Вторая сигнальная система

В процессе эволюции животного мира на этапе развития вида Homo sapiens произошло качественное видоизменение системы сигнализации, обеспечивающее адаптивное приспособительное по­ведение. Оно обусловлено появлением второй сигнальной систе­мы — возникновением и развитием речи, суть которой заключает­ся в том, что во второй сигнальной системе человека сигналы при­обретают новое свойство условности — преобразуются в знаки в прямом смысле этого слова.

В первой сигнальной системе все формы поведения, включая способы и средства взаимного общения, базируются исключитель­но на непосредственном восприятии действительности и реакции на натуральные раздражители. Первая сигнальная система обес­печивает формы конкретно-чувственного отражения. При этом вначале в организме формируется ощущение отдельных свойств, предметов, явлений, воспринимаемых соответствующими рецептор-ными образованиями. На следующем этапе нервные механизмы ощущений усложняются, на их основе возникают другие, более сложные формы отражения — восприятия. И только с возникнове­нием и развитием второй сигнальной системы появляется воз­можность осуществления абстрактной формы отражения — обра­зование понятий, представлений.

В отличие от условных рефлексов животных, отражающих ок­ружающую действительность с помощью конкретных слуховых, зрительных и других сенсорных сигналов, раздражители второй сигнальной системы отражают окружающую действительность с помощью обобщающих, абстрагирующих понятий, выражаемых словами. В то время как животные оперируют лишь образами, формируемыми на основе непосредственно воспринимаемых сиг­нальных раздражителей, человек с его развитой второй сигнальной системой оперирует не только образами, но и связанными с ними мыслями, осмысленными образами, содержащими семантическую (смысловую) информацию. Раздражители второй сигнальной сис­темы в значительной степени опосредованы мыслительной дея­тельностью человека.

Физическая структура знака не зависит от объекта, который он обозначает. Одни и те же явление, предмет, мысль могут быть выражены с помощью различных звукосочетаний и на разных языках. Словесные сигналы совмещают в себе два свойства: смыс­ловое (содержание) и физическое (звучание в устной речи, очер­тание букв и слов — в письменной). С помощью слова осуществля-

ется переход от чувственного образа первой сигнальной системы к понятию, представлению второй сигнальной системы.

Существенное отличие словесных сигналов от естественных сигналов первой сигнальной системы обусловлено особенностями лежащих в их основе безусловных раздражителей. У животных биологическое значение воспринимаемых сигналов обусловлено только характером последующего подкрепления, при этом связь между новым сигнальным раздражителем и подкрепляющим его раздражителем каждый раз вырабатывается заново. Сигнальное значение слова определяется всем коллективным опытом людей, пользующихся данной системой словесных знаков. Таким образом, информация, содержащаяся в самих словах, связана не с природой сигнализации явлений и предметов реальной действительности, а с отраженной, преломленной человеческим сознанием деятель­ностью.

Умение использовать знаковую систему языка позволяет че­ловеку оперировать осознанными понятиями об окружающей среде и представлять любой предмет, любую ситуацию в форме мыслен­ных моделей. Способность оперировать абстрактными понятиями, выражаемыми произнесенными или написанными словами, служит основой мыслительной деятельности и составляет сущность выс­шей формы абстрактно-обобщенного отражения окружающей действительности. Оперирование речью (устной или письменной) дает человеку огромные преимущества в адаптивно-приспособи­тельном поведении, в познании и рациональном использовании окружающей природы или искусственной среды.

Функция речи включает в себя способность не только кодиро­вать, но и декодировать данное сообщение при помощи соответст­вующих условных знаков, сохраняя при этом его содержательное смысловое значение. В отсутствие такого информационного моде­лирующего изоморфизма становится невозможным использование этой формы общения в межличностной коммуникации. Так, люди перестают понимать друг друга, если они пользуются разными кодовыми элементами (разными языками, недоступными всем участвующим в общении лицам). Такое же взаимное непонимание наступает и в том случае, если в одни и те же речевые сигналы закладывается разное смысловое содержание.

Система символов, используемая человеком, отражает наибо­лее важные перцептивные и символические структуры в системе коммуникации. Следует при этом заметить, что овладение языком существенно дополняет способность его к восприятию окружаю­щего мира на базе первой сигнальной системы, составляя тем са­мым ту «чрезвычайную прибавку», о которой говорил И. П. Павлов, отмечая принципиально важное различие в содержании высшей нервной деятельности человека по сравнению с животными.

Слова как форма передачи мысли образуют единственную ре­ально наблюдаемую основу речевой деятельности. В то время как слова, составляющие структуру конкретного языка, можно видеть и слышать, смысл, содержание их остаются за пределами средств

непосредственного чувственного восприятия. Смысл слов опреде­ляется структурой и объемом памяти, информационным тезауру­сом индивида. Смысловая (семантическая) структура языка со­держится в информационном тезаурусе субъекта в форме опре­деленного семантического кода, преобразующего соответствующие физические параметры словесного сигнала в его семантический кодовый эквивалент. При этом устная речь служит в качестве сред­ства непосредственного прямого общения, письменная позволяет накапливать знания, информацию и выступает в качестве средства опосредованного во времени и пространстве общения.

В нейрофизиологических исследованиях речевой деятельности показано, что при восприятии слов, слогов и их сочетаний в им­пульсной активности нейронных популяций мозга человека фор­мируются специфические паттерны с определенной пространствен­ной и временной характеристикой. Использование разных слов и частей слов (слогов) в специальных опытах позволяет диффе­ренцировать в электрических реакциях (импульсных потоках) центральных нейронов как физические (акустические), так и смысловые (семантические) компоненты мозговых кодов психи­ческой деятельности (Н. П. Бехтерева).

Наличие информационного тезауруса индивида и его активное влияние на процессы восприятия и переработки сенсорной ин­формации являются существенным фактором, объясняющим не­однозначную интерпретацию входной информации в разные вре­менные моменты и в разном функциональном состоянии человека. Для выражения любой смысловой структуры существует множест­во разнообразных форм представлений, например предложений. Известная фраза: «Он встретил ее на поляне с цветами»,—допускает три разных смысловых понятия (цветы у него в руках, у нее в ру­ках, цветы на поляне). Одни и те же слова, словосочетания также могут означать разные явления, предметы (бор, ласка, коса и т. д.).

Языковая форма коммуникации как ведущая форма обмена информацией между людьми, ежедневное использование языка, где лишь немногие слова имеют точный однозначный смысл, во многом способствует развитию у человека интуитивной способ­ности мыслить и оперировать неточными размытыми понятиями (в качестве которых выступают слова и словосочетания — лингви­стические переменные). Человеческий мозг в процессе развития его второй сигнальной системы, элементы которой допускают не­однозначные отношения между явлением, предметом и его обозна­чением (знаком — словом), приобрел замечательное свойство, позволяющее человеку действовать разумно и достаточно рацио­нально в условиях вероятностного, «размытого» окружения, зна­чительной информационной неопределенности. Это свойство осно­вано на способности манипулировать, оперировать неточными ко­личественными данными, «размытой» логикой в противополож­ность формальной логике и классической математике, имеющим дело только с точными, однозначно определенными причинно-следственными отношениями. Таким образом, развитие высших

отделов мозга приводит не только к возникновению и развитию принципиально новой формы восприятия, передачи и переработки информации в виде второй сигнальной системы, но функциониро­вание последней в свою очередь результируется в возникновении и развитии принципиально новой формы мыслительной деятель­ности, построении умозаключений на базе использования много­значной (вероятностной, «размытой») логики, Человеческий мозг оперирует «размытыми», неточными терминами, понятиями, ка­чественными оценками легче, чем количественными категориями, числами. По-видимому, постоянная практика использования языка с его вероятностным отношением между знаком и его денотатом (обозначаемым им явлением или предметом) послужила прекрас­ной тренировкой для человеческого ума в манипулировании нечет­кими понятиями. Именно «размытая» логика мыслительной дея­тельности человека, основанная на функции второй сигнальной системы, обеспечивает ему возможность эвристического решения многих сложных проблем, которые невозможно решать обычными алгоритмическими методами.

Функция речи осуществляется определенными структурами коры большого мозга. Двигательный центр речи, обе­спечивающий устную речь, известный как центр Брока, располо­жен у основания нижней фронтальной извилины (рис. 15.8). При повреждении этого участка мозга наблюдаются расстройства дви­гательных реакций, обеспечивающих устную речь.

Акустический центр речи (центр Вернике) нахо­дится в области задней трети верхней височной извилины и в при­легающей части — надкраевой извилине (gyrus supramarginalis). Повреждение этих областей приводит к потере способности пони­мать смысл услышанных слов. Оптический центр речи расположен в угловой извилине (gyrus angularis), поражение этого участка мозга лишает возможности узнавать написанное.

Левое полушарие ответственно за развитие отвлеченного ло­гического мышления, связанного с преимущественной обработ­кой информации на уровне второй сигнальной системы. Правое полушарие обеспечивает восприятие и переработку информации, преимущественно на уровне первой сигнальной системы.

Несмотря на указанную определенную левополушарность лока­лизации центров речи в структурах коры большого мозга (и как

результат — соответствующие нарушения устной и письменной ре­чи при их повреждении) следует отметить, что нарушения функ­ции второй сигнальной системы обычно наблюдаются и при пора­жении многих других структур коры и подкорковых образований. Функционирование второй сигнальной системы определяется ра­ботой целостного мозга.

Среди наиболее распространенных нарушений фукции второй сигнальной системы различают агнозию — потерю свойства узна­вания слов (зрительная агнозия наступает при поражении заты­лочной зоны, слуховая агнозия — при повреждении височных зон коры большого мозга), афазию — нарушение речи, аграфию — нарушение письма, амнезию — забывание слов.

Слово как основной элемент второй сигнальной системы пре­вращается в сигнал сигналов в результате процесса обучения и общения ребенка со взрослыми. Слово как сигнал сигналов, с по­мощью которого осуществляются обобщение и абстракция, ха­рактеризующие человеческое мышление, стало той исключитель­ной особенностью высшей нервной деятельности, которая обеспе­чивает необходимые условия прогрессивного развития человечес­кого индивидуума. Способность произносить и понимать слова развивается у ребенка в результате ассоциации определенных звуков — слов устной речи. Пользуясь языком, ребенок меняет способ познания: на смену чувственного (сенсорного и моторного) опыта приходит оперирование символами, знаками. Обучение уже не требует обязательного собственного чувственного опыта, оно может происходить опосредованно с помощью языка; чувства и действия уступают место слову.

В качестве комплексного сигнального раздражителя слово начинает формироваться во второй половине первого года жизни ребенка. По мере роста и развития ребенка, пополнения его жиз­ненного опыта расширяется и углубляется содержание исполь­зуемых им слов. Основная тенденция развития слова заключается в том, что оно обобщает большое количество первичных сигналов и, отвлекаясь от их конкретного разнообразия, делает заключенное в нем понятие все более абстрактным.

Высшие формы абстракции в сигнальных системах мозга обыч­но ассоциируются с актом художественной, творческой деятель­ности человека, в мире искусства, где продукт творчества высту­пает как одна из разновидностей кодирования и декодирования информации. Еще Аристотель подчеркивал неоднозначный вероят­ностный характер информации, содержащейся в художественном произведении. Как и всякая другая знаковая сигнальная система, искусство имеет свой специфический код (обусловленный истори­ческими и национальными факторами), систему условностей. В плане общения информационная функция искусства позволяет людям обмениваться мыслями и опытом, дает возможность чело­веку приобщиться к историческому и национальному опыту дру­гих, далеко отстоящих (и во временном, и в пространственном отношении) от него людей. Лежащее в основе творчества знако-

вое или образное мышление осуществляется путем ассоциаций, интуитивных предвосхищений, через «разрыв» в информации (П. В. Симонов). С этим, видимо, связано и то обстоятельство, что многие авторы художественных произведений, художники и писа­тели обычно приступают к созданию произведения искусства в от­сутствие предварительных четких планов, когда неясной представ­ляется им конечная форма продукта творчества, воспринимаемого другими людьми далеко не однозначно (особенно если это про­изведение абстрактного искусства). Источником многогранности, многозначности такого художественного произведения служит недосказанность, дефицит информации, особенно для читателя, зрителя в плане понимания, интерпретации произведения искусст­ва. Об этом говорил Хемингуэй, сравнивая художественное произ­ведение с айсбергом: лишь небольшая часть его видна на поверх­ности (и может восприниматься всеми более или менее однознач­но), большая и существенная часть скрыта под водой, что предо­ставляет зрителю и читателю широкое поле для воображения.

15.7. ПРИНЦИП ВЕРОЯТНОСТИ И «РАЗМЫТОСТИ» В ВЫСШИХ ИНТЕГРАТИВНЫХ ФУНКЦИЯХ МОЗГА

Эффективность адаптивного поведения человека в значитель­ной степени обусловлена уникальной способностью его мозга пред­видеть, прогнозировать наступление определенных событий, а зна­чит, соответствующим образом подготовиться к ним. Образова­ние условного рефлекса — один из ведущих приемов формиро­вания приспособительного поведения животного и человеческого организма — представляет собой физиологический феномен пре­образования неопределенной информации в определенную, т. е. реакцию на уменьшение неопределенности в среде.

Прогнозирование на основе прошлого опыта не может быть абсолютным, прогнозирование всегда носит вероятностный харак­тер. Под вероятностным прогнозированием понимается предвос­хищение будущего, основанное на усвоении вероятностной струк­туры прошлого опыта и восприятии информации о реально суще­ствующей ситуации. На основе вероятностного прогноза осу­ществляется подготовка к таким действиям, которые в наиболь­шей степени (с максимальной вероятностью) способствуют дости­жению цели.

Способность к вероятностному прогнозу является результа­том эволюции живых организмов в условиях вероятностно органи­зованной среды. Прогнозы живого организма направлены на опти­мизацию результатов его действий. Поскольку в естественных условиях организм сталкивается с множеством различных случай­ных воздействий, для построения рационального прогноза необ­ходима соответствующая статистическая обработка этих сигналов. Современные теории вероятностного обучения основаны на пред­ставлении о предсказании статистических закономерностей и вы-

боре оптимальных стратегий поведения при обучении субъекта распознаванию вероятностной структуры раздражителей.

Поведенческие реакции организма в соответствии с вероят­ностным прогнозом позволяют ему резко уменьшить число оши­бочных реакций, следовательно, являются эффективным средством активного приспособления к окружающей среде.

В условиях неопределенного прогноза организм выполняет работу по подготовке к нескольким возможным действиям. Это соответствует ориентировочной реакции организма на неопреде­ленность ситуации. Чем больше неопределенность прогноза, тем больше физиологических систем вынужден подготовить к дейст­вию организм, тем более сильную ориентировочную реакцию мы наблюдаем. Напротив, условнорефлекторную реакцию следует рас­сматривать как ответ, организуемый на базе индивидуального опы­та человека и позволяющий прогнозировать появление в будущем некоторой определенной ситуации. Условнорефлекторная реакция организма проявляется всегда в ситуации определенного прогноза, ориентировочная реакция — в условиях неопределенного про­гноза.

Характерной особенностью многих приобретаемых навыков является то, что они формируются в условиях стохастической внешней среды, когда вероятность одновременного наступления во времени и в пространстве двух разных стимулов почти всегда меньше единицы, и тем не менее через некоторое время в цент­ральных нервных структурах, отвечающих за определенные пове­денческие реакции, формируется функциональная связь. Это в полной мере относится к механизму образования условного реф­лекса, наиболее распространенной ситуацией образования кото­рого в реальных условиях жизни живого организма является по­ложение, когда вероятность подкрепления условного стимула безусловным почти никогда не достигает единицы, а сама последо­вательность подкрепляемых условных стимулов носит случайный характер.

Вероятностный компонент реакции занимает значительное место на всех этапах условнорефлекторного акта, состоящего из ряда последовательно протекающих процессов в перифери­ческих, афферентно-эфферентных и центральных ассоциативных системах (А. Б. Коган, О. Г. Чораян).

Вероятностная природа закономерностей формирования услов-норефлекторной деятельности хорошо проявляется в опытах с не­регулярным подкреплением условного стимула безусловным. Ре­зультаты образования условных рефлексов, выработанных на раз­дражения, подкрепленные стереотипно или стохастически, указы­вают на отсутствие сколько-нибудь существенных различий в ско­рости формирования этих приспособительных ответов. В экспери­ментах по выработке двигательных условных рефлексов с частич­ным подкреплением установлено, что рефлекс вырабатывается тем лучше, чем выше вероятность подкрепления условного раздражи­теля безусловным.

Решение многих задач повседневной жизни человека, связан­ных с хранением и воспроизведением информации (таких как рас­познавание образа, разработка оптимальной стратегии поведения, различные формы мыслительной деятельности), как правило, про­исходит при нечетких условиях, в ситуациях, недоступных точно­му количественному описанию. Одним из перспективных методи­ческих подходов к анализу и познанию неточно определенных, трудноформализуемых систем является теория «размытых» мно­жеств и «размытых» алгоритмов, представляющая собой логи­ческое развитие концепции вероятностного детерминизма явлений и процессов в сложных и сверхсложныех системах. Теория «раз­мытых» множеств и «размытых» алгоритмов в сущности есть попытка создания концептуальной основы для оперирования «раз­мытыми» понятиями, «размытыми» представлениями в количест­венном или квазиколичественном плане.

В жизни человека число проблем, решаемых с большей точ­ностью, намного меньше, чем тех, которые могут практически ре­шаться лишь приблизительно. Неточность, неопределенность в системе, известная под названием «размытость», играет сущест­венную роль в человеческом сознании, так как большинство явле­ний реального мира являются размытыми, одни в большей, другие в меньшей степени. Умение правильно решать неформализуемые проблемные ситуации — важнейшая черта человеческого интеллек­та — в основном обусловлена способностью человеческого мозга оперировать неколичественными терминами, нечеткими понятиями. Оперирование нечеткими понятиями является не слабостью, а си­лой, одним из самых больших приобретений человека, возникших в процессе эволюции живого мира. Решение, принятое прибли­зительно, грубо, но вовремя, предпочтительнее вывода, который взвешен, выверен, вычислен, но отстал от событий. Человек нара­щивает нечеткость понятий, когда желает проявить осторожность и не делать опрометчивых суждений. Усиление расплывчатости — часто используемый людьми прием, когда другими способами вообще невозможно решение стоящей перед ним задачи.

Принцип «размытости» лежит в основе многих форм созна­тельной интеллектуальной деятельности, в особенности в процес­сах распознавания образов, в логических операциях мышления, в устной и письменной речи и т. д. Видимо, вопросы точной оцен­ки, абсолютного измерения имеют скорее теоретическое значение, а в практической деятельности человека необходима лишь при­близительная оценка ситуации, отдельных составляющих ее ком­понентов. Мозг человека допускает такую неточность, кодируя информацию, достаточную для решения задачи элементами теории «размытых» множеств, при помощи которых он лишь приблизи­тельно оценивает исходные данные.

В повседневной жизни человек постоянно сталкивается с си­туациями, когда стратегия его поведения не может, а возможно, и не нуждается в точной регламентации. Об этом достаточно хо­рошо сказал Н. Винер, подчеркнувший, что главное из преиму-

ществ человеческого мозга перед вычислительной машиной за­ключается в его способности оперировать нечетко очерченными понятиями. Если бы человек использовал для решения проблем­ных ситуаций точные алгоритмы, то во многих случаях его работа сделалась бы невозможной, так как решение сложных информа­ционных задач при помощи таких алгоритмов требует чрезвычай­но большого объема информации, огромных объемов памяти и длительного времени для переработки информации.

Замечательное свойство человеческого мозга оперировать не­четкими, плохо формализованными понятиями, во многом обус­ловлено ролью в его жизни такой ведущей формы описания (коди­рования) информации, каким являются естественные языки. Известно, что отличительной особенностью человеческого языка яв­ляется неоднозначное отношение между знаком и обозначаемым им предметом. По классификации В. В. Налимова, система языков как различная форма кодирования информации составляет весьма протяженную шкалу, один конец которой занят «тяжелыми» язы­ками, другой — «мягкими». В «тяжелых» языках каждый знак имеет четкое и определенное значение различных математических или логических операций, например программные языки современ­ных ЭВМ. Напротив, в «мягких» языках вероятностная структура содержания, обозначаемого данным языком, проявляется особенно хорошо. Крайним образцом «мягкого» языка может служить язык абстрактного искусства. На языковой шкале кодирования и деко­дирования информации современный разговорный или письменный язык занимает среднее положение. Этим и объясняется тот факт, что в теории «размытых» множеств большое место занимает линг­вистический подход, оперирующий лингвистическими переменны­ми, представляющими собой обозначения размытых классов явле­ний и предметов.

Дата добавления: 2015-06-04