Динамика взаимодействия функциональных систем в структуре деятельности

Российская академия наук
Институт психологии

Б.Н. Безденежных
Б.Н. Безденежных
Б.Н. Безденежных
Б.Н. Безденежных
Б.Н. Безденежных

ДИНАМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ДИНАМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ДИНАМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ДИНАМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ДИНАМИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Ф
Ф
Ф
Ф
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ
УНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ
УНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ
УНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ
УНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ
ВВВВВ СТРУКТУРЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
СТРУКТУРЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
СТРУКТУРЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
СТРУКТУРЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
СТРУКТУРЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Издательство
«Институт психологии РАН»
Москва 2004

УДК 159.9
ББК 88
У 93

У 93
Безденежных Б.Н. 
Безденежных Б.Н. 
Безденежных Б.Н. 
Безденежных Б.Н. 
Безденежных Б.Н. Динамика взаимодействия функциональных
систем в структуре деятельности. — М.: Издво «Институт
психологии РАН», 2004. — 271 с.

УДК 159.9
ББК 88

В монографии представлены результаты исследований, выполненных в русле теории функциональных систем П.К. Анохина и системноэволюционного подхода В.Б. Швыркова
и направленных на изучение закономерностей взаимодействия
функциональных систем в реализующейся деятельности.
На основании оригинальных экспериментальных исследований
описаны нейрохимические и нейрофизиологические механизмы
объединения систем. Автор показывает, что в основе формирования каждого последовательного действия лежит афферентный синтез, во время которого происходит объединение
самых разных систем. Выявлены эклектроэнцефалографические
корреляты этого процесса. Обнаружены закономерности
в межсистемных отношениях, ведущих к совершенствованию
деятельности, описано влияние алкоголя на эти отношения.
Книга рассчитана на психологов и специалистов в области
нейрону и системных процессов.

ISBN 5927000649

© Институт психологии Российской академии наук, 2004

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема выделения единиц анализа в психологии ........................ 5
Функциональная система, как универсальная единица
поведения и деятельности ..................................................................... 9
Структура функциональных систем ................................................. 12
Проблема межсистемных отношений .............................................. 15

ГЛАВА 1
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И НЕЙРОХИМИЧЕСКИЕ
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ВНУТРИИ МЕЖСИСТЕМНЫХ СВЯЗЕЙ .......... 21
Системоспецифичные нейроны и межсистемные отношения .... 21
Роль синаптических связей в формировании нового опыта ......... 24
Постановка задачи и выбор метода ее решения.............................. 27
Механизмы действия микроионофоретически подводимого
к нейрону вещества .............................................................................. 30
Эксперимент 1. Микроионофоретическое подведение
предполагаемых нейромедиаторов к одиночно
регистрируемому нейрону кролика, совершающего
пищедобывательное поведение.......................................................... 31
Результаты и обсуждение ............................................................. 34
Выводы ............................................................................................. 56
ГЛАВА 2
МЕЖСИСТЕМНЫЕ ОТНОШЕНИЯ В СТРУКТУРЕ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ТОЧНОСТНЫХ ДЕЙСТВИЙ ............................ 58
Эволюционное, физиологическое и психологическое
обоснование необходимости исследования движений .................. 58
Внешние показатели целенаправленности движений ................... 61
Механизмы организации точностных движений руки .................. 68
Постановка экспериментальной задачи ........................................... 85
Эксперимент 2.1. Быстрое печатание предложения одним
пальцем как деятельность, представленная
последовательностью точностных действий .................................... 88
Результаты и обсуждение ............................................................. 91
Выводы ........................................................................................... 113
Содержание предложения детерминирует временную
структуру последовательных действий, направленных
на его напечатание ............................................................................... 114
Эксперимент 2.2.     Изменение смысловой нагрузки
последовательности точностных движений ................................... 115
Результаты и обсуждение ........................................................... 118

Роль афферентного синтеза в формировании субъективного
контроля над деятельностью и во взаимодействии
организма со средой ............................................................................ 121
Эксперимент 2.3. Прерывание печатания предложения
стопсигналом ...................................................................................... 125
Результаты и обсуждение ........................................................... 126
Выводы ........................................................................................... 133
Особенности межсистемных отношений между
 последовательными действиями ..................................................... 134
Эксперимент 2.4. Прерывание печатания предложения
вторичным дифференцированным ответом .................................. 135
Результаты и обсуждение ........................................................... 137
ГЛАВА 3
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЖСИСТЕМНЫХ ОТНОШЕНИЙ
НА ОСНОВАНИИ АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕАЛИЗАЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЗАДАЧИ ВЫБОРА ....................................................... 141
Задача сенсомоторного выбора в психофизиологических
 исследованиях .................................................................................... 143
Эффекты последовательности в задачах выбора .......................... 146
Динамика межсистемных отношений при формировании
навыка выполнения задачи выбора: исследование
эффекта последовательности ........................................................... 156
Эксперимент 3.1. Формирование навыка выполнения
быстрых и задержанных ответов  в задаче сенсомоторного
выбора ................................................................................................... 159
Результаты и обсуждение ........................................................... 164
Выводы ........................................................................................... 194
Роль прогнозирования вероятностных событий
в межсистемных отношениях ........................................................... 195
Эксперимент 3.2. Изменение субъективной оценки вероятности
равновероятных альтернативных сигналов в задаче выбора...... 197
Результаты и обсуждение ........................................................... 201
Выводы ........................................................................................... 210
ГЛАВА 4
ВЛИЯНИЕ АЛКОГОЛЯ НА МЕЖСИСТЕМНЫЕ ОТНОШЕНИЯ ........... 211
Эксперимент 4. Влияние острого введения алкоголя
на процесс совершенствования выполнения задачи сенсомоторного выбора ............................................................................... 213
Результаты и обсуждение ........................................................... 214

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................. 224
Выводы ........................................................................................... 234
ЛИТЕРАТУРА .............................................................................................. 236

ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Проблема выделения единиц анализа в психологии
Проблема выделения единиц анализа в психологии
Проблема выделения единиц анализа в психологии
Проблема выделения единиц анализа в психологии
Проблема выделения единиц анализа в психологии

Любой подход к психологическому исследованию деятельности
в силу сложности и многоаспектности последней вынужден
ограничиваться анализом лишь определенного круга ее аспектов
при абстрагировании от других. Тем не менее, каждый из этих
подходов «имеет, конечно, право на существование; каждый дает
ценные научные результаты» (Ломов, 1984, с. 216). О месте
психофизиологии в изучении деятельности существует единодушное мнение, которое можно выразить следующими словами:
«За деятельностью и регулирующими ее психическими образами открывается грандиозная физиологическая работа мозга.
Это и ставит проблему перехода от анализа деятельности
к анализу реализующих ее мозговых процессов» (Леонтьев, 1972
с. 115).
В психофизиологии основными методами исследования
активности мозга продолжают оставаться электрофизиологические методы — регистрация импульсной активности
нейронов и регистрация суммарной электрической активности
мозга, т.е. электроэнцефалограмма. В физиологической активности нервных клеток особое место занимает электрическая
составляющая. Электрические потенциалы (импульсная активность) отражают физикохимические следствия метаболизма,
сопровождающего все основные процессы в нейронах, и поэтому
являются исключительно надежными, универсальными и точными показателями физиологической активности нейронов
(Коган, 1969). Единообразие потенциалов действия в нервной
клетке, нервном волокне, мышечной клетке, как у человека,

Динамика взаимодействия функциональных систем в структуре деятельности

66666

так и у животных говорит об универсальности этих показателей.
Точность электрических показателей, т.е. их временное и динамическое соответствие физиологическим процессам, основана
на быстрых физикохимических механизмах генерации потенциалов, являющихся неотъемлемым компонентом физиологических процессов в нервной или мышечной структуре.
Сопоставление импульсной активности нейронов и фрагментов электроэнцефалограммы (ЭЭГ), а именно, связанных
с событием потенциалов (ССП), с регистрируемыми характеристиками поведения и деятельности, является основным
и наиболее разработанным методом изучения мозговых
процессов, лежащих в основе поведения и деятельности.
Отсюда ясно, что конкретизация поставленного перед психофизиологией вопроса до уровня, решаемого электрофизиологическими методами, будет зависеть от корректности выделения
единиц деятельности  и описания мозговых механизмов,
лежащих в основе осуществления этой деятельности.
По мнению Н.Д. Гордеевой и В.П. Зинченко, «… осознанное
выделение единицы анализа — признак методологической
зрелости того или иного направления в науке и начало систематического построения теории. Соответственно, и для оценки той
или иной концептуальной системы, описывающей психические
явления, полезно представить себе ее исходные посылки,
выражающиеся в выделенных единицах анализа. Противоречия
и расхождения между различными концептуальными системами
наиболее ярко и выпукло обнаруживаются именно между
единицами анализа, положенными в основу той или иной теории»
(Гордеева, Зинченко, 1982, с. 5). По мнению Л.И. Анцыферовой,
по избранной единице можно судить о существе теории,
развиваемой психологом (Анцыферова, 1969).
Так, попытки выделить единицы по структурнофункциональному принципу неизбежно приводили к локализационизму.
В конечном счете, развитие локализационистского направления
«дошло до логического абсурда, когда мозг, и, прежде всего, кору,
попытались превратить в лоскутное государство карликовых
суверенных княжеств, каждое из которых “решало” свои…
вопросы…» (Бехтерева, 1971, с. 4). Сторонники локализационистского направления, характерного для рефлекторной парадигмы, ставят перед собой задачу по выявлению в определенных
структурах мозга центров локализации энергетических (воз77777

Вступление

буждение, торможение), информационных (прием, фильтрация,
обработка информации) или психических процессов (эмоции,
память, внимание, сон и т.д.).
Вообще, диапазон процессов, выделяемых в психологии
в качестве единиц анализа, повидимому, неограничен, поскольку в большинстве случаев они носят метафорический характер
и «представляют собой достаточно разнородные образования —
от сенсорных регистров до семантической памяти» (Гордеева,
Зинченко, 1982, с. 6–7).
Интересно отметить, что уже Аристотеля не удовлетворяло
разделение психического на такие единицы, как ощущение,
восприятие, внимание, воображение, эмоции, мотивы, память
и желание (Wallace, 1976). Он задается вопросом, «в каком смысле
следует говорить о частях души и о скольких. Ведь с известной
точки зрения кажется, что их бесчисленное количество…»
(Аристотель, 1937, с. 104). Б. Спиноза (1970), описывая аффекты
как «состояния тела, которые увеличивают или уменьшают способность самого тела к действию» (с. 381), насчитал 48 аффектов.
Но все  ти аффекты представлены разнообразием комбинаций
всего лишь трех аффектов (единиц) — желание, удовольствие
и неудовольствие. Однако эти идеи древних и средневековых
мыслителей, повидимому, рассматривались как культурное
наследие или как экспонаты, которые нельзя трогать руками.
Во всяком случае, без учета этих идей продолжалось произвольное выделение всевозможных переменных поведения, которые
описывались как реально существующие процессы или единицы.
Например, Б. Скиннер представил список из 68 психических
процессов; Е. Титченер считал, что психика состоит исключительно из чувств (ощущений), и таких чувств он насчитал более
чем 44435;  к Вандервольф и с Кайн отмечали, что современные
исследователи выделяют более чем 18 разновидностей памяти
(Vanderwolf, 1998).
В психофизиологических исследованиях, в которых исследователи имеют дело с физиологическими показателями, вопрос
о единицах психики или единицах поведения часто не возникает
вообще. Исследователи сопоставляют эти показатели с гипотетическими процессами, выстроенными в той или иной последовательности в соответствии с метафорой, выбранной для анализа.
Наглядным примером может служить выделение разными
авторами, использующими одну и ту же информационную

Динамика взаимодействия функциональных систем в структуре деятельности

88888

метафору, различных гипотетических процессов в экспериментальной моделизадаче сенсомоторного выбора. Одни
авторы выделяют стадии или блоки обработки информации
(Coles et al. 1988; Meyer et al., 1988), другие говорят о выделении
различных уровней активности сенсорных и моторных каналов
(Gratton et al., 1988) или о трансляционных связях между
стимулом и ответом (Welford, 1968) и т.д. Иными словами,
в рамках одной и той же экспериментальной модели поведения
разные авторы могут выделять различные процессы, неоднозначные по смысловой нагрузке и механизмам. Сопоставление
импульсной активности нейронов или пределенных компонентов связанного с событием электрического потенциала
мозга — ССП с гипотетическими информационными или
психическими процессами приводит к тому, что разные авторы,
в зависимости от задачи исследования, приписывают одной
и той же фазе импульсной активности нейрона или компоненту
ССП разные функциональные значения. В результате столь
произвольного подхода к обозначению процессов, выделяемых
даже в достаточно простых психофизиологических экспериментальных моделях, создаются значительные трудности
в сопоставлении результатов, полученных разными авторами.
Например, порой очень трудно решить вопрос, «являются ли
определенные волны ЭЭГ, полученные авторами, придерживающимися разных парадигм, одним и тем же компонентом
ССП» (Gailard, 1988, p. 100).
В современной экспериментальной психологии можно
выделить ряд требований к выделению единиц анализа
психики из целого (см., например, Гордеева, Зинченко, 1982,
с. 8–12; Зинченко, Моргунов, 1994, с. 140–141). Но основным
правилом, которого следует придерживаться при выделении
единиц, является положение Л.С. Выготского о том, что единицы, получающие существование только в потоке конкретной
деятельности, при своем выделении должны сохранять специфику целого (Выготский, 1960).
Казалось бы, в рефлекторной парадигме эта проблема решена.
Элементарной единицей поведения в этой парадигме является
рефлекторный акт, в основе которого лежат «инициатор, проводник и эффектор», и этот акт не может быть разделен на еще более
мелкие поведенческие единицы (см., например, Gallistel, 1980).
Однако рефлекторный акт вряд ли может служить единицей

Вступление

поведения в силу своей жесткой детерминации строго определенным раздражителем и в силу своей ригидности, закрепленной
в морфологии1. Единица должна обладать пластичностью,
позволяющей ей объединяться с другими единицами. И в таком
случае «Механизмы интеграции следует искать в динамических
отношениях частей нервной системы, а не в деталях структурной
дифференциации» (Лешли, 1933, с. 209).
Трудность разработки принципов выделения единиц психики
связана также и с тем, что единицы, выделяемые для анализа
психических процессов, не являются отдельными, независимыми и изолированными — они связаны с другими единицами
и составляют целое (Ломов, 1984, с. 75). Отсюда возникает
проблема таксономии. Успешность ее решения будет зависеть
от корректности выбора единицы анализа поведения и деятельности, от определения ее места в структуре целого и выявления
детерминант ее зависимости от целого (Ткаченко, 1983).
Пожалуй, наиболее подходящим для психофизиологического анализа является психологическое строение деятельности, предложенное А.Н. Леонтьевым (Леонтьев, 1975, 1981).
Автор выделяет в качестве единиц деятельности действия.
Действия представлены своими единицами — операциями.
Операции обеспечивают определенный способ реализации
действия. А в качестве «исполнительных» психофизиологических механизмов, то есть «реализаторов действий и операций», выступают функциональные системы по П.К. Анохину
(Асмолов, 1979).

Функциональная система как универсальная
Функциональная система как универсальная
Функциональная система как универсальная
Функциональная система как универсальная
Функциональная система как универсальная
единица поведения и деятельности
единица поведения и деятельности
единица поведения и деятельности
единица поведения и деятельности
единица поведения и деятельности

Приведенные выше примеры, в том числе психологическое
строение деятельности по А.Н. Леонтьеву, демонстрируют
конвенционализм, условность и относительность выделения
единиц. По мнению Б.Ф. Ломова, еще никому не удалось
доказать, что выделяемая им единица является исходной

1
Подробную и самую раннюю критику рефлекса можно найти
у К.С. Лешли (1933)

Динамика взаимодействия функциональных систем в структуре деятельности

1 0
1 0
1 0
1 0
1 0

«клеточкой» всей системы психического (Ломов, 1984, с. 75).
На наш взгляд, в психофизиологических исследованиях решить
проблему выделения единиц с их последующим таксономическим анализом возможно только в рамках подхода, в котором создано «понятийное поле», позволяющее рассматривать
единицы с единой, эволюционно, биологически и психологически обоснованной позиции. Таким подходом можно считать
теорию функциональных систем П.К. Анохина. В своей теории
П.К. Анохин в качестве универсальной единицы поведения
выделил функциональную систему. Первоначальная идея
«функциональной системы как единицы физиологической
интеграции возникла… на основе изучения центральнопериферических закономерностей в деятельности организма»
(Анохин, 1978а, с. 127). Функциональная система рассматривалась автором теории “как правомерное понятие физиологии,
как понятие, обладающее своими специфическими чертами
в качестве метода исследования и своими физиологическими
свойствами в качестве объекта исследования” (Анохин, 1978а,
с. 128). На основании анализа теории функциональных систем
Я.А. Пономарев утверждает, что «…функциональные системы,
регулирующие поведение живого существа, которые исследовал
П.К. Анохин, представляют собой единство психологического
и физиологического» (Пономарев, 1982, с. 10).
В основе формирования функциональных систем лежат
важнейшие эволюционные и биологические закономерности
и принципы существования организмов. Одной из этих закономерностей является опережающее отражение действительности живыми организмами. Это эволюционный принцип,
и только на его основании возможно формирование функциональной системы, поскольку системообразующим фактором
является будущее, ожидаемое событие — приспособительный
результат. Идея о том, что в основе образования системы лежит
будущее событие — результат, несомненно, была и остается
революционной, полностью отвергающей рефлекторный
процесс, построенный «на нерушимом принципе поступательного хода возбуждения от пункта к пункту по всей рефлекторной дуге» (Анохин, 1978а, с. 77). Построенная по принципу
опережающего отражения, «…функциональная система обязательно приводит к приспособительному эффекту. Этим самым
понятие функциональной системы непосредственно смыкается

1
1 1
1 1
1 1
1 1

Вступление

с теми биологическими понятиями и факторами развития,
которые определяют прогрессивную эволюцию организмов»
(Анохин, 1978а, с. 132).
С психологических позиций «категория “опережающее отражение” — наиболее широкое по объему понятие, выступающее
как родовое по отношению к понятию “антиципация”… термин
“антиципация” наиболее адекватен для обозначения тех форм
опережающего отражения, которые изучаются психологией»
(Ломов, Сурков, 1980, с. 22).
Опережающее отражение в различных его аспектах, а также
в разных формах поведения и деятельности, достаточно глубоко
изучено в отечественной физиологии и психологии. Разные
авторы определяют опережающее отражение разными терминами. Это — образ у И.С. Беритова (1961), модель потребного
будущего у Н.А. Бернштейна (1966), нервная модель стимула
у Е.Н. Соколова (1960, 1964), установка у Д.Н. Узнадзе (1961), образ
ситуации и образ действия у А.В. Запорожца и В.П. Зинченко
(Запорожец, 1986; Гордеева, Зинченко, 1982), вероятностное
прогнозирование у И.М. Фейгенберга и В.А. Иванникова (1978),
субъективная модель условий у О.А. Конопкина (1980), образ
памяти у А.Н. Лебедева (1985), прогнозирование у А.В. Брушлинского (1996), антиципация у Е.А. Сергиенко (1997).
Следующая закономерность — это системогенез, т.е. процесс формирования функциональной системы. В основе
системогенеза, как общей закономерности эволюционного
процесса, лежит принцип дифференцированного или избирательного вовлечения элементов в систему (Анохин, 1968).
Под элементами понимаются клетки различных органов при
обязательном участии нейронов ЦНС. В системогенезе предотвращается хаотическое объединение случайных элементов;
элементы включаются в систему по принципу их функциональной значимости для достижения результата (отсюда и термин
«функциональная система»). При вовлечении в функциональную систему нейроны дифференцируются и становятся системоспецифичными (Швырков, 1982а,б, 1983, 1995).
Это осуществляется в процессе взаимосодействия между
элементами системы, во время которого они теряют те потенциальные или реальные функции («степени свободы»),
которые не нужны для достижения данной системой результата. В настоящее время понятие системогенеза стало более

Динамика взаимодействия функциональных систем в структуре деятельности

1 2
1 2
1 2
1 2
1 2

широким. Как показывают исследования К.В. Судакова и его
сотрудников (Судаков, 1987), принципы системогенеза
оказалось возможным распространить и на формирование
связей между функциональными системами для обеспечения
отдельного поведенческого акта, и на формирование индивидуального опыта в течение всего периода жизни организма,
и даже на становление взаимоотношений между особями
животных в популяции.
Здесь уместно отметить, что эффективность и перспективность системогенетического подхода для психологических
исследований экспериментально и теоретически обоснована
В.Д. Шадриковым (1982). На примере изучения формирования
профессиональной деятельности он показал, что многие
закономерности системогенеза, описанные  П.К. Анохиным
и его сотрудниками на физиологическом уровне, проявляются
и на психологическом уровне. Данные исследования, несомненно, подтверждают истинность и универсальность принципа
системогенеза, заложенного в теорию функциональных систем.
По мнению автора, системогенетический подход к профессиональному обучению опровергает существовавшее ранее
положение об аддитивном формировании отдельных блоков
системы деятельности. Системогенез профессиональной
деятельности предполагает неаддитивность структурных компонентов системы, а также неравномерность, гетерохронность
и достаточность развития (Шадриков, 1982).

Структура функциональных систем
Структура функциональных систем
Структура функциональных систем
Структура функциональных систем
Структура функциональных систем

Согласно теории П.К. Анохина, любые функциональные системы
организма, начиная от вегетативных, обеспечивающих поддержание констант гомеостаза, и кончая сложными поведенческими актами, строятся по единому принципу, т.е. имеют
единую структуру, или «операциональную архитектонику»
(по П.К. Анохину), которую можно описать следующим образом.
Развитию функциональной системы предшествует доминирующая мотивация, которая может возникнуть в результате метаболических изменений в организме или на основе предшествующих действий. Мотивация активирует память. Из памяти
извлекаются действия, направленные на удовлетворение этой