Рефлексы и автоматизмы: обобщение

Различие безусловных, усвловных рефлексов от автоматизмов показано в классификации: fornit.ru/art7

Изначально в нейрофизиологических представлениях принципиально не различаются рефлексы и автоматизмы. В самом деле, рефлексы тоже можно назвать неосознаваемыми автоматизмами. Но есть то, что изначально действует без осознания и есть то, что возникло в ходе осознания, но стало стереотипом в привычных условиях, не требующем более осознания. И вот даже на таком уровне сегодня не делается принципиального различия. А оно есть.

Это – очень важная тема, можно сказать, определяющая понимание уровня психических явлений потому, что все животные, включая человека, большую часть времени управляются рефлексами и автоматизмами даже в случае высокоинтеллектуальных творческих людей, горящих своей поставленной, но нерешенной проблемой. Моменты такого уровня осознания, когда в самом деле формируется новый автоматизм, очень редки относительно других активных действий. Эффективность любых действий определяется именно автоматизмами потому, что неосознанные решения — самые правильные, а все осознанные предположения всегда содержат в себе субъективные ошибки, которые еще нужно выявить и исправить при отработке навыка. Это касается только того уровня сознания, которое занимается не просто отслеживанием происходящего по максимумам актуального и оперативной подстановкой более подходящего из уже наработанных реакций в условиях, несколько отличающихся от привычных, а на уровне формирования нового навыка.

Здесь имеется в виду имеющаяся концепция функциональности сознания, доступная в достаточно популярной форме. Но эта концепция пока не нужна для подхода к пониманию системы привычного и необходимости адаптации к непривычному, ведь как раз система адаптации к непривычному вытекает из такого подхода.

Еще с подачи В. Бехтерева в публикациях пишут: “между автоматическими движениями и рефлексами имеется только то различие, что автоматическое движение возникает под влиянием внутренних или органических раздражений, тогда как рефлекс везде и всюду развивается под влиянием внешних раздражений”. Кстати, что посчитать внешним раздражителем? По отношению к телу или по отношению только к мозгу? Боль, скажем, в пальце может вызвать появление рефлекса избегания наступать на палец. Боль в сосудах мозга – делать усилие, отзывающееся болью, т.е. исходит от мозга (распознавания состояния его метаболизма).

Во многих работах, обобщающих данные исследований произвольности, возникает необходимость различать именно принципиальную основу организации рефлексов и других автоматизмов, например: “В основе управления произвольными движениями человека лежат два различных физиологических механизма: 1) рефлекторное кольцевое регулирование и 2) программное управление по механизму центральных команд.... Механизм кольцевого регулирования является более древним филогенетически и возникает раньше в процессе индивидуального развития.”.

Эти довольно расплывчатые, и, главное, не вписывающиеся в какую-либо системную модель определения не отражают принципиальную разницу между условиями формирования условных рефлексов, не требующих осознания, определяющими их характерные свойства и условиями формирования более высокоорганизованного механизма осознанно продуцированных навыков.

Поэтому начнем именно с рассмотрения этих двух совершенно различных механизмов долговременной фиксации цепочек восприятия-действия.

Условия образования условных рефлексов. Рассмотрим принципиально самые важные:

·       наличие двух раздражителей, один из которых безусловный (пища, болевой раздражитель и др.), вызывающий безусловно-рефлекторную реакцию, а другой - условный (сигнальный), сигнализирующий о предстоящем безусловном раздражении (свет, звук, вид пищи и т.д.);

·       при выработке условного рефлекса должна быть выражена мотивация, например, при выработке пищевого слюноотделительного рефлекса животное должно быть голодным, у сытого - этот рефлекс не вырабатывается;

·       таких сочетаний должно быть достаточно много (2-14).

Характерная особенность: нужно достаточно большое количество значимых ситуаций потому, что за один раз рефлекс не образуется.

Еще одна особенность: нервные центры коры головного мозга во время выработки условного рефлекса должны быть свободны от других видов деятельности.

И. Павлов признавал только рефлексы просто потому, что еще не было сведений о другом механизме фиксации навыков. Но и сегодня в академической среде нет таких обобщающих представлений. Слово “рефлекс” оказывается неопределенным и приводит к неадекватным реальности представлениям во всех случаях, когда навык фиксируется по иному механизму. И это уже не просто рефлекторная реакция, а гораздо большее, почему и стоит называть такой результат навыком, а не просто механическим реагированием.

Из-за облегченных условий образования у человека нарабатывается огромное количество автоматизмов, достигающих невероятной сложности. У других высших животных – тоже, но они гораздо консервативнее к новому и нужен сильный стресс, чтобы это происходило.

Совершенно необходимо определить точное место автоматизмам в системе индивидуальной адаптивности поведения - по отношению к более ранним механизмам и в последовательности прогресса усложнения индивидуальной адаптивности.

Для опоры с реальностью стоит отметить те принципы, которые остаются действенны при любом уровне организации. Это то, что любой нейрон выполняет функцию распознавания (даже вставочный с его вырожденной функцией) и общий механизм образования связей.

Сейчас будет обосновано и сформулировано важное условие эволюции перехода от рефлексов к новому механизму формирование ответных действий.

В зависимости от эволюционной сложности мозга в условном рефлексе могут участвовать или все виды рецепторных систем или только некоторые из них (в зависимости от представительства в ассоциативной коре и возможностей ассоциаций с распознавателями значимости для данного вид рецепции).

Но с появлением механизма самоподдерживающейся активности образов (обратной связью от ассоциативных образов через систему значимости ко входам того или иного вида рецепторных распознавателей) сложность и эффективность условных рефлексов достигает максимально возможного, но не может обойти необходимость многократного повторения ситуации потому, что условный раздражитель пока еще не взодит в систему самоподдержания образа, т.к. связи с ним сформированы.

С самоподдерживающимися образами, способными оставаться активными при пропадании рецепторных стимулов, возникает новый механизм фиксации связей – за счет многократного повторения не ситуации, а достаточно долгого поддержания активности на время, необходимое для образования долговременных связей. Такая активность не затрагивает собственно реакцию и поэтому рефлекс не образуется за один раз, хотя образы восприятия фиксируются.

Для образования долговременной связи с моторной реакцией за одну ситуацию нужно поддерживать и активность пускового звена моторной цепочки, но без ее выполнения до следующей (т.е. без постоянного повторения действия). Это возможно в состоянии сна, когда самоподдерживающаяся активность или остается от дневного бодрствования или активизируется в ходе постепенного контрастирования общим процессом торможения. При этом выполнение моторных действий блокируется. В таком случае может возникнуть долговременная связь, которая окажется вполне подготовленной для срабатывания реакции в подходящих условиях.

Этим возможные механизмы долговремнной фиксации далеко не исчерпываются (они появляются на стороне префронтальной лобной коры), но показан пример, как это вообще возможно.

Конец формулировки условий формирования нового механизма.

Условие самоудержания всех компонентов будущего автоматизма, как побочный результат, тянет за собой все множество следствий, проявляющихся в явлении осознанного формирования навыков, от возможности произвольного управления вниманием и отслеживанием прогностических последствий без выполнения действий (мысленно), до волевого навязывания нового варианта действий для ранее привычного реагирования.

Т.е. осознанная произвольность обладает возможностью блокировать моторные реакции при том, что цепочка реагирования оказывается доступной до конца там, где есть связанная с результатом значимость результата этой реакции. Таким образом, при осознании ситуации доступен прогноз без запуска реагирования и появляется возможность включить его в самоподдерживающую активность образа восприятия с образованием долговременной связи и последующего использования возникшей реакции.

Для условных рефлексов характерно отсутствие понятия знакомого и незнакомого, т.е. если в профиле возбуждения нет совокупности признаков, необходимых для срабатывания рефлекса (одного или нескольких компонентов, необходимых для срабатывания) просто не срабатывает рефлекс и более ничего. Это характерно для животных, чьи реакции ограничены лишь условными рефлексами: механический характер реагирования по пусковому стимулу в определенных условиях.

Более высокоорганизованный уровень реагирования характерен тем, что при появлении нового в привычном, затрудняющего выполнение действий (пока не рассматриваем по каким причинам затрудняющего), вместо пассивного бездействия возникает активный “ориентировочный рефлекс”, привлекающий осознанное внимание.

Осознание, в конечном счете, рано (нахождение решения из существующего набора) или поздно (отработка доминанты нерешенной проблемы) приводит к возникновению поведенческой реакции всего за один случай, вызвавший этот процесс. Используется самоудержание или в сновидении или при достаточно долгом осмыслении (в лобной коре тоже есть система остающихся без осознанного внимания активностей, среди которых доминирующая чаще всего привлекает такое внимание).

Кроме того, в момент осознания и формирования произвольной реакции, которая закрепляется как автоматизм, в мозге может выполняться одновременно множество других рефлексов и возникать ситуации, которые бы помешали формированию условного рефлекса, т.е. становится не обязательно условие быть свободным от других видов деятельности, вплоть до других осознаваемых видов деятельности, которые поочередно прерываются конкурирующими за наивысшую актуальность.

Во время актуальных действий некогда бывает осмыслить ситуацию чтобы сформировать новый вариант действий (но можно оперативно подставить наиболее подходящий в данных условиях). При этом активности таких ситуаций остаются самоподдерживающимися и не гасятся конкурентами в виду их высокой актуальности. Во время сна, при контрастировании активностей постепенным торможением ситуация опять оказывается доминирующей, выходит на минимальный уровень осознания в сновидении и дополняется прогнозами, раскручиваясь, а направлении возможных последствий. За это время закрепляются связи с возможными вариантами действий или их избеганием в зависимости от прогнозов и после сна реакции оказываются уже подготовленными для выполнения. Опубликовано множество исследований такого рода фиксации во сне у животных.

Как альтернатива, если позволяет время, то в новых условиях возможная реакция может быть достаточно хорошо осмыслена и лучше проверена на желательный исход, что так же готовит действия для попытки его реализации и оценки желательности его результата.

Понятно, что механизмы формирования такой реакции – совершенно иные, чем условного рефлекса. Кроме того, может возникать не только моторная реакция (двигательная или изменения внутренней среды и/или тонуса органов), но и то, что моторной реакций никак не назовешь, а предназначенной для управления состоянием струкетур мозга, то, что называлось “программное управление по механизму центральных команд”.

Чтобы отличать это от условных рефлексов, условимся навевать такие реакции автоматизмами. И “автоматизмы” бывают двух типов: “моторные”, что схоже с конечными звеньями рефлекторной регуляции и “мыслительными” (умственные привычки), предназначенными для неосознанного управления моторными автоматизмами и механизмами внимания, а так же механизмами процессов осмысления (мышления), которые уже с немалой глубиной детализации были описаны в обобщающих статьях и на популярном уровне.

Здесь необходимо уточнение потому, что и рефлексы способны быть не моторными, а, скажем, менять стиль поведения. Так, могут образовываться рефлексы, которые при данных сочетаниях признаков восприятия и условий переключают стиль реагирования из пищевого в оборонительный и т.п.. Тем самым переключаются условия, в которых могут формироваться рефлексы и теперь они будут возникать именно в данном контексте условий.

Это позволяет образовывать не только очень простые реакции типа стимул- ответ (т.е. реакции от одного какого-то образа восприятия к какому-то действию), но и ветвить уже имеющиеся образы восприятия-действия как альтернативу имеющемуся рефлексу, но с учетом нового признака условий.

Так формируется реакция, альтернативная существующей что была блокирована в данных условиях отрицательной значимостью неприемлемого результата реагирования. Если нет такой блокировки, то остается актуальной имеющаяся реакция, но она может дополнятся новым продолжением цепочки.

Так формируются рефлексы не только на основе имеющихся безусловных и условных рефлексов, но и с возникновением альтернативных им. Могут возникать сколь угодно длинные цепочки последовательностей рефлекторных реакций, каждое звено которых срабатывает после отработки предыдущего.

Так нарастают новые вложенные слои контекстов условий, в которых срабатывают рефлексы.

При этом в качестве отдельных звеньев цепочек реакций используются только образы восприятия, сходящиеся в теменной ассоциативной зоне, включая компонент гомеостатической значимости (распознаватели отклонения параметров внутренней среды от нормы – негативная значимость и возврата их в норму – позитивная значимость), определяющей направление или блокирование формирования рефлексов. Таким образом, условные рефлексы используют сигнал “учителя” при обучении в виде отклика системы значимости состояния внутренней среды – рефлекторная значимость, в отличие от произвольной значимости, оцениваемой осознанно и локализующейся в других зонах мозга.

Произвольная значимость или осознанный смысл происходящего и результатов своего действия, и является “учителем” для формирования автоматизмов. Моторные автоматизмы продолжают ветвить или удлинять цепочки в ассоциативной теменной коре, а мыслительные автоматизмы, локализующиеся в лобной ассоциативной коре, оказываются способны запускать или блокировать моторные, а так же изменять условия срабатывания “ориентировочного рефлекса”, определяющего актулаьность происходящего и границы осознанного внимания, позволяющие охватывать при осознании более или мене широкие области образов актуальных активностей, от самых первичных зон этих образов (образное мышление).

По механизмам формирования автоматизмов в результате осознания необходимости нового реагирования, есть немало работ, что видно по подборке фактических данных исследований: Переход осознаваемого в автоматизм с результирующим обобщением: Творческая отработка неосознаваемого автоматизма. А эволюция механизмов формирования ответных реакций описана в статье От рефлексов к произвольности.  Здесь не будет повторяться то, как обосновываются и описываются механизмы в статьях по ссылкам, т.к. сокращение не позволит сделать это достаточно последовательно и обоснованно. Важно дать более общее место этим механизмам в общей модели и возможность углубиться для детального понимания.

В самом общем плане любое обучение – превращение незнакомой ситуации в знакомую.

В случае формируемых осознанно автоматизмов, свой вклад вносят самые разные системы мозга, от связей типа стимул-ответ до наиболее сложных произвольных действий.

Их, конечно же, исследуют во всех проявлений, в том числе и тех, что явно показывают не простой условно-рефлекторный механизм, и тогда делаются соответствующие разграничения, например, в работе  Рефлектроные и произвольные автоматизмы, где фактически подразделяются моторные и мыслительные автоматизмы. Часто поведение определяется именно автоматизмами и даже рефлексами, преобладающими над осознанной произвольностью, что показано в статье: ”Как бы мы ни были уверены в собственном сознании (или, если угодно, разуме), наша реакция на опасность определяется подсознательными процессами, доставшимися нам в наследство от животных предков”. Это соответствует и стратегии поведения во время опасности.

Очень интересны особенности природной реализация системы взаимодействия самых разных отделов мозга при формировании автоматизмов, где мозжечок занимает особое место, обусловленное его древней функциональностью передатчика сигналов проприорецепторов, участвующих в последовательном прохождении цепочек моторного реагирования: Мозжечок и формирование двигательных автоматизмов. Связь между такими системами во многом выявлена: Автоматизированные и произвольные движения, с важным выводом, определяющим необходимость адаптирующей коррекции: “достаточно небольшого изменения хотя бы одного из компонентов автоматизированного навыка, чтобы этот навык перестал быть полностью автоматизированным, и потребовалось вмешательство произвольной регуляции”. Вот в такие моменты и подключается функциональность сознания с произвольностью изменения привычной реакции в новых условиях.

Существует огромное множество работ, сопоставляющих имеющиеся данные исследований с попыткой формулировки обобщающей теории. Их всех просто невозможно отметить даже перечнем источников и здесь отмечается лишь то, что представляется наиболее характерным и значимым.

Так, получили распространения представления об активной и пассивной сетях работы мозга: когда мы выполняем даже сложную, но хорошо освоенную задачу, сознание «отключается» и в работу вступает сеть пассивного режима работы мозга.

 На самом деле в норме бодрствующего состояния сознание не отключается и для него доступны прогнозы возможных последствий действий на основе предыдущего опыта, хотя сознание может оказаться на самом низком уровне отслеживания актуального в происходящем, а наиболее активный высокий уровень функциональности сознания возможен когда есть время на осмысление и не требуется реагировать немедленно, иначе сознание, опять же, сужается до уровня отслеживания происходящего.

Общая схемотехника такого взаимодействия в блочном представлении показана на схеме и ее различные аспекты иллюстрируются в анимационных презентациях. Этот формализм отражает наиболее высокоорганизованную часть модели индивидуальной адаптивности, и все ее частности следует рассматривать именно в контексте индивидуальной адаптивности к новому вопреки привычному, что и реализуется произвольностью и механизмами выработки “правильного” варианта действий особой средой, обеспечивающей мышление. Обилие приведенных ссылок отражает сложность организации этого уровня адаптивности, но ее суть, при понимании функциональности и механизмов ее реализации, оказывается проста и “логична”.

Каковы следствия реализации системы нового механизма формирования навыков?

В сравнении с контекстным (условным) рефлексом, на основе более древних зон мозга возник контекст модели понимания. Он не просто определяет набор возможных реакций, независимо от других, а является системой взаимозависимых условий, отражающих причинно-следственные взаимодействия реального мира, в том числе и собственного поведения.

Следствием такой организации является интерпретирование смысла всего происходящего для его понимания и возможности целенаправленного действия, не связанного с каким-то пусковым стимулом (хотя пусковые стимулы остаются как механизм активации любых цепочек последовательности как моторных, так и мыслительных действий т.к. это – более общий, базовый механизм). Такое интерпретирование происходит мгновенно, автоматически, давая условия для осмысления того нового, что привлекло внимание. Мы моментально оцениваем незнакомого человека или вообще что-то новое с точки зрения своего отношения к этому и возможной пользы или вреда для нас.

В отличие от механического срабатывания от пускового стимула в данных условиях, возникает автоматическое понимание смысла происходящего, связанного с причинами и следствиями в отношении к самому себе, т.е. то, что именно означает происходящее, как это может повлиять на результаты действий, что позволяет прогнозировать и выбирать желательное в последствиях. Все это в случае привычной ситуации выполняется автоматически, без участия сознания – как следствие ранее отработавшего процесса осознания.

Осознанное внимание привлекается лишь в тех относительно редких случаях, когда новые условия прогнозируют нежелательность последствий привычных реакций. При этом даже в случае полностью привычной обстановки, во время бодрствования сознание остается активным в наиболее общем своем режиме функциональности потому, что фокус его внимания провоцируются текущим максимумом актуальной активности. Эти последовательности моментов переживаемых событий фиксируется в цепочках эпизодической памяти и переживаются как непрерывность существования. Частота переключений внимания и частота кадров фильма воспоминаний тем меньше, чем меньше нового в текущем восприятии, в том числе нового среди условий протекания активных мыслительных автоматизмов, которые могут поддерживаться доминантой нерешенной проблемы. Это формирует субъективное переживание пространства и времени, которое может значительно меняться в зависимости от потока актуального.

Кроме моторных автоматизмов есть класс реакций на основе психики, которые обычно относят к неорганической психопатологии в виду их чрезмерности и навязчивости, но на самом деле являются психосоматическими автоматизмами, у которых есть как полезная функция, так и негативный субъективный эффект. Подробнее они описаны в статье Психосоматические автоматизмы.

Таким образом, автоматизмы – совершенно новое качество реагирования на совершенно иных принципах, чем рефлексы.

Это было подтвержденио схемотехнической реализацией действующего прототипа природной организации эволюционных механизмов индивидуальной адаптивности на основе жизненных параметров: fornit.ru/65133 и особенности условных рефлексов детально описаны в fornit.ru/64936.

Со времени публикации была проделана работа по развитию прототипа системы индивидуальной адаптивности Beast (fornit.ru/beast) и выяснилось много нюансов, в частности, как происходитформирование первичной базы автоматизмов и возникновение авторитарных автоматизмов. Для дополнения написанного можно воспользоваться публикацией "Основы фундаментальной теории сознания": fornit.ru/68715.