Психофизиология речи и мыслительной деятельности

Третий уровень. Поскольку речь человека всегда динамична и индивидуальна, то "вербальная сеть" в силу своих особенностей, таких как статичность и стандартность, может составлять лишь предпосылку и возможность речевого процесса. Поэтому, согласно Т.Н. Ушаковой, в механизме внутренней речи существует третий динамический уровень, соответствующий по своим временным и содержательным характеристикам продуцируемой внешней речи. Этот уровень состоит из быстро сменяющихся активаций отдельных узлов "вербальной сети", так, что каждому произносимому человеком слову предшествует активация соответствующей структуры внутренней речи, переходящая путем перекодирования в команды артикуляционным органам.

Вербальные сети фактически представляют собой морфофункциональный субстрат второй сигнальной системы.

3.2 Периферические системы обеспечения речи

К периферическим органам речи относятся:

- энергетическая система дыхательных органов, необходимая для возникновения звука (легкие и главная дыхательная мышца -- диафрагма);

- генераторная система -- звуковые вибраторы, при колебании которых образуются звуковые волны (голосовые связки гортани -- тоновый вибратор; щели и затворы, получающиеся во рту при артикуляции);

- резонаторная система (носоглотка, череп, гортань и грудная клетка).

Речь образуется в результате изменения формы и объема надставной трубки, состоящей из полости рта, носа и глотки. В резонаторной системе, отвечающей за тембр голоса, образуются определенные форманты, специфические для данного языка. Резонанс возникает в результате изменения формы и объема надставной трубки.

Артикуляция - это совместная работа органов речи, необходимая для произнесения звуков речи. Артикуляция регулируется речевыми зонами коры и подкорковыми образованиями. Для правильной артикуляции необходима определенная система движений органов речи, формирующаяся под влиянием слухового и кинестизического анализаторов.

Процесс речи можно рассматривать как результат работы периферических органов, основанный на генерации дифференцированных акустических последовательностей (звуков) и являющийся высоко-координированной произвольной моторной активностью фонационного и артикуляционного аппаратов. Все характеристики речи, такие, как скорость, сила звука, тембр, окончательно складываются у мужчины после так называемой "ломки голоса", а у женщины по достижении старшего подросткового возраста и представляют собой устойчивую функциональную систему, которая остается практически неизменной вплоть до глубокой старости. Именно поэтому мы легко узнаем знакомого по голосу и по особенностям речи.

3.3 Мозговые центры речи

Клинические данные, полученные при изучении локальных поражений мозга, а также результаты электростимуляции структур мозга, позволили четко выделить те специализированные структуры коры и подкорковых образований, которые ответственны за способность произносить и понимать речь. Так установлено, что локальные поражения левого полушария различной природы у правшей приводят, как правило, к нарушению функции речи в целом, а не к выпадению какой-либо одной речевой функции.

Способность человека к анализу и синтезу речевых звуков, тесно связана с развитием фонематического слуха, т.е. слуха, обеспечивающего восприятие и понимание фонем данного языка. Главная роль в адекватном функционировании фонематического слуха принадлежит такому центральному органу речи как слухоречевая зона коры больших полушарий -- задняя треть верхней височной извилины левого полушария, т.н. центр Вернике. К другому центральному органу речи принадлежит т.н. зона Брока, которая у лиц с доминированием речи по левому полушарию, находится в нижних отделах третьей лобной извилины левого полушария. Зона Брока обеспечивает моторную организацию речи.

В 60-е гг. широкую известность получили исследования В. Пенфилда, который во время операций на открытом мозге с помощью слабых токов раздражал речевые зоны коры (Брока и Вернике) и получал изменения речевой активности пациентов. (Операции такого рода иногда выполняют при местной анестезии, поэтому с пациентом можно поддерживать речевой контакт). Эти факты нашли свое подтверждение и в более поздних работах. Было установлено, что с помощью электростимуляции можно выделить все зоны и участки коры, включающиеся в выполнение той или иной речевой задачи, и эти участки весьма специализированы по отношению к особенностям речевой деятельности.

Синтагматические и парадигматические аспекты речи. В нейропсихологии при изучении локальных поражений мозга установлено существование нарушений речевых функций (афазий) двух категорий: синтагматические и парадигматические. Первые связаны с трудностями динамической организации речевого высказывания и наблюдаются при поражении передних отделов левого полушария. Вторые возникают при поражении задних отделов левого полушария и связаны с нарушением кодов речи (фонематического, артикуляционного, семантического и т.д.).

Синтагматические афазии возникают при нарушениях в работе передних отделов головного мозга, в частности центра Брока. Его поражение вызывает эфферентную моторную афазию, при которой собственная речь нарушается, а понимание чужой речи сохраняется почти полностью. При эфферентной моторной афазии нарушается кинетическая мелодия слов по причине невозможности плавного переключения с одного элемента высказывания на другой. Больные с афазией Брока осознают большую часть своих речевых ошибок, но могут общаться с большим трудом и лишь незначительное количество времени. Поражение другого отдела передних речевых зон (в нижних отделах премоторной зоны коры) сопровождается так называемой динамической афазией, когда больной теряет способность формулировать высказывание, переводить свои мысли в развернутую речь (нарушение программирующей функции речи).

При поражении центра Вернике возникают нарушения фонематического слуха, появляются затруднения в понимании устной речи, в письме под диктовку (сенсорная афазия). Речь такого больного достаточно беглая, но обычно бессмысленная, т.к. больной не замечает своих дефектов. С поражением задних отделов речевых зон коры связывают также акустическо-мнестическую, оптико-мнестическую афазии, в основе которых лежит нарушение памяти, и семантическую афазию -- нарушение понимания логико-грамматических конструкций, отражающих пространственные отношения предметов.

Механизмы восприятия речи. Одно из фундаментальных положений науки о речи состоит в том, что переход к осмыслению сообщения возможен лишь после того, как речевой сигнал преобразован в последовательность дискретных элементов. Далее предполагается, что эта последовательность может быть представлена цепочкой символов-фонем, причем число фонем в каждом языке очень мало (например, в русском языке их 39). Таким образом, механизм восприятия речи обязательно включает блок фонетической интерпретации, который обеспечивает переход от речевого сигнала к последовательности элементов. Конкретные психофизиологические механизмы, обеспечивающие этот процесс, еще далеко не ясны. Тем не менее, по-видимому, и здесь действует принцип детекторного кодирования (см. тему 5 п. 5.1). На всех уровнях слуховой системы обнаружена достаточно строгая тонотопическая организация, т.е. нейроны, чувствительные к разным звуковым частотам, расположены в определенном порядке и в подкорковых слуховых центрах, и первичной слуховой коре. Это означает, что нейроны обладают хорошо выраженной частотной избирательностью и реагируют на определенную полосу частот, которая существенно у'же полного слухового диапазона. Предполагается также, что в слуховой системе существуют и более сложные типы детекторов, в частности, например, избирательно реагирующих на признаки согласных. При этом остается неясным, за счет каких механизмов происходит формирование фонетического образа слова и его опознание.

В связи с этим особый интерес представляет собой модель опознания букв и слов при чтении, разработанная Д. Мейером и Р. Шваневельдтом. По их мнению, процесс опознания начинается в тот момент, когда ряд букв поступает на "анализатор деталей". Получающиеся при этом коды, содержащие информацию о форме букв (прямые линии, кривые, углы), передаются на детекторы слов. При обнаружении этими детекторами достаточных признаков генерируется сигнал, подтверждающий, что обнаружено некоторое слово. Обнаружение определенного слова также активизирует расположенные рядом слова. Например, при обнаружении слова "компьютер" активизируются также слова, расположенные в сети памяти человека близко от него, -- такие как "программное обеспечение", "винчестер", "Интернет" и т.д. Возбуждение семантически связанных слов облегчает их последующее обнаружение. Эта модель подтверждается тем, что испытуемые опознают связанные слова быстрее, чем несвязанные. Эта модель привлекательна также и тем, что открывает путь к пониманию структуры семантической памяти.

Организация речевого ответа. Предполагается, что у взрослого человека, владеющего языком, восприятие и произношение слов опосредуются внутренними кодами, обеспечивающими фонологический, артикуляторный, зрительный и семантический анализ слова. Причем все перечисленные коды и операции, осуществляемые на их основе, имеют свою мозговую локализацию.

Клинические данные позволяют выстроить следующую последовательность событий. Заключенная в слове акустическая информация обрабатывается в "классической" слуховой системе и в других "неслуховых" образованиях мозга (подкорковых областях). Поступая в первичную слуховую кору (зону Вернике), обеспечивающую понимание смысла слова, информация преобразовывается там для формирования программы речевого ответа. Для произношения слова необходимо, чтобы "образ", или семантический код, этого слова поступил в зону Брока. Обе зоны -- Брока и Вернике связаны между собой дугообразным пучком нервных волокон. В зоне Брока возникает детальная программа артикуляции, которая реализуется благодаря активации лицевой зоны области моторной коры, управляющей лицевой мускулатурой.

Однако, если слово поступает через зрительную систему, то вначале включается первичная зрительная кора. После этого информация о прочитанном слове направляется в угловую извилину, которая связывает зрительную форму данного слова с его акустическим сигналом в зоне Вернике. Дальнейший путь, приводящий к возникновению речевой реакции, такой же, как и при чисто акустическом восприятии.

Данные, полученные с помощью позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) показывают, что у праворуких здоровых грамотных взрослых отдельные операции при восприятии слов действительно обеспечиваются за счет включения разных зон, главным образом, левого полушария. При звуковом восприятии слов активируются две зоны: первичная слуховая зона и височно-теменная. По-видимому, левая височно-теменная зона непосредственно связана с операцией фонологического кодирования, т.е. воссоздания звукового образа слова. При чтении (восприятии письменных знаков) эта зона, как правило, не активируется. Однако усложнение словесных заданий, предъявляемых в письменном виде, может повлечь за собой и фонологические операции, которые связаны с возбуждением височно-теменной зоны.

Основные очаги возбуждения при восприятии написанных слов находятся в затылке: первичной проекционной и вторичных ассоциативных зонах, при этом охватывая как левое, так и правое полушарие. Судя по этим данным, зрительный "образ" слова формируется в затылочных областях. Семантический анализ слова и принятие решения в случае смысловой неоднозначности осуществляется главным образом при активном включении передних отделов левого полушария, в первую очередь, фронтальной зоны. Предполагается, что именно эта зона связана с нервными сетями, обеспечивающими словесные ассоциации, на основе которых программируется ответное поведение.

Из всего вышесказанного можно сделать следующий вывод: даже относительно простая лексическая задача, связанная с восприятием и анализом слов, требует участия целого ряда зон левого и частично правого полушария.

3.4 Речь и межполушарная асимметрия

В настоящее время представляется очевидным, что между двумя полушариями мозга существуют четкие различия в обеспечении речевой деятельности. Немало данных свидетельствует о морфологических различиях в строении симметричных зон коры, имеющих отношение к обеспечению речи. Так, установлено, что длина и ориентация сильвиевой борозды в правом и левом полушариях разная, а ее задняя часть, образующая зону Вернике, у взрослого праворукого человека в левом полушарии в семь раз больше, чем в правом.

Речевые функции левого полушария. Речевые функции у правшей локализованы преимущественно в левом полушарии и лишь у 5% правшей речевые центры находятся в правом. Большая часть леворуких -- около 70% также имеют речевые зоны в левом полушарии. Примерно у 15% речь контролируется правым полушарием, а у оставшихся (около 15%) -- полушария не имеют четкой функциональной специализации по речи. Установлено, что левое полушарие обладает способностью к речевому общению и оперированию другими формализованными символами (знаками), хорошо "понимает" обращенную к нему речь, как устную, так и письменную и обеспечивает грамматически правильные ответы. Оно доминирует в формальных лингвистических операциях, свободно оперирует символами и грамматическими конструкциями в пределах формальной логики и ранее усвоенных правил, осуществляет синтаксический анализ и фонетическое представление. Оно способно к регуляции сложных двигательных речевых функций, и обрабатывает входные сигналы, по-видимому, последовательным образом. К уникальным особенностям левого полушария относится управление тонким артикуляционным аппаратом, а также высокочувствительными программами различения временных последовательностей фонетических элементов. При этом предполагается существование генетически запрограммированных морфофункциональных комплексов, локализованных в левом полушарии и обеспечивающих переработку быстрой последовательности дискретных единиц информации, из которых складывается речь.

Однако, в отличие от правого полушария, левое не различает интонации речи и модуляции голоса, нечувствительно к музыке как к источнику эстетических переживаний (хотя и способно выделить в звуках определенный устойчивых ритм) и плохо справляется с распознаванием сложных образов, не поддающихся разложению на составные элементы. Так, оно не способно к идентификации изображений обычных человеческих лиц и неформальному, эстетическому восприятию произведений искусства. Со всеми этими видами деятельности успешно справляется правое полушарие.

Метод Вада. Для точного установления специализации полушарий по отношению к речи используют особый прием, так называемый метод Вада -- избирательный "наркоз полушарий". При этом в одну из сонных артерий на шее (слева или справа) вводят раствор снотворного (амитал-натрий). Каждая сонная артерия снабжает кровью лишь одно полушарие, поэтому с током крови снотворное попадает в соответствующее полушарие и оказывает на него свое действие. Во время теста испытуемый лежит на спине и считает вслух. При попадании препарата в речевое полушарие наступает пауза, которая в зависимости от введенной дозы может длиться 3-5 минут. В противоположном случае задержка речи длится всего несколько секунд. Таким образом, этот метод позволяет на время "выключать" любое полушарие и исследовать изолированную работу оставшегося.

Дихотическое прослушивание. При предъявлении двух разных по содержанию или звучанию стимулов, один из которых поступает через наушник в левое ухо, а другой в правое, эффект восприятия информации, поступающей в каждое ухо, оказывается разным. Метод, с помощью которого удалось установить, что симметричные слуховые каналы функционально изолированы и работают с разной успешностью, получил название "дихотическое прослушивание". Сущность этого метода заключается в одновременном предьявлении различных акустических сигналов в правое и левое ухо и последующем сравнении эффектов восприятия. Например, испытуемому одновременно предъявляются пары цифр: одна цифра в одно ухо, вторая в другое, со скоростью две пары в секунду. После прослушивания трех пар цифр испытуемых просят назвать их. Оказалось, что испытуемые предпочитают сначала называть цифры, предъявленные в одно ухо, а затем в другое. Если их просили назвать цифры в порядке предъявления, то число правильных ответов значительно уменьшалось. На основании этого было сделано предположение о раздельном функционировании слуховых каналов, во-первых, и о большей мощности контралатерального (противоположного) слухового пути по сравнению с ипсилатеральным (принадлежащем той же стороне), во-вторых.

В результате многочисленных экспериментов было установлено, что в условиях конкуренции между правым и левым слуховыми каналами наблюдается преимущество уха, контралатерального полушарию, доминирующему в обработке предъявляемых сигналов. Так, если одновременно подавать слуховые сигналы в левое и правое ухо, то люди с доминирующим по речи правым полушарием будут лучше воспринимать сигналы, подаваемые в левое ухо, а люди с доминирующим по речи левым полушарием -- в правое. Поскольку подавляющее большинство людей праворуки, центр речи у них, как правило, сосредоточен в левом полушарии, для них свойственно преобладание правого слухового канала. Это явление носит специальное название -- эффект правого уха. Величина эффекта у разных людей может колебаться. Степень индивидуальной выраженности эффекта может быть оценена с помощью специального коэффициента, который вычисляется на основе различий в точности воспроизведения сигналов, подаваемых в левое и правое ухо.

Итак, в основе этого эффекта лежит раздельное функционирование слуховых каналов. При этом предполагается, что при дихотическом прослушивании передача по прямому пути тормозится. Это значит, что у праворуких людей информация от левого уха сначала поступает по перекрестному пути в правое полушарие, а потом через особые связующие пути (комиссуры) в левое, причем часть ее теряется.

Однако преимущество правого уха встречается только у 80% правшей, а центр речи (согласно пробе Вада) находится в левом полушарии у 95% праворуких людей. Причина этого заключается в том, что у ряда людей морфологически преобладают прямые слуховые пути.

Дихотический метод в настоящее время является одним из самых распространенных методов исследования межполушарной асимметрии речи у здоровых людей различного возраста и лиц с патологией ЦНС.

Модель слуховой асимметрии у нормальных людей, предложенная Д.Кимура (цит. по С.Спрингер и Г.Дейч, 1983).

А. При монауральном предъявлении стимула на левое ухо информация передается к правому полушарию по контрлатеральным путям и к левому полушарию по ипсилатеральным путям. Испытуемый правильно называет слог ('ба'). Б. При монауральном предъявлении стимула на правое ухо информация посылается к левому полушарию по контрлатеральным путям и к правому полушарию по ипсилатеральным путям. Испытуемый правильно называет слог ('га'). В. При дихотическом предъявлении передача в ипсилатеральных путях подавлена, поэтому 'га' поступает только к левому (речевому) полушарию. Слог 'ба' достигает левого (речевого) полушария только через комиссуры. Вследствие этого слог 'га' идентифицируется обычно более точно, чем 'ба' (преимущество правого уха).

Модель обработки речевых сигналов в слуховой системе человека. Обобщенную модель взаимодействия полушарий мозга в восприятии речи, разработанную на основе метода дихотического тестирования, предлагает В.П. Морозов и др. (1988). Предположительно в каждом полушарии мозга имеются два последовательных блока: обработки сигналов и принятия решения. Левополушарный блок обработки выделяет сегменты сигнала, связанные с лингвистическими единицами (фонемами, слогами), определяет их характеристики (спектральные максимумы, шумовые участки, паузы) и осуществляет идентификацию сегментов. Правополушарный блок обработки сопоставляет паттерн предъявляемого сигнала с хранящимися в памяти целостными эталонами, используя при этом информацию об огибающей сигнала, соотношении между сегментами по длительности и интенсивности, среднем спектре и др. Эталоны хранятся в словаре в сжатой форме. Словарь целостных эталонов организован по ассоциативному типу, и поиск в нем осуществляется на основе вероятностного прогнозирования. На базе полученных результатов блок принятия решения соответствующего полушария формирует лингвистическое решение.

Принципиальным является тот факт, что в процессе обработки речевых стимулов возможен обмен информацией: 1) между аналогичными блоками обоих полушарий; 2) между блоками обработки и принятия решения в каждом из полушарий. Такой тип взаимодействия обеспечивает промежуточную оценку и открывает возможность коррекции. Кроме того, согласно этой модели, каждое полушарие способно самостоятельно осуществлять распознавание сигнала, но для правого полушария имеются ограничения, связанные с величиной объема словаря целостных эталонов.

Эта модель взаимодействия полушарий мозга в процессе восприятия речи предполагает параллельную обработку речевой информации на основе разных принципов: левое полушарие осуществляет посегментный анализ речевого сигнала, правое использует целостный принцип анализа на основе сравнения акустического образа сигнала с хранящимися в памяти эталонами.

3.5 Развитие речи и специализация полушарий в онтогенезе

Известны две концепции, относящиеся к проблеме функциональной специализации полушарий в онтогенезе: эквипотенциальности полушарий и прогрессивной латерализации. Первая предполагает изначальное равенство, или эквипотенциальность, полушарий в отношении всех функций, в том числе и речевой. В пользу этой концепции говорят многочисленные данные о высокой пластичности мозга ребенка и взаимозаменяемости симметричных отделов мозга на ранних этапах развития.

Межполушарные различия. В соответствии со второй концепцией специализация полушарий существует уже с момента рождения. У праворуких людей она проявляется в виде заранее запрограммированной способности нервного субстрата левого полушария обнаруживать способность к развитию речевой функции и определять деятельность ведущей руки. Действительно установлено, что уже у плода, т.е. задолго до реального развития речевой функции, можно обнаружить проявления межполушарной асимметрии в морфологическом строении будущих речевых зон.

У новорожденных имеются анатомические различия между левым и правым полушариями -- сильвиева борозда слева существенно больше, чем справа. Этот факт свидетельствует о том, что структурные межполушарные различия в известной степени являются врожденными. У взрослых людей структурные различия проявляются главным образом в большей величине площади зоны Вернике в височно-теменной области.

Данные о том, что асимметрия строения мозга у новорожденных детей отражает функциональные различия, были получены при изучении электроэнцефалографических реакций на звуки человеческой речи. Регистрация электрической активности мозга у младенцев при звуках человеческой речи показала, что у 9 из 10 детей амплитуда реакции в левом полушарии заметно больше, чем в правом. При неречевых звуках -- шуме или аккордах музыки -- амплитуда реакций у всех детей была выше в правом полушарии.

Таким образом, исследования, проведенные на детях первого года жизни, позволили обнаружить признаки функциональной неравнозначности полушарий к воздействию речевых стимулов и подтвердить концепцию исходной "речевой" специализации левого полушария у праворуких.

Перенос центров речи. Однако клиническая практика свидетельствует о высокой пластичности полушарий мозга на ранних стадиях развития, которая, в первую очередь, проявляется в возможности восстановления речевых функций при локальных поражениях левого полушария путем переноса центров речи из левого полушария в правое. Установлено, что при повреждении речевых зон левого полушария в ранний период жизни выполнение их функций могут взять на себя симметричные отделы правого полушария. Если по медицинским показаниям у младенцев удаляют левое полушарие, то развитие речи не прекращается и, более того, -- идет без видимых нарушений.

Развитие речи у младенцев с удаленным левым полушарием оказывается возможным благодаря переносу центров речи в правое полушарие. В последующем стандартные тесты, оценивающие уровень вербального интеллекта, не выявляют существенных различий в вербальных способностях оперированных по сравнению со всеми остальными. Лишь крайне специализированные тесты позволяют выявить разницу речевых функций детей с удаленным левым полушарием и здоровых: оперированные в младенчестве дети обнаруживают трудности при использовании сложных грамматических конструкций.

Относительно полное и эффективное замещение речевых функций оказывается возможным только в том случае, если оно началось на ранних стадиях развития, когда нервная система обладает высокой пластичностью. По мере созревания пластичность снижается и наступает период, когда замещение становится невозможным.

Несмотря на теоретические разногласия, все исследователи сходятся в одном: у детей, особенно в дошкольном возрасте, правое полушарие играет значительно большую роль в речевых процессах, чем у взрослых. Однако прогресс в речевом развитии связан с активным включением левого полушария. По некоторым представлениям, обучение языку играет роль пускового механизма для нормальной специализации полушарий. Если в должное время овладения речью не происходит, области коры, в норме предназначенные для речи и связанных с ней способностей, могут претерпевать функциональное перерождение. В связи с этим возникло представление о сензитивном периоде освоения речи, который охватывает довольно длительный период онтогенеза -- все дошкольное детство, при этом пластичность нервных центров постепенно уменьшается и утрачивается к началу полового созревания. Кроме того, к 7-8 годам формируется преимущество правого полушария в восприятии эмоций в пении и речи.

Общепризнано, что поведенческим критерием овладения языком является способность ребенка к осознанной произвольной регуляции речевой деятельности. По клиническим данным, именно этот сознательный и произвольный уровень организации речевой деятельности, а не сам факт ее осуществления обеспечивается, структурами доминантного по речи (у правшей) левого полушария мозга.

3.6 Онтогенез речи

Современное понимание структурно-функциональной организации речи строится на основе учения И.П. Павлова о динамической локализации мозговых функций и обогащено рядом новых положений нейрофизиологии. С нашей точки зрения, самой плодотворной для понимания механизмов речевой функции и некоторых речевых расстройств является концепция о функциональных системах, наиболее полно разработанная П.К. Анохиным (1968). Согласно этой концепции, функциональная система любого поведенческого акта включает в себя, прежде всего афферентный синтез, который программирует действие на основе фило- и онтогенетической памяти, доминирующей мотивации, обстановочной афферентации и ориентировочного рефлекса. Принятие решения предполагает будущий результат, на модели которого и строится программа действия. Организующим фактором многих элементарных деятельностей, входящих в функциональную систему, является результат деятельности системы

Применив эту схему к пониманию механизмов речи, можно предположить, что особое значение в функциональной системе речи приобретает формирование речевой онтогенетической памяти.

При нормальном созревании центральной нервной системы в пренатальном и начальном постнатальном периодах жизни ребенка происходит структурное и функциональное оформление церебральных механизмов, обеспечивающих разные стороны речевой деятельности. В возрасте от 18 месяцев до 5 лет происходит интенсивное развитие речи, формирование словесных связей в процессе общения. Постепенно в процессе онтогенеза осуществляется переход к усилению функциональной асимметрии от первоначально симметрических реакций. Эта закономерность созревания является процессом поздним и длительным. До 5-7 лет асимметричность неустойчива, чем, возможно и объясняется хрупкость и трудность интеграций, синтеза связей в мозге ребенка, что особенно сказывается на речевой функции. В период становления речевой функциональной системы, благодаря постоянной оценке результата действия, "перебираются все степени свободы и остаются только те, которые способствуют получению данного результата" (П.К. Анохин, 1968).

Есть основание считать, что к 5-7 годам у человека формируется запрограммированная в конкретных афферентных параметрах речевая деятельность, имеющая чрезвычайно сложную сенсомоторную организацию со множеством иерархических уровней и высшим интегративным центром в коре больших полушарий головного мозга.

Речь является общественным явлением. По мере изменения окружающей действительности изменялся и организм человека. В результате совершенствования труда и речи продолжали развиваться и органы, осуществляющие эти функции, что в свою очередь делало возможным усовершенствование самих функций и открывало путь для появления новых психических качеств. Таким образом, филогенез человека является выражением взаимодействия общественных и биологических факторов на все более высоком уровне.

Особенности онтогенеза центральной нервной системы обуславливают особую ранимость детей этого возраста. Речевая функция как онтогенетическая, наиболее поздно созревающая и наиболее дифференцированная, представляется особенно хрупкой.

По мере формирования мозга у ребенка происходит накопление речевых условных связей. В речевом общении с окружающими вырабатывается все больше и больше этих связей. Речевые реакции ребенка становятся все более многочисленными, правильными, разносторонними и полными, обеспечивающими дальнейшее развитие его речи. Нормальный ребенок в 5-летнем возрасте свободно (конечно, в пределах доступных ему понятий и приобретенного опыта) говорит на родном языке, а в 6-7-летнем возрасте он уже правильно произносит слова.

По мере накопления человеком опыта и знаний, а по существу в течение всей жизни его речь продолжает развиваться и совершенствоваться.

Взаимодействие между первой и второй сигнальными системами у ребенка является еще несовершенным, связи между ними непрочны и при патологических изменениях высшей нервной деятельности ребенка это взаимодействие может нарушаться.

А.Г. Иванов-Смоленский, изучая законы взаимодействия корковых систем у человека, путем многолетних исследований и наблюдений установил следующие четыре стадии развития высшей нервной деятельности ребенка:

- раздражения, поступающие в кору головного мозга ребенка только от непосредственных (несловесных - слуховых, звуковых, болевых, тактильных и др.) раздражителей, вызывают соответствующие им корковые реакции, выражающиеся в двигательных вегетативных и соматических явлениях; эта стадия является наиболее ранней, нервные процессы происходят при этом только в первой сигнальной системе;

- раздражения, поступающие в кору головного мозга от словесных воздействий, вызывают соответствующую им корковую реакцию, выражающуюся в движениях (действиях) и вегетативных явлениях; в этой стадии нервные процессы протекают как во второй сигнальной системе (слово-раздражитель), так и в первой сигнальной системе (ответная реакция); между корковыми сигналами устанавливается динамическая связь и взаимодействие (путь от второй сигнальной системы к первой);

- раздражения, поступающие в кору от непосредственных, конкретных раздражителей - слуховых, звуковых, зрительных, болевых и т.д., вызывают корковые реакции, выражающиеся уже в слове; наблюдается дальнейшее развитие связи и взаимодействие между сигнальными системами, но только путь связи иной: от первой сигнальной системы ко второй;

- наконец, раздражения, поступающие в кору, могут выражаться только в словах, реакции на эти словесные раздражения выражаются тоже в словах; высшие нервные процессы происходят теперь главным образом во второй сигнальной системе.

Если у ребенка отсутствует слух, то речь у него без соответствующей помощи не появляется: он не слышит слова окружающих и не имеет поэтому примера для подражания.

3.7 Мышление и речь

Речь относится к числу психических функций, принципиально отличающих человека от других представителей животного мира. Речь обычно определяют через ее коммуникативную способность, т.е. как исторически сложившуюся форму общения людей с помощью звуковых и зрительных знаков, благодаря чему возникла возможность передавать информацию не только непосредственно от человека к человеку, но и на гигантские расстояния, а также получать ее из прошлого и передавать в будущее. Вместе с тем, помимо коммуникативной функции, речь имеет отношение и к другим явлениям. Совершенно очевидна мнестическая функция речи, поскольку перевод информации в регистры первичной и вторичной памяти происходит при непременной ее вербализации. Речь имеет непосредственное отношение к сознательным формам психической и произвольной деятельности (регулирующая функция). В настоящее время установлена непосредственная связь речи и мышления (мыслительная функция). До настоящего времени существует очень много сложных вопросов относительно природы речи. И, наверное, самой конструктивной оказалась позиция выдающегося исследователя физиологии психической деятельности И.П. Павлова, который в 1932 г. сформулировал концепцию о сигнальных системах действительности. Под первой сигнальной системой он понимал условно-рефлекторное реагирование через непосредственное восприятие энергии условных раздражителей. Вторая сигнальная система обеспечивает реагирование на сигнальное значение при измене конкретного раздражителя словом, обозначающем его. Например, формирование речи у ребенка возможно только при пребывании его в человеческой языковой среде в начальном периоде развития - до 10 лет. Это оптимальный возраст, после превышения которого способность усвоения языка первичным (материнским) способом резко падает. Естественно, что при этом столь же резко страдают и другие психические функции, связанные с речью.

При развитии речевой функции у человека необходимо различать развитие сенсорной речи (т.е. понимание) и развитие экспрессивной речи (т.е. способность говорить). Способность понимать речь проявляется у ребенка уже во втором полугодии жизни. Первоначально слово воспринимается только в комплексе раздражителей (личность говорящего, жесты, интонация и т.п.) и, как правило, является сигналом двигательной реакции. Затем слово само по себе начинает приобретать сигнальное значение, происходит обобщение его как сигнала, т.е. интеграция.

Различают четыре степени интеграции слова. Первая степень - слово заменяет чувствительный образ определенного предмета ("ляля" - только конкретная кукла). Эта степень интеграции слова доступна детям конца первого - начала второго года жизни. Вторая степень - слово замещает несколько чувствительных образов однородных предметов ("ляля" - относится уже к нескольким одинаковым куклам). Этот уровень обобщения может быть достигнут к концу второго года.

Третья степень - слово замещает ряд чувствительных образов разнородных предметов ("игрушка" - это и кукла, и мяч, и кубики и т.п.), развивается не ранее третьего года. Четвертая степень - в слове сведен ряд обобщений предыдущих степеней ("вещь" - игрушка, одежда, еда и т.п.), развивается на пятом году жизни.

Развитие экспрессивной речи в значительной мере (с точки зрения сигнального значения) происходит параллельно. Фонетическое приближение лепета ребенка к звукам речи отчетливо выражено во втором полугодии. До этого дети всех национальностей гуляют совершенно одинаково. Возраст, в котором происходит формирование второй сигнальной системы, является также наиболее благоприятным для изучения иностранных языков. Ребенок овладевает тем языком, на котором говорят окружающие, вне зависимости от своей национальной принадлежности. Это первичный (материнский) способ изучения языка, и он базируется на первой сигнальной системе по очень простой схеме: чувственный образ > слово. Кроме того, существует вторичный способ, который основан на знании какого-то другого (родного) языка. Схема при этом усложняется: чувственный образ > слово на родном языке > слово на иностранном языке. Обучение, таким образом, не только взрослых, но и детей гораздо менее эффективно. На основании богатого клинического материала можно составить нейропсихологическую картину речи, ее нейрофизиологические механизмы. Анализ этих материалов показывает, что сенсорная речь связана с корковыми проекциями зрительного, слухового и кожного анализаторов (в случае азбуки для слепых), а также с описанным немецким психиатором и невропатологом К. Вернике центром, расположенным в задней трети верхней височной извилины слева (центр Вернике, или центр понимания речи).

Экспрессивная речь в решающей степени зависит от участка, описанного французским антропологом и хирургом П. Брока, который находится в задней трети нижней лобной извилина слева (центр Брока, или центр экспрессивной речи).

Функционирование этого центра детерминировано как информацией, полученной от принятого речевого сигнала, так и внутренними побудительными причинами, мотивацией.

Опять же клинический опыт свидетельствует, что для обеспечения речевых функций у правшей ведущую роль играет левое полушарие, однако такое соотношение формируется у ребенка после четырех лет. Это следует понимать как подтверждение того, что левополушарные структуры обеспечивают аналитическую, абстрактно-логическую составляющие речевой функции. От участия правого полушария зависит эмоционально-образный компонент речи.

В процессе онтогенеза (индивидуального развития человека) формирование мышления, интеллектуальных способностей происходит несколько фаз:

- до двух лет - построение сенсомоторных схем, проявляющихся в целенаправленной двигательной активности, что обеспечивается главным образом таламокортикальными системами;

- от трех до семи лет - мыслительная активация сенсомоторных схем, т.е. способность предсказывать, что получится в результате того или иного действия; это совпадает с развитием речи и формированием височной и моторной коры;

- от восьми до десяти лет - способность к логическому рассуждению, активизация корково-корковых ассоциативных связей;

- от одиннадцати до пятнадцати лет - способность к формальным операциям, абстракциям, оценке гипотез.

Исследование физиологических механизмов мышления - задача чрезвычайно трудная, которая еще далека до своего окончательного решения.

Как уже отмечалось, И.П. Павлов в основе механизмов мышления видел временную связь и вторую сигнальную систему. Клинический опыт, а в последнее время ряд современных методов исследования на здоровых людях (электроэнцефалография, позитронно-эмиссионная томография, использование ядерно-магнитного резонанса) позволили выделить мозговые структуры, имеющие непосредственное или опосредственное отношение к процессам мышления.

Установлено, что принятие решения связано с височной и лобной корой, а выработка стратегии реализации решения принадлежит теменно-затылочной коре. Несомненная значимость ретикулярной формации стволовой части мозга, анализаторов, лимбической системы. На примере речевой и мыслительной функции мозга особенно отчетливо выступает функциональная асимметрия мозга. Основные различия в работе полушарий мозга человека впервые обнаружил американский ученый лауреат Нобелевской премии Р. Сперри, который однажды в лечебных целях рискнул рассечь межполушарные связи у больных эпилепсией и с изумлением обнаружил, что два полушария доселе, казалось бы, единого мозга ведут себя как два совершенно различных мозга и даже не всегда до конца понимают друг друга. С тех пор накоплено по этой проблеме очень много интереснейших фактов. В клинических условиях с лечебной целью была разработана методика временного (на 1-2 ч) отключения одного из полушарий, и человек в этих условиях работал только с одним из них.

Оказалось, что у левополушарного человека речь сохранена, в беседе он захватывает инициативу. Словарный запас становится богаче и разнообразнее, ответы более развернутыми и детализированными. Излишне многословен и даже болтлив. Однако речь теряет интонационную выразительность, она монотонная, бесцветная, тусклая. Голос гнусавый, либо лающий. Утрачена способность улавливать интонации. Образное восприятие нарушено, абстрактное - облегчено. Память главным образом теоретического оттенка. Настроение улучшается, становится мягче, приветливее, веселее, оптимистичнее. Страдает образное мышление, сохранено или даже усилено - логическое.

У правополушарного человека речевые возможности резко ограничены. С трудом вспоминает названия предметов, хотя их узнает и может объяснить назначение. Немногословен, охотнее отвечает мимикой и жестами. Ухудшается словесное и улучшается образное восприятие. Нарушается словесно-логическая память. В эмоциональной сфере - сдвиг в сторону отрицательных эмоций.

Правое и левое полушарие у здорового человека находятся в постоянном взаимодействии. Между ними имеются мощные ассоциативные связи (мозолистое тело).

Вот поэтому и восприятие, речь и мышление всегда результат их совместной деятельности.

На сегодняшний день наши представления о физиологических механизмах мышления достаточно ограничены. Можно совершенно определенно говорить, что элементарной функциональной единицей этого процесса, равно как и других психических процессов, является нейрональная активность, т.е. генерация комплекса разрядов, что непосредственно наблюдали при проведении соответствующих тестов во время нейрохирургических операций. Однако в настоящее время даже с помощью самых совершенных методических приемов невозможно одновременно зарегистрировать и проанализировать многомиллиардные комплексы нейрональных объектов. Представляется достаточно очевидным участие в мыслительных операциях нейрохимических процессов и следовой активности. Весьма наглядными являются изменения на электроэнцефалограмме, спонтанной и вызванной, однако они не имеют смысловой специфичности, поэтому по ним прочитать мысли человека нельзя.

Процесс мышления в зависимости от его напряженности, психоэмоционального фона имеет весьма разнообразное вегетативное сопровождение. Это выражается в том, что перераспределяется мозговой кровоток, хотя в целом кровоснабжение меняется слабо, отмечаются локальные сдвиги интенсивности метаболизма и энергетики в мозговых структурах, изменяются частота сердечных сокращений, артериальное давление крови, частота и форма дыхательных движений, уровень обмена энергии в целом, кожно-гальваническая реакция, секреция гормонов и ряд других показателей. Именно они при синхронной регистрации используются в так называемых детекторах лжи.

Следует хорошо понимать, что получаемые при этом данные являются лишь косвенными показателями, отражающими больше эмоциональное переживание обсуждаемых ситуаций.

И хотя современная наука не может дать ответ, как нейрональная активность превращается в мысль, тем не менее, нет никаких оснований искать другой субстракт мышления.

3.8 Современный анализ механизма мышления

До сих пор существовал огромный разрыв между теориями мышления и практикой решения проблем. Без психологических теорий, на основе эмпирического опыта практиков решения проблем, возникли специальные методы, помогающие еще лучше решать проблемы, чем это происходит стихийно: реинжиниринг и синектика, функционально-стоимостный и морфологический анализ, алгоритмическая методика изобретательства Альтшуллера.

Началом революционного пересмотра механизмов мышления стали работы в области искусственного интеллекта. До этого основным объектом внимания психологов были осознаваемые рассуждения, мышление в форме процессов, умственных действий, операций типа сложения многозначных чисел, размышления над такими поэтапными задачами, решение которых объективно состояло из рассуждений. Реально же у человека решение проблем протекает в форме одномоментной генерации интуитивно-очевидных готовых идей. Но психологии, ориентированной только на самоотчеты испытуемых, разобраться с этим было невозможно. И она исследовала то, что было легко доступно.

Специалисты по искусственному интеллекту в содружестве с лингвистами начинали с моделирования простых ответов на простые вопросы. Но эти простые модели показали, как возникают ответы на любые вопросы, а следовательно и то, как возникают любые интуитивные идеи! Сущность мышления оказалась скрытой не в хитрых алгоритмах рассуждений, эвристиках, как это предполагали ранее психологи, а в структуре знаний. При восприятии от условий и от требований задачи по индивидуально-оригинальной структуре знаний автоматически распространяется активация. Встречаясь, эти активационные процессы приводят к ответу. Современные экспертные системы искусственного интеллекта прекрасно воспроизводят мышление врачей и геологов, химиков и инженеров. Однако работа экспертных систем основана на комбинировании тех знаний, которые в них заложили разработчики. Следовательно, экспертные системы, в принципе, не могут предложить идей, которых не было у их создателей. Они полезны малоопытным специалистам или в случае необходимости быстрого принятия сложного решения, но открытий они не сделают.

Зато теория искусственного интеллекта проложила дорогу к теории человеческой интуиции, рождающей любые открытия. Отличие человека от компьютера в том, что знания у каждого человека, особенно в области его постоянной деятельности, индивидуально оригинальны. А о первичных источниках части этих знаний, собираемых в течение всей жизни, человек и сам давно забыл. Поэтому, иногда, авторы оригинальных идей и сами не могут объяснить, откуда они пришли. Хотя, в большинстве случаев, автор идеи прекрасно понимает, на основе каких его индивидуально-оригинальных знаний эти идеи возникли. Таким образом теория искусственного интеллекта, объясняющая как одномоментно возникают готовые идеи, если ее применять для объяснения работы генерации идей на основе индивидуально-оригинальных знаний, по сути, является теорией интуиции.

Интуитивно-очевидные идеи далеко не всегда являются высоко эффективными. Если структура знаний шаблонна, то "озаряют" не эффективные, решающие проблему, идеи, а идеи шаблонные, инерционные. Как же находить эффективные решения, если структура высоковероятных для данного человека знаний шаблонна? Ответ на это дали различные, упомянутые выше, специальные методы поиска новых идей - различные методики изобретательства, реинжиниринг.

Однако, под всеми этими методами не было теоретической базы, они возникли стихийно, на основе эмпирического опыта. Разработка же теории позволила объединить все знания о методах решении проблем в единый комплекс. Такая теория, названная структурно-активационной теорией мышления, разрабатывалась с 1982 года и в настоящее время подробно изложена в книге Н.Ф. Овчинникова "Новый взгляд на мышление", а кратко - в "Новый взгляд на мышление" "Тренинге инновационного мышления". Суть этой теории состоит в следующем. В отличие от обычных теорий структур знаний, используемых в работах по искусственному интеллекту и предполагающих относительно однородные структуры, вводится представление о наличии маловероятных областей знаний, связанных с исходно понимаемыми условиями проблемы слабыми или многоступенчатыми, отдаленными связями. При решении задач методом одномоментной генерации интуитивно-очевидных идей используются только наиболее сильные, высоковероятные структуры, фреймы. Остальные, менее вероятные структуры, более или менее связанные с задачей, активируются до подпорогового уровня и не осознаются. При последующих осознанных рассуждениях, размышлениях они могут, получив дополнительную активацию, стать осознанными и привести к новым, альтернативным идеям. Таким образом, даже при структуре знаний мало адекватной проблеме и генерирующей стихийно, в виде интуитивных идей не эффективные решения, возможен выход на альтернативные и эффективные идеи.

Как же надо рассуждать, чтобы выходить на эффективные решения? Парадокс состоит в том, что необходимые для этого размышления часто элементарно просты. Ответ дают методы поиска новых идей - реинжиниринг, методики изобретательства. Большинство из них являются вариантами системно-логического анализа. Например, морфологический анализ - это форма элементарной логической операции классификации. Суть в том, что простые схемы размышлений запускают активационные процессы на структурах знаний, которые у каждого оригинальны и имеют огромный объем. Поэтому один и тот же вопрос у разных людей часто порождает разные ответы.

Наиболее детализирована алгоритмическая методика изобретательства Г.С. Альтшуллера /АРИЗ/. Она предполагает осознанные формулировки ответов на следующие вопросы: как можно понимать иерархию целей задачи во все более общем виде, как можно понимать условия, систему задачи в более общем виде, каковы причинно-следственные взаимосвязи в задаче, какие элементы абсолютно необходимы, а какие можно менять и т.д. В отличие от стихийного мышления, автоматически опирающегося на исходно заданные условия, АРИЗ предлагает проанализировать задачу с конца, от идеально понимаемого представления о желаемом конечном результате. То есть это путь от идеальной фантазии. Дети любят фантазировать потому, что они мало знают. Взрослые знают все, у них почти на любой вопрос сразу возникает интуитивно-очевидный ответ. В большинстве случаев такие идеи действительно верны, полезны, эффективны. И взрослые разучились фантазировать, разучились смотреть на мир полиальтернативно, многогранно. В АРИЗ взрослого человека насильно возвращают в детство, заставляя посмотреть на проблему многогранно, идеально.

К сожалению, развитие алгоритмической методики изобретательства постепенно пошло по тупиковому пути. Если вначале Альтшуллер говорил, что его алгоритм - это на самом деле не жесткий алгоритм "вычисления изобретений", а система переформулировок, ведущая к многогранному пониманию задачи, то позже он стал сводить все именно к жестким схемам "вычисления изобретений", названным потом Теорией Решения Изобретательских Задач /ТРИЗ/. Структурно-активационная теория, показав механизмы мышления, позволяет вернуть методике изобретательства Альтшуллера ее первозданную эффективность.

Системный подход, системный анализ декларируется сейчас чуть ли не везде. Но, без понимания механизмов его эффективности, он не сможет давать максимум пользы. В своей наиболее распространенной форме системный анализ сосредоточен на математических вычислениях и не подразумевает расширенного качественного анализа множества вариантов. Модель проблемы при этом рассматривается не многогранно, полиальтернативно, а так, как она понимается разработчиками интуитивно. Во многих случаях это соответствует реальности и эффективно. Но тогда, когда проблему не удается решить, исходя из интуитивно понимаемой модели ситуации, необходим ее пересмотр, полиальтернативное видение. А полиальтернативное видение надо специально тренировать! В книге об этом говорится в специальном приложении "Системно-реорганизационный полиальтернативный анализ проблем".