Глава 5 Характеристика отдельных свойств нервной системы

5.1. Сила нервной системы

Понятие о свойстве силы нервной системы выдвинуто И. П. Павловым в 1922 г. При изучении условно-рефлекторной деятельности у животных было выявлено, что чем больше интенсивность раздражителя или чем чаще он применяется, тем больше ответная условно-рефлекторная реакция. Однако при достижении определенной интенсивности или частоты раздражения условно-рефлекторный ответ начинает снижаться. В целом эта зависимость была сформулирована как «закон силы» (рис. 5.1).

Было отмечено, что у животных этот закон проявляется по-разному: запредельное торможение, при котором начинается снижение условно-рефлекторного ответа, у одних наступает при меньшей интенсивности или частоте раздражения, чем у других. Первые были отнесены к «слабому типу» нервной системы, вторые – к «сильному типу». Возникли и два способа диагностики силы нервной системы: по максимальной интенсивности однократного раздражения, еще не приводящего к снижению условно-рефлекторной реакции (измерение силы через «верхний порог»), и по наибольшему числу раздражения, тоже еще не приводящему к снижению рефлекторного ответа (измерение силы через ее «выносливость»).

В лаборатории Б. М. Теплова была обнаружена большая чувствительность лиц со слабой нервной системой по сравнению с теми, у кого та оказалась сильной. Отсюда возник еще один способ измерения силы: через быстроту реагирования человека на сигналы разной интенсивности. Субъекты со слабой нервной системой из-за своей более высокой чувствительности реагируют на слабые и средние по силе сигналы быстрее, чем субъекты с сильной нервной системой. По сути, в этом случае сила нервной системы определяется по «нижнему порогу».

Рис. 5.1. Схема, показывающая проявление «закона силы». По вертикали – величина реакции; по горизонтали – сила разрушения.

В том же исследовательском коллективе сила нервной системы стала определяться и по уровню активации ЭЭГ. Однако этот метод технически сложен для массовых обследований. До недавнего времени все эти способы измерения силы нервной системы не имели единого теоретического обоснования и поэтому рассматривались как независимые друг от друга, обнаруживающие различные проявления силы нервной системы, связанные, как казалось, с разными физиологическими механизмами. Поэтому оправданным было и требование изучать типологические проявления свойств сразу несколькими методиками, о чем говорилось в предыдущем параграфе. Однако возможно единое объяснение различных проявлений силы нервной системы (Е. П. Ильин, 1979), которое делает равноправными различные методики, с помощью которых устанавливается сила нервных процессов. Объединяющим фактором оказался уровень активации в покое (суждение о котором выносилось на основании уровня энерготрат в покое – рис. 5.2): у одних людей он выше, а у других ниже. Отсюда и различия в проявлении «закона силы».

Рис. 5.2. Распределение испытуемых с различными энерготратами в покое (уровнем активации) в группах с различной силой нервной системы. По вертикали – число лиц, 5; по горизонтали – уровень энерготрат (ккал/кг/ч): I – от 0.50 до 0,99; II – от 1,00 до 1,50; III – от 1,51 до 2,00; IV – от 2, 01 и выше. А – лица с малой силой нервной системы; Б – лица со средней силой нервной системы; В – лица с большой силой нервной системы.

Сила нервной системы как реактивность. Для возникновения видимой ответной реакции (ощущение раздражителя или движение рукой) нужно, чтобы раздражитель превысил определенную (пороговую) величину или по крайней мере ее достиг. Это значит, что данный раздражитель вызывает такие физиологические и физико-химические изменения раздражаемого субстрата, которые достаточны для появления ощущения или ответной двигательной реакции. Следовательно, чтобы получить ответную реакцию, надо достичь порогового уровня активации нервной системы. Но в состоянии физиологического покоя последняя уже находится на определенном уровне активированности, правда, ниже порогового. У субъектов со слабой нервной системой уровень активации в покое выше (это следует из того, что в покое у них выше потребление кислорода и энерготраты на 1 кг веса тела); соответственно они ближе к пороговому уровню активации, с которого начинается реагирование (рис. 5.3), чем лица с сильной нервной системой. Для доведения этого уровня до порогового им, как следует из схемы, нужен меньший по интенсивности раздражитель. Субъектам же с сильной нервной системой, у которых уровень активации покоя ниже, требуется большая величина раздражителя, чтобы довести уровень активации до порогового. Этим и обусловлены различия между «слабыми» и «сильными» по нижнему порогу раздражения ( r 1 < r 2). При нарастании интенсивности одиночных раздражителей уровень активации (возбуждения) и величина (или быстрота, как при измерении времени реакции) реагирования повышаются. Однако субъекты со слабой нервной системой, начав реагировать раньше, чем лица с сильной нервной системой, раньше достигают и предельного уровня активации, при котором наблюдаются наибольшие и самые быстрые ответные реакции. После этого у них эффект реагирования снижается, в то время как у субъектов с сильной нервной системой он еще возрастает. Они достигают предела активации позже, при большей силе одиночного раздражителя ( R 1 < R 2). Следовательно, и «верхний» порог у «слабых» меньший, чем у «сильных», т. е. запредельное торможение у первых наступает раньше, чем у вторых, при меньшей интенсивности достаточно сильного раздражителя (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Схема, показывающая различия в силе нервной системы в зависимости от интенсивности раздражителя. По вертикали – уровень активации: а 1 – в состоянии покоя у лиц со слабой нервной системой; а 2 – у лиц с сильной нервной системой; нижняя сплошная линия – пороговый уровень активации покоя, с которого начинается реакция на раздражитель; верхняя сплошная линия – предельный уровень реагирования (А 1 – для лиц со слабой нервной системой; А 2 – для лиц с сильной нервной системой). По горизонтали – интенсивность раздражителя: r1 – нижний порог для лиц со слабой нервной системой, r2 – то же для лиц с сильной нервной системой; R1 – верхний порог раздражителя для лиц со слабой нервной системой, R2 – то же для лиц с сильной нервной системой; h1 – величина дополнительной активации, необходимая для достижения порога реагирования лицами со слабой нервной системой, h2 – то же для лиц с сильной нервной системой.

На выявление этих различий в реагировании людей на стимулы разной интенсивности направлена методика, разработанная В. Д. Небылицыным и получившая краткое название «наклон кривой» (рис. 5.4; описание методики см. в приложении). В. Д. Небылицын выдвинул гипотезу, что диапазон между нижним ( r ) и верхним ( R ) порогами должен сохраняться от индивида к индивиду неизменным:

Автор исходил из того факта, что оба этих порога у лиц с сильной нервной системой выше, чем у лиц со слабой нервной системой.

Рис. 5.4. Изменение времени реакции на различные по интенсивности звуковые сигналы у лиц с сильной и слабой нервной системой. По вертикали – время реакции, мс; по горизонтали – громкость звука, дБ. Сплошная линия – данные для лиц с сильной нервной системой; штрихпунктирная – для лиц со слабой нервной системой. Пунктиром обозначена зона слабых и средних интенсивностей звука, используемых в методике В. Д. Небылицына.

Из приведенной формулы следует, что и сильная и слабая нервная система должны выдерживать одну и ту же величину градиента (прироста) сверхпорогового раздражителя. Если принять абсолютный порог за нулевую точку отсчета величины физиологической силы раздражителя, то при увеличении его силы и сильная и слабая нервная система будут реагировать одинаково: увеличится в два раза сила раздражителя – во столько же раз возрастет и величина ответной реакции со стороны как сильной, так и слабой нервной системы. Сила нервной системы как выносливость. Многократное повторное предъявление одинакового по силе раздражителя через короткие интервалы времени вызывает явление суммации, т. е. усиление рефлекторных реакций за счет роста фоновой активации, так как каждое предыдущее возбуждение оставляет после себя след, и поэтому каждая последующая реакция испытуемого начинается на более высоком функциональном уровне, чем предыдущая (заштрихованная область на рис. 5.5).

Рис. 5.5. Схема, показывающая различия в силе нервной системы в зависимости от длительности действия раздражителя. По вертикали – уровень активации (обозначения те же, что на рис. 5.3). По горизонтали – интенсивность раздражителя (ось Б) и длительность действия раздражителя (ось Т) с постоянной интенсивностью R2 . Заштрихована область суммации следов возбуждения (повышение уровня подпороговой активности). t1 – время действия на слабую нервную систему раздражителя R2 , приводящее к достижению предела реагирования; t2 – то же для сильной нервной системы.

Поскольку исходный уровень активации у субъектов со слабой нервной системой выше, чем у субъектов с сильной нервной системой, суммация возбуждения и связанное с ней возрастание реагирования (несмотря на постоянную по физическим параметрам силу раздражителя) у них быстрее достигнет предела, и быстрее наступит «тормозный» эффект, т. е. снижение эффективности реагирования. У лиц с сильной нервной системой из-за более низкой активации покоя имеется больший «запас прочности», и поэтому суммация у них может продолжаться дольше без достижения предела реагирования. Кроме того, возможно, что и последний у «сильных» находится на более высоком уровне, чем у «слабых». (Это не нашло отражения на схеме, где гипотетически пределы реагирования для «сильных» и «слабых» обозначены одинаково; единственно, что не укладывается в эту схему – случай, когда у «слабых» предел реагирования будет большим, чем у «сильных».) Поскольку величина суммации возбуждения определяется длительностью действия раздражителя (временем ( t ) или количеством повторений раздражения ( n )), сильная нервная система оказывается более выносливой. Это значит, что при многократных предъявлениях сигналов (внешних или внутренних – самоприказов) снижение эффекта реагирования на таковые (величины или быстроты реакций) у «слабых» произойдет быстрее, чем у «сильных». На этом и основаны различные методики определения силы нервной системы через ее выносливость. Последействие, зависящее от следовой деполяризации и циркуляции нервных импульсов по сети нейронов, у разных людей имеет разную длительность. У одних положительные и отрицательные фазы протекают быстро, у других – медленно. Поэтому, если предъявлять разным людям одинаковые задачи на сближение положительных и тормозных раздражителей или возбудительных и тормозных реакций, выявляются разные временные развертки происходящих следовых изменений, т. е. различия по функциональной подвижности нервной системы.

Рис. 5.6. Схема, показывающая фазность развития следовых процессов. А – изменение величины тормозных реакций после предшествования процесса возбуждения; Б – изменение величины активизирующих реакций после предшествования тормозных реакций. Столбиками обозначена величина реакций, кривые линии – изменение во времени нервных процессов (t0–t5): следовое возбуждение, а1 – исчезновение следов возбуждения, а2–а4 – торможение, развивающееся по механизму отрицательной индукции; б0 – следовое торможение, б1 – исчезновение следового торможения, б2–б5 – возбуждение, развивающееся по типу положительной индукции.

Поскольку длительность затухания следов нервных процессов может зависеть от их интенсивности (чем интенсивнее процесс, тем длительнее будет его затухание), важно учитывать влияние этого фактора. У лиц со слабой нервной системой при действии одного и того же раздражителя процесс возбуждения развивается более интенсивно (по крайней мере – в пределах слабых и средних по интенсивности раздражителей), затухание же его будет более длительным, чем у людей с сильной нервной системой. Не случайно в психофизиологической лаборатории Б. М. Теплова – В. Д. Небылицына выявлены положительные связи между инертностью и слабостью нервной системы. Однако при нивелировании разными методическими приемами различий в уровне активации покоя можно получить показатель быстроты протекания следовых процессов в чистом виде. Так, не найдены корреляции между силой нервной системы и подвижностью нервных процессов при использовании для выявления последействия методик К. М. Гуревича и Е. П. Ильина, о которых речь будет идти ниже (см. приложение). Различие этих двух приемов, как отмечают В. А. Трошихин и его соавторы, состоит в следующем. При «сшибке» смена одного нервного процесса другим обусловлена последовательным действием двух различных сигналов или операций (например, звука как положительного раздражителя и света как отрицательного). При «переделке» же меняется сигнальное значение одного и того условного раздражителя, остающегося неизменным по своей модальности и физическим параметрам. При «сшибке» имеется столкновение в один и тот же момент времени двух процессов, в «переделке» – разновременная смена положительного и тормозного раздражителей. «Переделка» связана с угашением упроченной условно-рефлекторной реакции и выработкой на тот же раздражитель условного тормоза.

5.3. Баланс нервных процессов

Соотношение нервных процессов было первым из свойств нервной системы, указанных И. П. Павловым. Несмотря на это, оно до сих пор наименее изучено. Во всяком случае, мы не можем говорить о том, что исследуем баланс нервных процессов так, как его понимал И. П. Павлов (напомним, что он говорил о балансе по силе возбуждения и силе торможения). Не можем так заявлять, поскольку не знаем способов определения силы процесса торможения. Вместо этого мы судим (по косвенным признакам) о превалировании или равновесии возбудительных и тормозных реакций в действиях человека.

В качестве показателей этого свойства у разных исследователей павловской школы выступали: величина положительных и тормозных условно-рефлекторных реакций, отношение числа ошибок (или же правильных реакций) на положительный и тормозной сигнал, постоянство фона условно-рефлекторной деятельности и др. (Э. П. Кокорина, 1963; Г. А. Образцова, 1964 и др.).

В психологии при измерении баланса нервных процессов у человека используются другие показатели: число переводов и недоводов при воспроизведении на основе проприорецепции (при выключении зрения) амплитуды движений, а также временных отрезков (Г. И. Борягин, 1959; М. Ф. Пономарев, 1960, и др.). По мнению этих исследователей, наличие переводов свидетельствует о преобладании возбуждения, а наличие недоводов – о преобладании торможения.

Эти представления находят подтверждение как в опытах с фармакологическими воздействиями на человека, так и в исследованиях, проводимых на различном эмоциональном фоне испытуемого. Так, прием обследуемыми кофеина, усиливающего возбуждение, приводит к увеличению срывов дифференцировок (по которым судят о выраженности торможения) и возрастанию количества переводов при воспроизведении амплитуд движений. Прием же брома, усиливающего тормозной процесс, уменьшает количество срывов дифференцировок и увеличивает число недоводов при воспроизведении амплитуд (Г. И. Борягин, М. Ф. Пономарев). В состоянии предстартового возбуждения, регистрируемого как по самоотчету спортсменов, так и по ряду физиологических показателей (пульсу, артериальному давлению, тремору и т. п.), резко увеличивается число переводов воспроизводимых амплитуд движений, а в состоянии заторможенности (при скуке, сонливости) возрастает число недоводов.

Однако все это говорит о соотношении возбуждения и торможения по их величине ( интенсивности ), но не по силе в смысле выносливости нервной системы, как понимал баланс И. П. Павлов. Однако так сложилось, что всегда имелся в виду баланс именно в павловском его толковании, и никто не обращал внимания на то, что легче всего (и ближе к истине) говорить о соотношении величины возбуждения и торможения и изучать влияние именно этого соотношения на поведение и деятельность человека. По крайней мере, имеющиеся у физиологов и психологов методы изучения баланса нервных процессов не дают возможности рассчитывать на большее.

Особенностью изучения баланса между возбуждением и торможением по их величине является то, что о нем судят по интегральной характеристике, результирующей противоборства этих двух процессов (или систем реагирования – возбудительной и тормозной). Таким образом, у разных людей сравниваются не выраженность возбуждения или торможения, а какой из процессов берет верх над другим. Поэтому теоретически одна и та же типологическая особенность у двух субъектов (например, преобладание возбуждения над торможением) может базироваться на разных уровнях выраженности того и другого. Так, у одного субъекта преобладание возбуждения над торможением происходит при высокой интенсивности обоих, а у второго преобладание возбуждения может наблюдаться при слабой их выраженности.

Попытка глубже разобраться в физиологической сущности этого свойства привела к выявлению ряда интересных фактов, которые, однако, окончательного ответа не дают. Например, обнаружено, что баланс, как и сила нервной системы, связан с уровнем активации покоя (Е. П. Ильин, 1999). Однако если для силы нервной системы такая связь имеет линейный характер (чем слабее нервная система, тем выше активация в покое), то для баланса – криволинейный: уровень активации (энерготраты в покое на 1 кг веса человека) выше у лиц с уравновешенностью возбуждения и торможения и ниже у лиц с преобладанием возбуждения и торможения (см. рис. 5.7).

Рис. 5.7. Энерготраты в состоянии физиологического покоя у субъектов с различными типологическими особенностями по балансу нервных процессов. По вертикали – энерготраты (кал/кг/ч); по горизонтали – типологические особенности по балансу. Заштрихованные столбики – «внешний» баланс, незаштрихованные – «внутренний» баланс.

Такая криволинейная связь баланса с уровнем активации покоя подтверждается наличием криволинейной связи баланса с силой нервной системы: слабости нервной системы чаще соответствует уравновешенность нервных процессов, а силе – неуравновешенность (преобладание возбуждения или торможения). В нашей лаборатории тоже были выявлены связи силы – слабости нервной системы и баланса между возбуждением и торможением с рядом гормонов. В частности, обнаружено преобладание продукции адреналина над норадреналином у лиц со слабой нервной системой, что подтверждает данные В. С. Горожанина. Можно привести и свидетельства М. Каррутерса, который в течение 20 лет изучал гормональные уровни сотен мужчин и женщин, поставленных в стрессовые условия. Он обнаружил, что у одних, не владевших собой в этой ситуации, выделялся эпинефрин – гормон, вызывающий беспокойство. У тех же, кто владел собой, вырабатывался гормон норэпинефрин, вызывающий удовольствие, делающий стрессовые моменты приятными. А теперь вспомним, какая характеристика присуща лицам с сильной нервной системой: «А он, мятежный, просит бури, как будто в бурях есть покой» (М. Ю. Лермонтов). Возможно, что лица с сильной нервной системой – это те, у кого при стрессовых ситуациях вырабатывается норэпинефрин, а лица со слабой нервной системой – те, у кого вырабатывается в той же ситуации эпинефрин.

5.5. Возрастно-половые особенности проявления свойств нервной системы

Вопреки бытующему мнению, что типологические особенности свойств нервной системы, как и темперамент, остаются в течение жизни неизменными, исследования показывают, что это далеко не так. В ряде работ выявлено, что они изменяются в различные возрастные периоды становления человека.

Изменение силы нервной системы. По данным А. П. Крючковой и И. М. Островской (1957), к концу первого года жизни ребенка сила нервной системы увеличивается. В. Э. Чудновский (1963) отмечает, что у дошкольников имеется слабость нервной системы, которая выражена тем меньше, чем меньше возраст детей. Таким образом, уже из этих данных следует: чем старше возраст детей, тем сильнее становится их нервная система. Исследование А. М. Сухаревой (1972) данного вопроса при обращении к школьникам подтвердило эту закономерность. Как видно на рис. 5.8, от 7 до 16—17 лет количество учащихся, имеющих слабую нервную систему, уменьшается, а имеющих сильную и среднюю нервную систему увеличивается. Эта закономерность выражена как у лиц мужского, так и женского пола, но у последних более ярко (девочек 7–8 лет со слабой нервной системой больше, чем их сверстников – мальчиков). Снижение среди девочек от 7 до 17 лет числа лиц со слабой нервной системой выявлено и Ж. Е. Фирилевой (1974). В возрасте 18—25 лет происходит некоторая стабилизация числа лиц с сильной и слабой нервной системой. При этом исчезают и различия в количестве людей с сильной и слабой нервной системой между мужчинами и женщинами.

Рис. 5.8. Изменение с возрастом количества лиц с различной силой нервной системы. По горизонтали – возраст, годы; по вертикали – число случаев, %. Сплошная линия – сильная нервная система, пунктирная – средняя сила, штрихпунктирная – слабая нервная система. А – данные для лиц мужского пола, Б – данные для лиц женского пола.

Изменение подвижности нервных процессов. Существует ряд работ, в которых свойство подвижности изучалось у людей разного возраста. Однако сопоставить эти данные и вынести суждения о закономерностях возрастных изменений такого свойства нервной системы сложно потому, что в этих исследованиях использовались разные показатели, не являющиеся прямыми показателями подвижности и поэтому выделенные в послепавловский период в отдельные динамические характеристики. Например, Л. Н. Куркчи и Г. В. Попов (1968), Н. В. Кольченко (1967), С. И Молдавская (1965) использовали максимальный темп, который может усвоить испытуемый. По усвоению заданного темпа зрительных сигналов судил о подвижности и Р. Л. Рабинович (1965). Понятно тогда и различие в мнениях относительно того, как с возрастом изменяется свойство подвижности. Более полная картина возрастных изменений подвижности возбуждения и торможения (по длительности реакции последействия) представлена в работах Н. Е. Высотской (1972б), А. Г. Пинчукова (1974а) и Ж. Е. Фирилевой (1974), обследовавших в общей сложности около 2500 человек. Этими авторами выявлена одна и та же закономерность: снижение подвижности возбуждения у детей в период от 6–7 лет к 8–9 годам, затем рост подвижности во время полового созревания (11—14 лет), новое, но менее выраженное снижение подвижности с 14 до 16 лет и некоторая стабилизация в возрасте 17—20 лет (см. рис. 5.9). Почти такая же динамика прослеживается и в отношении подвижности торможения.

Рис. 5.9. Изменение с возрастом подвижности возбуждения. По горизонтали – возраст, годы; по вертикали – количество лиц, %. Сплошная линия – данные Н. Е. Высотской, пунктирная – Ж. Е. Фирилевой, шрихпунктирная – А. Г. Пинчукова.

Обращает на себя внимание тот факт, что среди мальчиков 7–16 лет количество лиц с подвижностью нервных процессов больше, чем среди девочек (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Изменение с возрастом подвижности возбуждения у лиц мужского и женского пола (Н. Е. Высотская, 1972). По горизонтали – возраст, годы; по вертикали – степень подвижности (в условных единицах). Сплошная линия – данные лиц мужского пола, пунктирная – данные лиц женского пола.

Можно предполагать, что выявленное в ряде работ увеличение числа детей 6– 7 лет с подвижностью нервных процессов (по сравнению с 5-летними и 8–9-летними детьми) тоже связано с гормональным всплеском, так как в этом возрасте, по данным возрастной физиологии, усиливается выработка в организме мужского полового гормона. Изучение возрастных изменений «внешнего» баланса (М. И. Семенов, 1972; А. Г. Пинчуков, 1974; Ж. Е. Фирилева, 1974) показало: в младшем школьном возрасте преобладают дети с уравновешенностью нервных процессов (как среди мальчиков, так и среди девочек). Лиц с преобладанием торможения значительно меньше, но еще меньше тех, у кого преобладает возбуждение (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Изменение с возрастом «внешнего» баланса. По вертикали – число лиц, %; по горизонтали – возраст, годы; а – изменение числа случаев с преобладанием возбуждения, б – изменение числа случаев с преобладанием торможения. Сплошная линия – данные Ж. Е. Фирилевой (1974), пунктирная линия – данные М. И. Семенова (1972).

Однако с 10 лет у девочек и с 11 лет у мальчиков соотношение между этими типологическими группами начинает изменяться в сторону увеличения числа детей с преобладанием возбуждения (сначала за счет уменьшения числа тех, у кого преобладает торможение, а затем и за счет снижения числа их сверстников с уравновешенностью). Максимальное возрастание количества детей с преобладанием возбуждения приходится у девочек на возраст 14 лет, а у мальчиков – на возраст 15 лет, т. е. на период полового созревания.

Рис. 5.12. Изменение с возрастом «внутреннего» баланса (А. Г. Пинчуков, 1974). По горизонтали – возраст, годы; по вертикали – число случаев, %. Сплошная линия – данные лиц мужского пола, пунктирная – данные лиц женского пола. а – преобладание возбуждения.

Тогда же начинает проявляться качественно новый сдвиг баланса в обратную сторону: на фоне большого числа лиц с преобладанием возбуждения увеличивается количество тех, у кого отмечается преобладание торможения. Особенно заметен этот процесс у девушек. В возрастной период от 14—15 лет до 18—19 лет резко снижается количество лиц с уравновешенностью нервных процессов. «Внутренний» баланс , по данным этих же авторов, изменяется с возрастом так же, как и «внешний». Различие заключается лишь в сроках появления фаз: по «внутреннему» балансу смена фаз начинается на 2 года раньше. В младшем школьном возрасте преобладают дети с уравновешенностью нервных процессов, в возрасте 9–11 лет резко увеличивается число детей с преобладанием возбуждения. В 14—15 лет вновь в большинстве лица с уравновешенностью нервных процессов при значительном увеличении числа тех, у кого преобладает торможение (рис. 5.12).