Александров Ю.И.

Введение в системную психофизиологию // Психология XXI века. М., Пер Се, 2003, 39-85.

ВВЕДЕНИЕ В СИСТЕМНУЮ ПСИХОФИЗИОЛОГИЮ

1.Активность и реактивность

1.1.Две парадигмы в исследовании поведения и деятельности

            При всем многообразии теорий и подходов, используемых в психологии, психофизиологии и нейронауках, их можно условно разделить на две группы. В первой из групп в качестве основного методологического принципа, определяющего подход к исследованию закономерностей организации поведения и деятельности, рассматривается реактивность, во второй - активность.

            Известны попытки, заменив проблему "активность-реактивность" проблемой сопоставления внутренних и внешних детерминант поведения, доказать, что упомянутые принципы не обусловливают кардинальным образом различающихся способов описания поведения и деятельности. Однако эта замена неадекватна. Внутренняя детерминанта вполне так же, как внешняя может быть рассмотрена в качестве стимула, вызывающего реакцию. Например, при описании постулируемых механизмов поведения, возникающего при нарастании мотивации в отсутствие внешнего стимула, используется понятие "мотивационный рефлекс". Основное различие между двумя парадигмами: "реактивностной" и "активностной" состоит, как это будет подробно показано ниже, в том, куда на временной шкале "помещается" детерминанта текущего поведения - в прошлое или будущее. Под парадигмой, вслед за Т.Куном, мы будем здесь и далее понимать модель жизни научного сообщества, подразумевающую специфический набор теорий, методов и необходимого оборудования, принимаемых и применяемых в данном сообществе.

1.2.Реактивность

            Использование принципа реактивности как объяснительного в научном исследовании базируется на идеях Рене Декарта, изложенных им в первой половине XVII века. Декарт полагал, что организм может быть изучен, как машина, основной принцип действия которой - рефлекс, обеспечивающий связь между стимулом и ответом. Животные при этом оказывались живыми машинами, и крики боли животных рассматривались как "скрип несмазанных машин". Человека, тело которого - машина, наличие души освободило от автоматического реагирования. Душа его состоит из разумной субстанции, отличной от материи тела, и может влиять на последнее через эпифиз.

            Идеи Декарта давно уже стали достоянием не только науки, но и основой "бытовой психологии" (знание, используемое людьми в быту; P.S.Churchland, S.Moscovici), которая свободно оперирует понятиями "стимул", "рефлекс", "реакция" и т.д. Эти идеи соответствуют логике, имеющей корни в первобытном мышлении, в соответствии с которой предшествующее обстоятельство смешивается с причиной (Леви-Брюль). Что же касается науки, совершенно очевидно, что рефлекс, серебрящийся "благородной сединой столетий" (П.К.Анохин 1945), оставался центральным инвариантным звеном психофизиологических теорий, несмотря на целый ряд изменений, которые претерпели эти теории. С рефлекторных позиций события, лежащие в основе поведения, в общем, представляются как линейная последовательность, начинающаяся с действия стимулов на рецепторные аппараты и заканчивающаяся ответным действием.

1.3.Активность

            Рассмотрение поведения и деятельности как активности, направленной в будущее, включает понимание активности как принципиального свойства живой материи; конкретная форма проявления активности зависит от уровня организации этой материи. Категориальное ядро представлений данной группы значительно менее гомогенно, по сравнению с первой. Это ядро сформировалось в результате многочисленных попыток, исходя из разнообразных теоретических посылок, преодолеть механистические реактивностные схемы, заменив их представлениями об активном, целенаправленном поведении.

            Так, J. von Uexkull полагал, что поведение должно быть рассмотрено не как линейная последовательность событий, начинающаяся с возбуждения рецепторов, а как функциональное кольцо. Дж. Гибсон считал, что среда и организм не являются отдельностями, но образуют функциональное единство, к анализу которого принцип стимул-реакция не может быть применен. Был разработан целый ряд других существенно различающихся концепций, которые, однако, объединяло признание активности в качестве базового методологического принципа (Н.А.Бернштейн, J.Dewey, K.Koffka, E.C.Tolman и мн.др.).

            Специально следует подчеркнуть, что центральным пунктом теории деятельности, развитой в отечественной психологии, является представление об активном, а не реактивном субъекте (А.В. Петровский, М.Г. Ярошевский 1998; В.Ф. Петренко 1999). Интересно, что в англоязычной литературе теория деятельности переводится как Theory of activity, т.к. в английском языке слово activity (как и, например, слово toiminta в финском) служит одновременно для обозначения и активности, и деятельности.

1.4.Эклектика в психологии и психофизиологии

            В последнее время представление об активном, целенаправленном характере поведения человека и животного становится все более распространенными. Наряду с положительными следствиями этот процесс имеет и отрицательные. Необходимость в поиске "механизмов" очевидно целенаправленной активности ориентироваться на нейронауки - ту область исследований, в которой позиции рефлекса очень прочны, а также недооценка того, что парадигмам активности и реактивности соответствуют принципиально различающиеся способы описания поведения и деятельности, обусловливают эклектичность многих теорий в психологии и психофизиологии. Утверждения, базирующиеся на разных видах эклектического объединения понятий сопоставляемых парадигм (активности и реактивности), можно, упрощая, свести к  четырем связанным группам.

            1) "Филогенетическая" эклектика. Люди ведут себя целенаправленно, а животные - отвечают на стимулы. Целенаправленность - преобразованная в процессе эволюции реактивность (см. выше о "живых машинах").

            2) "Онтогенетическая" эклектика. В пренатальном периоде и/или на ранних стадиях постнатального онтогенеза организмы реагируют на стимулы. Лишь на более поздних этапах индивидуального развития у них формируется целенаправленное поведение. Целенаправленность - преобразованная в процессе индивидуального развития реактивность.

             3) "Уровневая" эклектика. В основе целенаправленного поведения и деятельности - рефлекторные "механизмы" или "реализаторы". На высших уровнях организации деятельности, психических процессов, поведения, движения и т.д. действует принцип активности, целенаправленности, а на низших - реактивности. Целостный организм осуществляет целенаправленное поведение, а его отдельный элемент - нейрон реагирует на стимул.

            4) "Анатомическая" или "центрально-периферическая" эклектика. Нейроны центральных структур пластичны, их активность зависит от поведенческого контекста, мотивации, цели и т.д. Периферические элементы ригидны и являются лишь преобразователями энергии внешних воздействий в импульсные коды или исполнителями центральных команд.

            Оценивая системность как один из основных объяснительных принципов в науке, М.Г. Ярошевский (1996) справедливо замечает, что антиподом системности является эклектизм - смешение разнородных, зачастую противоположных, положений и принципов, замена одних логических оснований другими. Именно эклектика, наряду с неадекватным решением психофизиологической проблемы (см. ниже), являются наиболее серьезными препятствиями на пути синтеза психологического и физиологического знания в рамках методологически непротиворечивой психофизиологии.

1.5.Основная задача главы

            Основная задача этой главы состоит в том, чтобы изложить целостную и, как нам представляется в данный момент, свободную от эклектики систему представлений, объединяющую в рамках единой теории понимание активности отдельного нейрона и целостного поведения, соотношения функционирования и развития, структуры и функции, психики и мозга, индивида и среды, нормы и патологии. Будет продемонстрировано, как последовательное развитие системного подхода заставило отказаться от представления о реактивности не только на организменном, но и на клеточном уровне в пользу представлений об активности и целенаправленности, что, в свою очередь, обусловило существенное изменение методологии, задач и методов объективного исследования субъективного мира и привело к формированию нового направления в психологии - системной психофизиологии.

1.6.Разнообразие вариантов системного подхода

            Концептуальные построения многих авторов, относящиеся к парадигме активности, могут быть, с теми или иными оговорками, рассмотрены как варианты методологии системного подхода. Системный подход - не новость в психологии, а сам термин "системный подход" стал использоваться в нашей литеpатуpе уже больше трех десятилетий назад. Понимание системности изменялось на последовательных этапах развития науки; не одинаково оно и для разных вариантов системного подхода, существующих на одном и том же этапе. В частности, и в психофизиологии системный подход далеко не однородное направление и общим для таких авторов как П.К.Анохин, Н.Ю.Беленков, Н.П.Бехтерева, М.Н.Ливанов, А.Р.Лурия, E.R.John и многие другие оказывается главным образом лишь признание того, что "функция" (что бы под ней ни понимали разные авторы) реализуется не отдельными структурами или клетками, а их системами.

            Системная психофизиология развивает теорию функциональных систем (ТФС), разработанную академиком П.К.Анохиным (1898-1974) и его школой. Что это за теория, в чем ее отличие от других вариантов системного подхода и чем определяется особое значение ТФС для психологии и психофизиологии?

2.Теория функциональных систем

2.1.Что такое система?

Термин "система" обычно применяется для того, чтобы указать на собранность, организованность группы элементов, отграниченность ее от других групп и элементов. Давалось множество определений системы, которые характеризовали ее, выделяли из "несистем". В общем, они сводились к пониманию системы как комплекса взаимодействующих элементов, объединенных определенной структурой. При этом под структурой понимались законы связи и функционирования элементов. П.К.Анохин, подробно проанализировав разные варианты системного подхода, пришел к следующим аргументированным заключениям. Взаимодействие элементов само по себе, с одной стороны, не дает исследователю в какой-либо конкретной области науки ничего нового, так как является даже для начинающего исследователя аксиомой. С другой стороны, взаимодействие не может рассматриваться как механизм ограничения огромного числа степеней свободы каждого из множества элементов живых систем; взаимодействие их создаст не систему, а хаос.

            Главным препятствием для использования упомянутых вариантов системного подхода в конкретном исследовании является отсутствие в их методологии понятия о системообразующем факторе, детерминирующем формирование и реализацию системы. До тех пор пока исследователь не определит такой фактор, который, являясь неотъемлемым компонентом системы, ограничивал бы степени свободы ее элементов, создавая упорядоченность их взаимодействия, и который был бы изоморфным для всех систем, позволяя использовать систему как единицу анализа в самых разных ситуациях, все разговоры о системах и преимуществах системного подхода перед несистемным останутся только разговорами (П.К. Анохин 1975, с.32).

2.2.Результат - системообразующий фактор

            Важнейшим событием в развитии ТФС стало определение системообразующего фактора - результата системы, под которым понимался полезный приспособительный эффект в соотношении организма и среды, достигаемый при реализации системы. Таким образом, в качестве детерминанты поведения в ТФС рассматривается не прошлое по отношению к поведению событие - стимул, а будущее - результат. При анализе внешнего поведения индивида мы можем описать результат как определенное соотношение организма и внешней среды, которое прекращает действие, направленное на его достижение, и обусловливает реализацию следующего поведенческого акта. Как выглядит достижение результата "изнутри", станет ясно, когда мы обсудим проблему системной детерминации активности нейронов.

2.3.Функциональная система

            На основании результатов уже самых ранних своих экспериментов П.К.Анохин пришел к выводу о том, что для понимания приспособительной активности индивида следует изучать не "функции" отдельных органов или структур мозга в их традиционном понимании: как непосредственных отправлений того или иного субстрата, а как организацию целостных соотношений организма со средой. Суть таких организаций состоит в том, что отдельные вовлеченные в них компоненты не взаимодействуют, а взаимосодействуют, координируют свою активность для получения конкретного результата. Рассмотрев функцию как достижение этого результата, П.К.Анохин дал следующее определение функциональной системы. Системой можно назвать только такой комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношение приобретает характер взаимоСОдействия компонентов, направленного на получение полезного результата.

2.4.Временной парадокс

            Каким образом результат - событие, которое наступит в будущем, может детерминировать текущую активность, быть ее причиной? Решением этого "временного парадокса" была разработка представления об "информационном эквиваленте результата", о модели будущего результата - цели, которая и выступает в качестве такой детерминанты. Введение понятия об акцепторе результатов действия, специальном аппарате, формируемом до реального появления результата и содержащем его прогнозируемые параметры, стало существеннейшим этапом в развитии ТФС.

            Закономерности формирования и функционирования акцептора были проанализированы в многочисленных экспериментах и на самых разных уровнях: от поведенческого до тонкого нейрофизиологического и молекулярно-биологического. Почему формулировке представления об акцепторе результатов действия придается такое значение в развитии ТФС?

2.5.Целенаправленность поведения

            Уже для Аристотеля была очевидна целенаправленность поведения. Затем это понятие использовали в своих теоретических построениях множество авторов: как физиологов, так и психологов. Однако, в связи с отсутствием у авторов адекватной теории, позволяющей изучать целевую детерминацию естественнонаучными методами, целенаправленность, присутствующая у них на уровне концептуальных схем, сразу исчезает, сменяясь реактивностью, как только дело доходит до "реальных механизмов" обеспечения активности организма и, в частности, мозга. В результате неизменно появляются эклектические представления (см. выше).

2.6.Целенаправленность и причинность

            По-видимому, подмена активности и целенаправленности реактивностью определялась и определяется тем, что использование естественнонаучных и вообще экспериментальных методов сочетается, как правило, с каузальным объяснением поведения. Это объяснение традиционно связывается с парадигмой реактивности, в то время как парадигма активности, целенаправленности соотносится с телеологическим объяснением.

            Данная ситуация противоречия между "респектабельным" каузальным и "сомнительным" телеологическим объяснениями остроумно описывается словами М. Мессаровича, которые любил цитировать П.К.Анохин: "Телеология - это дама, без которой ни один биолог не может жить, но стыдится появляться с ней на людях". Следовательно, заслуга П.К.Анохина состоит не в том, что он использовал понятие цели в анализе поведения, а в том, что, введя представление об акцепторе результатов действия, он сделал концепцию "целевой детерминации" (см. о ней в Р.И. Кругликов, 1988) операциональной и устранил противоречие между каузальным и телеологическим описанием поведения. Поэтому рассмотрение поведенческого акта с позиций ТФС и как целенаправленного, и как причинного вполне правомерно.

2.7.Цель и специфика жизни

            Проблема цели, которая организует части в целое, придавая ему особые свойства, тесно связана с вопросом о специфике жизни. С виталистических позиций она решалась постулированием существования особой силы, такой как "мнема Блейлера", "руководящая сила Бернара" или "энтелехия Дриша". Так, Г.Дриш на вопрос о том, есть ли в цели нечто, объясняемое присущей только живому закономерностью, отвечал утвердительно. В качестве такой закономерности, не сводимой к явлениям неорганического мира, рассматривалась энтелехия - "элементарное начало" или "витальный фактор" жизни.

            Разработка представления об энтелехии способствовала критике механистических взглядов на причинность в биологии. Поэтому данное представление можно оценить, используя терминологию Ю.А.Шрейдера, как плюс-фикцию, сыгравшую положительную роль в развитии науки, наряду с такими фикциями как флогистон, "демоны" Максвелла, гравитационные, электромагнитные поля и многие другие представления, фиктивный характер которых очевиден.

2.8.Опережающее отражение

            Анализ проблем происхождения и развития жизни с позиций ТФС привел П.К.Анохина к необходимости введения новой категории: опережающее отражение. Опережающее отражение появилось с зарождением на Земле жизни и является отличительным свойством последней. Как условие, определившее возможность появления жизни, П.К.Анохин рассматривал существование "предбиологических систем". Они обладали свойствами, обеспечивавшими устойчивость против возмущающих воздействий. Примером могут служить "аллостерические системы", устойчивость которых достигается за счет ретроингибирования: торможения начальных стадий химических превращений при достижении определенной концентрации конечного продукта этих превращений.

            Опережающее отражение связано с активным отношением живой материи к пространственно-временной структуре мира и состоит в опережающей, ускоренной подготовке к будущим изменениям среды.  Ясно, что опережающее отражение могло появиться только постольку, поскольку в мире имелись повторяющиеся ряды событий. Если бы временная структура мира была представлена только рядами никогда не повторяющихся событий, опережающее отражение и, следовательно, жизнь не могли бы возникнуть.

            Так как принцип активного опережающего отражения начал действовать вместе с возникновением жизни, он представлен на всех уровнях ее организации. Поэтому речь должна идти не о смене реактивности активностью на определенном этапе онто- или филогенеза, на определенном уровне организации тех или иных процессов (см. 2.2.1.4. об "онтогенетической", "филогенетической" и "уровневой" эклектике), а только о том, в какой форме этот принцип представлен на данном этапе и уровне.

            Рассматривая в связи со сказанным выше утверждение В.М.Бехтерева о том, что "реакция на внешнее воздействия происходит не в одних только живых организмах, но и в телах мертвой природы" (1991, с.21), мы можем согласиться только с последней его частью. Да, тела мертвой природы реагируют, отвечают реакциями на внешние воздействия. Принципиальной характеристикой физического, в отличие от физиологического, является "неинтенциональность" (Д.И. Дубровский 1980). Что же касается живого организма, то если рассматривать его не как физическое тело, а как целостный индивид, совершающий приспособительное поведение, следует признать, что он отражает мир опережающе, его активность в каждый данный момент - не ответ на прошлое событие, а подготовка, обеспечение будущего.

2.9.Принципиальное отличие теории функциональных систем от других вариантов системного подхода

            Итак, важнейшее преимущество и признак, отличающий ТФС от других вариантов системного подхода, введение представления о результате действия в концептуальную схему. Таким образом, ТФС, во-первых, включила в концептуальный аппарат системного подхода изоморфный системообразующий фактор и, во-вторых, кардинально изменила понимание детерминации поведения.

2.10.Теория П.К.Анохина как целостная система представлений

            Следует отметить, что когда теория уже четко сформулирована, при ретроспективном анализе литературы могут быть обнаружены высказывания, предвосхитившие какие-либо из набора ее положений. Такова ситуация и с ТФС. Так, J.Dewey еще в конце прошлого века отмечал, что действие детерминировано не предшествующими событиями, а потребным результатом. В двадцатых годах настоящего столетия А.А.Ухтомский выдвигал представление о "подвижном функциональном органе", под которым понималось любое сочетание сил, приводящее к определенному результату. Тем не менее, обоснованную не только теоретически, но и богатейшим экспериментальным материалом, целостную систему представлений мы находим именно в ТФС.

            Ее целостность и последовательность состоит в том, что идея активности, целенаправленности не просто включается в ТФС наряду с другими положениями, но, действительно, определяет основное содержание, теоретический и методический аппарат теории. Эта идея определяет и подходы к анализу конкретных механизмов достижения результата поведения, действующих на уровне целостного организма, и понимание организации активности отдельного нейрона (см. след. раздел). Как же отвечает ТФС на вопрос о механизмах, обеспечивающих объединение элементов в систему и достижение ее результата? Какие положения рефлекторной теории заставила отвергнуть П.К.Анохина - ученика И.П.Павлова, логика последовательного развития системных представлений?

2.11.Системные процессы

2.11.1.Положения рефлекторной теории, отвергаемые теорией функциональных систем

            В качестве ключевых положений рефлекторной теории П.К.Анохин выделял 1) исключительность пускового стимула как фактора, детерминирующего действие, являющегося его причиной; 2) завершение поведенческого акта рефлекторным действием, ответом; 3) поступательный ход возбуждения по рефлекторной дуге. Все эти положения отвергаются при рассмотрении поведения с позиций ТФС.

2.11.2.Операциональная архитектоника функциональной системы вместо схемы "стимул-реакция"

            Наличие пускового стимула не является достаточным для возникновения адекватного поведения. Оно возникает а) после обучения, т.е. при наличии соответствующего материала памяти, б) при наличии соответствующей мотивации и в) в соответствующей обстановке. Эти компоненты рассматривали, конечно, и другие авторы, но лишь как модуляторы или условия, при которых данный стимул вызывает данную, связанную с ним реакцию. П.К. Анохин же отмечал, что при появлении данного стимула и изменении условий животное может достигать результат поведения самыми разными способами, никогда с этим стимулом не связывавшимися. Например, оно может использовать вместо подхода к кормушке подплывание к ней, если вода вдруг становится преградой.

            Согласно ТФС интеграция всех этих компонентов осуществляется в рамках специального системного механизма афферентного синтеза, в процессе которого на основе мотивации, при учете обстановки и прошлого опыта создаются условия для устранения избыточных степеней свободы - принятия решения о том  что, как и когда сделать, чтобы получить полезный приспособительный результат. Принятие решения завершается формированием уже упоминавшегося выше акцептора результатов действия, который представляет собой аппарат прогнозирования параметров будущих результатов: этапных и конечного и их сличения с параметрами результатов, реально полученных при реализации программы действия. При сличении с параметрами полученных этапных результатов выявляется соответствие хода выполнения программы запланированному, при сравнении с параметрами конечного - соответствие достигнутого соотношения организма и среды тому, для достижения которого была сформирована система. Эти системные механизмы составляют операциональную архитектонику любой функциональной системы (рис.1). Их введение в концептуальную схему можно оценить как еще одно преимущество и признак, отличающий ТФС от других вариантов системного подхода.

2.11.2.Несводимость системных процессов к физиологическим

            Формирование в ТФС представления о том, что интеграция элементарных физиологических процессов осуществляется в рамках качественно отличных от них специфических системных процессов, имело принципиальное значение для развития психофизиологического подхода к анализу поведения и деятельности, а также системного решения психофизиологической проблемы (см. 2.2.5.). Разработка представлений о качественной специфичности процессов интеграции явилась открытием нового вида процессов в целостном организме - системных процессов, организующих частные физиологические процессы и несводимых к последним.

            Открытие системных процессов позволило в отличие от рассмотрения в качестве основы поведения материально-энергетических отношений между локальным воздействием и реакцией, проинтерпретировать поведение как обмен организованностью, или информацией между организмом и средой, осуществляемый в рамках этих информационных процессов. При этом было обосновано положение о том, что системные категории ТФС описывают одновременно и организацию активности элементов организма, и ее связь с организацией внешней среды.

2.11.3.Предпусковая интеграция

            В стабильных условиях, например, в ситуации лабораторного эксперимента, пусковой стимул реализует готовую предпусковую интеграцию, которую можно охарактеризовать как готовность систем будущего поведения, формирующуюся в процессе выполнения предыдущего. Она направлена в будущее, но стабильность ситуации делает очевидной связь стимул - ответ. Однако анализ нейронной активности в поведении четко показывает, что организация последней определяется тем, какой результат достигается в данном поведении, тогда как стимул лишь "запускает", "разрешает" реализацию.