят выход из любой сложной ситуации в повседневной жизни. • Постоянно отыскивая нужную информацию в Сети, они тренируют те мозговые центры, которые связаны с принятием решений и логикой. • Исследования с помощью томографов показали: активность этих зон вдвое выше у тех, кто сутками не вылезает из Сети.

Профессиональная деятельность • Показано, что ультраструктура и численная плотность синаптических контактов в префронтальной коре связана с профессиональным статусом у здоровых людей : • В первом слое префронтальной коры у лиц с высоким профессиональным статусом (врачи, физики, математики, бизнесмены) найдены достоверно большее число аксодендритных синапсов на нейрон и значимо высокие объёмная плотность дендритов и содержащихся в них митохондрий, чем у лиц с низким профессиональным статусом (водители транспорта, домохозяйки, домработницы). • Либо эти изменения обусловлены деятельностью людей, • либо люди выбирающие профессию врача, учителя, инженера имеют изначально эти особенности в строении мозга.

Шизофрения • Показана важная роль нарушений митохондрий в генезе негативных расстройств и в снижении энергетического потенциала мозга при шизофрении. • Показано достоверное снижение числа митохондрий в пресинаптических аксонных терминалях в префронтальной коре у больных шизофренией с преобладанием негативных и повышение при наличии позитивных расстройств. • У больных шизофренией, показано снижение функциональной активности хромосом в ядрах глиальных клеток мозга префронтальной коры при шизофрении. • Видимо все таки профессиональная деятельность человека вносит в структурные преобразования мозга большую долю по соотношению с предрасположенностью.

Возраст, функциональные состояния и функции мозга • Практические исследования показали, что женщины находящиеся на 14 - 36 неделе беременности способны четко и быстро определять такие эмоции, как гнев, страх, желание человека солгать, а также радость. • Подобные метаморфозы происходят в организме женщины в основном из-за растущего уровня гормона прогестерона и некоторых других химических сигнализаторов, что происходит на поздних сроках беременности. • По словам Ребекки Пирсон, одного из авторов исследования, сейчас подлинная причина психологических метаморфоз неизвестна, так как во время менструальных циклов также растет уровень прогестерона, однако в эти периоды никаких сверхспособностей не зафиксировано. • Как выяснилось, так называемое "белое вещество" мозга, которое отвечает за передачу сигналов от одной области к другой, продолжает развиваться в лобной и височной долях в среднем до 48 лет. А вот "серое вещество" действительно достигает пика своего развития в юности.

Почему снижение интеллектуальных способностей с возрастом не приводит к потере руководящих должностей? • Известно, что люди более старшего возраста, несмотря на общее снижение интеллектуальных способностей (научно зафиксированный факт), обладают заметно более повышенной мудростью по сравнению с молодыми. • Молодые люди от 25 до 40 лет, • Вторая группа 41 -59 лет, • Третья группа старше 60 лет приняли участие в рассмотрении несколько сюжетов межгрупповых и межличностных конфликтов. Оценку проводили по 6 критериям: Ø способности заменить собственную точку зрения на точку зрения человека, вовлеченного в конфликт (1), Ø распознаванию возможности перемен (2), Ø способности предвидеть несколько сценариев разрешения конфликта (3), Ø понимание неопределенности и недостаточности собственных знаний о конфликте (4), Ø поиску возможности его разрешения (5), Øпоиску возможности компромисса (6).

Почему снижение интеллектуальных способностей с возрастом не приводит к потере руководящих должностей? • Всем было предложено спрогнозировать как будут развиваться описанные конфликты в дальнейшем. • Оказалось, что пожилые люди превосходят молодых участников эксперимента и используют при рассмотрении предложенных ситуаций схемы аргументирования более высокого уровня. • В частности, более «возрастные» участники эксперимента чаще других склонялись к рассмотрению нескольких вариантов развития событий, возможности компромисса и признавали недостаточность собственных знаний. • «Осмысление социальных взаимодействий улучшается с возрастом, несмотря на снижение уровня интеллекта» .

Стюардессы и таксисты • Частые перелеты через несколько часовых поясов, приводят к уменьшению некоторых долей мозга. Доктор Квангчук Чо из Бристольского университета, утверждает, что аналогичные симптомы могут наблюдаться у людей, чей сон регулярно нарушается, например, у работников ночных смен и родителей грудных детей. • При этом уменьшается височная доля в правом полушарии мозга, отвечающая за визуальное распознавание и пространственную ориентацию и память. Кроме того, у них был повышен уровень гормона стресса - кортизола. • У таксистов со стажем - 4 -6 лет работы, выявлены изменения в области гипокампа. У таксистов проработавших не более двух лет таких изменений практически не выявляется. • Время кратковременной памяти не превышает 12 -14 минут. Как правило навигационная задача у таксиста решается в течение этого времени.

Фокусы увеличивают мозг • Сканирование мозга показало, что жонглирование увеличивают размер определенных частей мозга. Однако прекращение таких упражнений приводит к сокращению все тех же областей. Исследователи из университета Регенсбурга (Германия) задействовали в своем эксперименте 24 человека, не имевших до этого никакого опыта жонглирования. • После первого исследования мозга половину испытуемых попросили научиться жонглировать тремя мячиками и три месяца ежедневно совершать такие упражнения в течение хотя бы 60 секунд. После этого все 24 человека снова подверглись сканированию мозга. • Мозг у представителей контрольной группы не изменился, а в голове тех, кто научился жонглировать, увеличились две области, связанные с обработкой визуальной информации. • После сканирования первая группа перестала жонглировать, а эксперимент продолжался еще три месяца. За это время количество серого вещества сократилось.

Слепые люди думают быстрее. • У людей, потерявших зрение, мозг работает быстрее, чем у зрячих. Те нервные клетки, которые обычно обрабатывают зрительную информацию, перестраиваются и начинают работать на слуховой анализатор. Благодаря этому слепые в два раза быстрее понимают обращенную к ним речь. • В ходе исследования добровольцам предлагалось прослушать предложение, причем последнее слово могло либо соответствовать, либо не соответствовать предложению по смыслу. • При этом исследователи регистрировали мозговую активность испытуемых. В момент, когда те решали, имеет ли смысл последнее слово, регистрировался так называемый сигнал N 400. По его продолжительности ученые оценивали скорость восприятия смысла предложения. • У зрячих продолжительность анализа смысла составляла в среднем 150 миллисекунд, в то время как слепым требовалась лишь половина этого времени.

Исследователи из Университета города Санта-Барбара изучили механизм клеточных изменений, происходящих в головном мозге, когда тот запоминает информацию. • "В момент укрепления синапсов вы строите новые связи и большинство из них кодируют те или иные воспоминания. Те синапсы, что уже были усилены и на их базе созданы новые связи, скорее всего уже несут в себе некие воспоминания. Укрепление синапсов является очень важной частью познания и обучения. • Для того, чтобы произошло укрепление синапса, в нем должен начаться синтез новых протеинов, делающих его сильнее и длиннее. Ученые говорят, что этот процесс можно сравнить с выращиванием мышц - когда мы поднимаем тяжести в мышечные волокна поступают новые протеины, на базе которых строится дополнительная мышечная масса.

Исследователи из Университета города Санта-Барбара изучили механизм клеточных изменений, происходящих в головном мозге, когда тот запоминает информацию. • Впрочем, говоря о головном мозге, необходимо сделать важное замечание: для того, чтобы в синапсе началась выработка протеинов, соответствующая команда должна поступить из РНК. То тех пор, пока РНК будет "молчать", процесс воспроизводства не начнется. • "Когда что-то попадет в наш мозг - мысль, некий стимул, вы что-то увидите или услышите - всегда происходит активация синапсов. А вот что происходит дальше, до сих пор было загадкой. • Когда мозг получает входной сигнал, протеины начинают деградировать и распадаться, тогда же РНК дает команду на синтез новых протеинов, что усиливает синапс. "Интересно то, что для формирования воспоминания должен быть запущен процесс деградации белков, раньше мы не знали этого”.