Торможение поведения

Дорогие читатели, признаюсь, что систематизировать сведения, изложенные в книге, в моем возрасте стоило мне большого труда. Но я уверена, что эта книжечка будет полезна начинающим нейрофизиологам, медикам, инженерам, работающим в сфере нового поколения ЭВМ – имитации работы головного мозга, потому что она основана на фактическом материале, с одной стороны, и является естественным продолжением развития отечественной нейрофизиологии, с другой. Конечно, насколько ясно удалось мне изложить эти факты и донести до вас мои мысли, судить вам.

Сожалею, что я поздно взялась за это интересное дело. Будь помоложе, я написала бы лучше, ну что теперь поделаешь…

Другая причина, которая давала мне силы работать – это сознание долга перед моими братьями.

Они прожили совсем немного. Младший – Мишенька умер в 1942 году в восемь месяцев от диспепсии, в эвакуации на Урале. У него были красивые «ореховые» глаза. Он так хорошо смеялся… Старший – Владилен Иванович Федоров, 1925 года рождения, погиб осенью 1944 года в боях под Ригой. Прожил всего лишь 19 лет. Он писал картины маслом, играл на балалайке народные мелодии, мечтал учиться играть на скрипке. Скрипку перед войной купили. Когда спешно уезжали из Подмосковья в эвакуацию, скрипка в черном футляре (внутри обит красным искрящимся бархатом, как символ былой мирной жизни) осталась лежать на шкафу. Мне очень хотелось сказать о нем, посвятить ему этот мой скромный труд. Это о нашем Вовке и о множестве таких, как он, написал стихи один из основателей нового направления нейрофизиологии – эволюция нейромедиаторов и лучший поэт нашего времени Дмитрий Сахаров – Сухарев, стихи пронизанные душевной болью за тех, кто не прожил свою жизнь, а отдал ее за то, чтобы мы смогли прожить свою.

И, когда над ними грянул смертный гром,Нам судьба иное начертала,Нам, не призывному, нам, не приписномуВоинству окрестного квартала.Сирые метели след позамели,Все календари пооблетели.Годы нашей жизни, как составы, пролетели,Как же мы давно осиротели!Вспомните, ребята, вспомните, ребята,Разве это выразить словами,Как они стояли у военкоматаС бритыми навечно головами.Вспомним их сегодня всех до одного,Вымостивших страшную дорогу.Скоро, кроме нас, уже не будет никого,Кто вместе с ними слушал первую тревогу.И, когда над ними грянул смертный громТрубами районного оркестра,Мы глотали звуки ярости и муки,Чтоб хотя бы музыка воскресла!Вспомните, ребята, вспомните, ребята,Это только мы видали с вами,Как они шагали от военкоматаС бритыми навечно головами.

Мы опять живем в непростое время, когда снова и снова приходится переживать боль наших потерь и думать, а что будет дальше. Невольно вспоминаешь слова Юлиуса Фучека: «Люди, будьте бдительны». Думаю, что сейчас моя небольшая книжечка о торможении поведения, о возможности его тренировки, о его нейрофизиологических и нейромедиаторных механизмах вполне актуальна.

Во введении положено дать краткое содержание работы, предлагаемой читателю, естественно подчеркнув ее достоинства. Самой о достоинствах писать сложно. Поэтому я решила использовать объективную ее характеристику, которая была дана академиком П. В. Симоновым, когда он, как директор Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (ИВНД и НФ РАН), написал мне, как и ряду других сотрудников, представление на соискание государственной научной стипендии: «Г.И. Шульгина – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории ультраструктурных и цитохимических основ условного рефлекса Института ВНД и НФ РАН является высококвалифицированным специалистом по проблеме нейрофизиологии поведения. Ей принадлежит приоритет в экспериментальном обосновании фундаментальных закономерностей внутримозговых механизмов обучения на нейронном уровне. Г.И.Шульгина – автор более ста научных публикаций, в том числе монографии «Биоэлектрическая активность головного мозга и условный рефлекс» (М.: Наука, 1978), соавтор монографии «Нейробиология обучения и памяти» (М.:Наука, 1990), соавтор и редактор сборника «Нейрокомпьютеры как основа мыслящих ЭВМ» (М.: Наука, 1993). Исследования Г.И. Шульгиной внесли коренные изменения в уровень познания способа интеграции нейронов в процессе обучения. Установленные ею новые, ранее неизвестные, факты позволили ей сформулировать фундаментальные теоретические положения о повышении упорядоченности в работе нейронов, как отражении качественного отличия активного деятельного состояния структур головного мозга от состояния относительного покоя или торможения, и об усилении фазности в работе нейронов вследствие усиления тормозных гиперполяризационных процессов как внутримозговой основе выработки внутреннего торможения. В последние годы Г.И.Шульгиной проводятся исследования нейромедиаторного и нейромодуляторного обеспечения системной организации нейронов ЦНС при обучении. Научные публикации Г.И.Шульгиной были неоднократно отмечены премиями на конкурсах научных статей и монографий Института ВНД и НФ РАН. Она лауреат премий имени М. Н.Ливанова и Э. А. Асратяна. Все вышесказанное дает право ходатайствовать о присуждении Г. И. Шульгиной государственной научной стипендии в 2000 г.». Председатель Ученого совета ИВНД и НФ РАН, академик П. В. Симонов. Ученый секретарь Ученого совета ИВНД и НФ РАН, канд. биол. наук А.В.Кольцова.

Точно не знаю, но стипендий, похоже, никому не дали. То были трудные годы для нашей науки.

Сама я таких высоких слов о себе никогда бы не написала, но привести объективную оценку своих работ со стороны глубокопочитаемого мной П. В. Симонова, который долгие годы мудро и умело управлял нашим Институтом, наверное, можно. Конечно с приоритетом – преувеличено. Множество талантливых исследователей добывали интересные данные о работе головного мозга на нейронном уровне при обучении и до меня, и наряду со мной, и для тебя, мой дорогой читатель, здесь остается безграничное поле приложения твоих сил и работы ума. Желаю каждому из вас, мои хорошие, работать долго и плодотворно, проявить всю мощь своего таланта в сфере выбранной вами специальности.

Все-таки, следует признаться, что нам удалось действительно получить ряд очень важных сведений, которые иногда переворачивают устоявшиеся представления. Приведу простой пример. В последние годы в силу требований практики получает развитие новое направление, обозначаемое как «интерфейс мозг – компьютер». На основе того факта, что при реализации движения конечности и даже просто при воображении этого движения в ее корковом представительстве снижается амплитуда ЭЭГ, а в представительстве другой конечности она при этом повышается, создают установки «интерфейс мозг – компьютер», где это явление используют для тренировки и восстановления движений после инсульта или травмы.

Изменения ЭЭГ в сторону повышения амплитуды, согласно гипотезе Э.Эдриана и К. Ямагивы, предложенной в 1935 году, трактуют как отражение повышения синхронизации в работе нейронов, а в сторону снижения – как отражение ее десинхронизации, по-русски говоря, разнобоя. Даже чисто логически странновато, каким образом разнобой в работе нейронов способствует реализации движения конечности и ускорению восстановления ее работоспособности? Проведенное нами сравнение степени синхронизации в работе близлежащих нейронов на фоне высокоамплитудных медленных колебаний потенциала в состоянии покоя или торможения и на фоне активации ЭЭГ при активном деятельном состоянии мозга показало, что при снижении амплитуды ЭЭГ синхронизация в работе нейронов не снижается, а повышается по сравнению с таковой в состоянии покоя. И тогда все встает на свои места.

Конечно, те, кто не читает современной периодики, еще долго будут пользоваться устаревшим термином «десинхронизация ЭЭГ», не понимая, а что, собственно, происходит на самом деле.

На основе многолетних исследований активности нейронов и ЭЭГ при обучении в лаборатории академика М.Н.Ливанова, как мне представляется, мы близко подошли к решению «проклятого», по словам И. П. Павлова вопроса о нейрофизиологических механизмах внутреннего торможения. Это настолько важно, что я, «утратив скромность», в 1987 году опубликовала статью «К экспериментальному и теоретическому обоснованию гиперполяризационной теории внутреннего торможения» в журнале «Успехи физиологических наук», 1 (3), C.80–97. Прошло много лет. В расширенном варианте те же данные и соображения в 2005 году были опубликованы в Испании: «The Neurophysiological Validation of the Hyperpolarization Theory of Internal Inhibition». The Spanish Journal of Psychology, 8 (1), 86–99.

Любопытно, видимо, научная общественность на меня за такое нескромное поведение обиделась. Большинство моих статей часто цитируют. А вот эти две не цитирует никто, даже в порядке критики. Не цитируют и нашу совместную статью с М. Н. Ливановым на ту же тему: Livanov, M. N., Shulgina, G. I. (1983). Neurophysiological mechanisms of internal inhibition. The Pavlovian journal of biological scienses. 18, 6 – 12. Будем надеяться, перефразируя М. Цветаеву, и этим статьям, «как крепким винам, придет черед…».

Мне много лет, проблемой нейрофизиологии торможения я занимаюсь с 1953-го года. С того счастливого времени, когда на летней практике биофака на Биостанции МГУ на Белом море (директор – легендарный Николай Андреевич Перцев) изучала поведение морских звезд и ни много ни мало открыла у них наличие внутреннего торможения. (см. Глава II, Торможение и наказание). Работа моя на всем протяжении проводилась в направлении изучения нейрофизиологического обеспечения взаимодействия основных нервных процессов: возбуждения, торможения и растормаживания, обеспечивающих реализацию поведения и обучение животных и человека. Цель данной книги – систематизация сведений, полученных автором и его сотрудниками в эксперименте, и соответствующих данных литературы, в процессе работы вначале в МГУ имени М.В.Ломоносова на кафедре высшей нервной деятельности, (1953–1955 гг.), затем в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии (1958–2015 гг.) и на факультете психологии Государственной академии славянской культуры (с 1999 г. и по настоящее время).