Resume of my book BRAIN and MIND (2006) Koki Kawamura

English

1) Recognition and emotion (cf. chapters 1-4 and 8 in the text)

Humans understand language, art and music, because the development of the brain has reached a level to recognize symbolic signals to communicate in the society.
Areas 39 and 40 (of Brodmann) in the human parietal lobe are involved in the high order recognition, disturbance of which causes sensory aphasia, apraxia and agnosia.

Functions of the frontal lobe are the active expression of bodily and mental movements as well as planning and performing a series of actions. Cognitive information reaches the prefrontal cortex from the parietal and temporal lobes. There are no direct projections from the posterior association area to the primary motor cortex.

Recognition and emotion are closely related to each other in the expression of “logos” and “pathos”. Sensory information reached the cerebral cortex is transmitted from the posterior association area to the anterior association cortex, or the prefrontal cortex, in which information of the stimuli can be converted and be bestowed the connotational significance reflecting the situations occurring in the external world before being sent to the higher cortical motor system. 

The amygdala participates in the evaluation of biological values of pleasant or unpleasant feelings in the consolidation of memory by means of emotional conditioning. Furthermore, it is well known that there are Yakovlev’s and Papez’s circuits which are concerned with emotion and memory, respectively, involving the amygdala, temporal and frontal lobes, cingulate gyrus and hippocampus. In the cingulate gyrus, the amount of regional cerebral blood flow (rCBF) increases in the volitional action of monkeys in the experiment where they found a new maneuver in order to obtain rewards are involved in the autonomic nervous system, the highest center of which is the hypothalamus. Autonomic nervous activities comprise breathing, circulation, perspiration, digestion, appetite and sexual desires. These have close correlation with emotion, activated by the limbic system. Hormonal regulation system covering the hypothalamus, hypophysis and endocrine organs is under the influence of the hippocampus and amygdala. Impulses of smell and taste are known to pass into the cortical and medial nuclei (phylogenetcally old parts) of the amygdala (Norita & Kawamura, 1980), which are also associated with emotion.

2) Audition and vision at the cortical level (cf. chapters 5-7 and 9 in the text)

As the monkey visual cortex is subdivided into V1, V2, V3, V4, TEO, TE, MT and MST, the auditory cortex is classified as the core (further subdivided to AI, R and RT), the belt (CL, ML and AL) and the parabelt (STGc, CPB, RPB STGr) regions. Recent researches have shown that there are various functional areas distributed in the visual system, such as cognition of shapes, colors or movement of objects. In the auditory system, it is also possible to consider the system as composed of such functional subdivisions as pure tones or harmony, high or low tones, forte or piano, as well as pitch and melody.

The brain science has clarified the mechanism of recognition to a certain extent in the visual and auditory systems, particularly in the former. Just as in vision where discontinuous elements of figures perceived in the cortex become united according to the degree of spatial proximity, thus building up the outline of the phrasing, also in hearing sounds, which are closely related to each other in the course of time or tonal rhythm. A musical piece is produced by constructing a pattern with continuous reliance of complex notes. In the auditory cortex, neurons of similar characters are likely to be found in groups. Based on the morphological basis, continuity (melody, tempo) and synthesis (chord, consonance) can be formed from discontinuous elements of sounds as a consequence of activities of correlated neurons that compose neural networks.

Auditory impulses are transmitted to the first auditory area (AI), and further to the auditory association area, in part reaching Wernicke’s area. The area that participates in music is closely related to the cortical language area. Brain functions in responding to music may differ according to the development of the brain, including emotional activities displayed in the limbic system that contains the cingulate cortex, hippocampus, orbital cortex, amygdala and nucleus accumbens.

Music is not composed simply of a disordered series of sounds. In music, sounds are integrated and systematized, creating melodies, tempo, tonality and rhythm. The core portion of the auditory cortex receives simple sounds corresponding to the frequency. Impulses are then transmitted from the core to the belt, and further to the parabelt regions. Discriminative quality of the auditory cognition becomes higher as impulses proceed. In the visual system, perception of dots and lines develops to recognize things in nature and animals’ faces, as well as colors and movement of objects.

The visual and auditory systems overlap or adjoin in various areas of the midbrain and hindbrain. For example, teleceptive responses have been obtained in the mid-vermal part of the cerebellum after electric stimulation in the cerebral visual and auditory areas of cats and monkeys. We showed that axons of Purkinje cells in the mid-vermal part of the cerebellum terminate in the caudal part of the fastigial nucleus, and they further travel to the tectum. Thus, visuomotor and audiomotor signals are transmitted to the tectal region. It is therefore possible that the two sensory systems act in cooperation at brainstem levels.

In the cerebral cortex also, visual and auditory impulses are known to converge upon the cortical areas surrounding the middle suprasylvian sulcus (MSS) in the cat and the superior temporal sulcus (STS) in the monkey. In these cortical areas neurons were reactive to multiple sensations. Furthermore, the monkey prefrontal cortex receives topographically organized, broad projections from the posterior association area including the STS region. Neurons in areas surrounding the posterior part of the principal sulcus respond to spatiovisual attentive signals, which are surrounded by areas responsive to the auditory attention signals.

Visual stimuli advance from area 37 →TEO→TE. TG field belongs to the auditory association area, and also connected with the amygdala, likely therefore to be relevant to the emotional expression. TG and TE, both belonging to the temporal association area, are strongly connected with the orbitofrontal cortex (OF) by means of reciprocal association fibers called the uncinate fasciculus. These regions (TG, TE, OF) have again reciprocal connections with the amygdaloid nuclei. RECOGNITION can form the inputs for emotional behavior.

As has been demonstrated for the visual system, the auditory system also has the dorsal and ventral pathways, in broader sense, from the posterior association area to the prefrontal cortex. As for the visual system, impulses from area 17 divide into two routes; the dorsal one to the parietal lobe (areas 5 and 7), and the ventral one to the temporal lobe (TEO, TE, and to TG). It is advocated that the dorsal route concerns the visual space cognition, and the ventral route the object recognition, such as circles, triangles and facial expressions which has closely related to the emotional function.

In the “dorsal pathway”, neurons in the parietal and frontal areas respond with similar characteristics. Therefore, spatial information can be used for the programming of action. Conversion of spatial images from the visuo-auditory map to the movement map may be encoded by using this route. The “ventral pathway” includes the uncinate fasciculus that conveys visuo-auditory information to the prefrontal cortex (area 10) from the temporal lobe.

Thus, it is known that the visual information proceeds to the prefrontal cortex via the parietal and temporal lobes. In the parietal lobe, it is concerned with the information of the optic and acoustic positioning in the space; “where”. In the temporal lobe, on the other hand, it is concerned with “what” of the visual and auditory objects. In the visual system, complicated forms are recognized as a combination of simple forms (point, lines, triangles etc.) in addition to colors and movements with emotional reactions. Similarly in the auditory system, compound sounds can be recognized as a union of pure (simple) sounds that further develops into melody, harmony and discordant/dissonant. Rhythm and pitch of sounds are also concerned with the brainstem and cerebellum.

A theory of working memory has been proposed as a cognitive function related to the frontal lobe. Working memory in the musical performance is worthy of attention. It is the system which enables the information from the posterior association area to be maintained and carried out in parallel ways. In the beginning, keyboard players use fingers intentionally one by one as they look at musical notes, and after the training (learning mechanism by the cerebellum), their fingers move in patterns. How does the brain work when the player produces melodious tones in the musical performance? While playing music, information is constantly accessed from the storehouse of the memory. This is maintained in the brain for a short time and converted into active movement. Simultaneously, harmonious series of tones are looked for from the pool of the long-term memory in a parallel fashion.

Sensory information integrated and modified in the frontal cortex can be used in active behaviors, ranging from muscle movements to mental activities. A flow chart formulates as: sensory area → posterior association area → prefrontal cortex → high-order motor area → area 4.

Marked progress is made in the primate frontal lobe, given impetus from environment in the working and playing community. The cingulate motor cortex on the medial surface of the hemisphere has been shown recently in monkeys to be related to willingness or "volition".

The circuitry system composed of the basal ganglia – thalamus – cerebral cortex implies significant meaning in the brain function. The circuitry of this organization is closed and can be arranged to form three parallel channels morphologically and functionally; 1) the motor, association and limbic systems.

The prefrontal cortex that contains Broca’s area and the posterior association area that contains Wernicke’s area are interconnected with association fibers. The ventral parts of the frontal lobe and the temporal pole are also interconnected, both of which have reciprocal connections with the amygdala. Thus, integration of recognition (logos) and emotion (pathos) occurs in the prefrontal cortex, before being transmitted to the motor system in the cortex (supplementary motor area→ premotor area → primary motor area). The cognition system is inter-related with the emotional system. Emotional expression is maintained by inputs mostly from the amygdala and the nucleus accumbens, and the volitional expression chiefly from the cingulate gyrus. It must be remembered that feelings of balance are important in the expression of musical performance supported by the “parallel” functions of the entire brain including the cerebral cortex, striatum, thalamus, cerebellum and brainstem.

The morphological basis of the “backward propagation” from the prefrontal cortex to the posterior association areas is important in considering the relationship of musical performance and memory association. A large number of association fibers from the prefrontal cortex end in the temporal pole, where reciprocal connections are present with the amygdala and hippocampus, and further from there to the posterior STS region upon which polysensory inputs converge and which could be considered as a primitive or premature region for the sensory linguistic area as viewed from an evolutionary stand-point.

3) Brain science and psychiatry (cf. chapters 10-12 in the text)

The whole product of brain activities can be taken as “mind” of animals. Animals communicate with others by using gestures and voices, and humans are able to transfer the products of “mind” to the next generation in the forms of creating arts, music and literature. Accumulation of the inheritance is embodied as culture and civilization in the human society, where normal as well as abnormal characters are struggling to survive. It is important, therefore, for psychiatrists to study pathological aspects of mind, particularly on the basis of biological sciences. It is one of our aims to combine the recent results of the brain science with those of the human science.

Maturation in man, both in bodily and mentally, is established in the course of development, in particular during adolescence, and formation of human features is closely related to the cerebral maturity which includes the formation of “thought”, “emotion“ and “volition” and self-consciousness, being the total results of brain activities. In the working society, through communication with others, human uses words as sophisticated signals, connecting verbs with nouns, uses verbal tenses, and distinguishes active and passive tenses. Man also expresses and controls feelings of love, angry, sorrow and joy in the community.

Schizophrenia usually starts in adolescence. Communication with other people sometimes becomes inflexible and autistic. Disturbance of cognition and the loosening of thinking ways are very often recognizable from others, and sometimes hallucination occurs. Schizophrenia literally means the “split mind” (schizos=separate; phrenia=spirit or mind). It differs from “split brain”
or damage in the brain used in neurology where pathologic signs or symptoms appear consistently.

Remarkable development of the cerebral cortex in man as compared with that in apes can be summarized as the presence of: a) linguistic areas highly developed in both the posterior and anterior association areas, b) very large frontal lobe, especially the prefrontal cortex, and c) a large number of cortico-cortical fibers, connecting bi-directionally between the anterior and posterior association areas.

It is said in human that the left cerebral hemisphere is predominant in the right hemisphere in the comprehension and expression of the language, whereas the right hemisphere is predominant in the left hemisphere in the comprehensive recognition of compound forms and fragmentized figures to build up the conscious-integration of Gestalt, or in the function of transforming special information into groups in images by manipulation or using hands. However, the information in both hemispheres is constantly communicated through commissural fibers; therefore the functional predominance of the hemisphere is always relative, not absolute. With this concept in mind, it is said in general that the right hemisphere is concerned with images of signs transmitted by means of emotional experience, thus suited for solving problems using imagination, while the left hemisphere is related with understanding languages, searching for rules to connect different kinds of signs.

The discrepancy between the anterior (or frontal) and the posterior (­­= parietal, temporal and occipital) association areas may be discussed. The rCBF study of chronic schizophrenic patients disclosed that the flow was decreased in their prefrontal cortex and it was increased in the parieto-temporal association areas. Therefore, it can be suggested that in schizophrenic patients the function of the prefrontal cortex is relatively low, while that of the posterior association is conversely high.

Symptoms of the split-mind in the mental disease, especially schizophrenia can be considered below, albeit highly hypothetical.
Firstly, regulatory disturbances of the cortical functions in the cerebrum upon subcortical structures may cause impulsive, disordered, and reflective patterns or manners of emotional expression.
Secondly, the disturbance of bilateral hemispheric communication may cause deterioration or even loss of normal thinking-flows, thus resulting in the mal-formation of cognitive conceptualization which may lead to the abnormal cognition; hallucination and delusion. Disturbances of establishment of self consciousness occur, as a result of MIS-positioning of self in the surrounding space as well as influential suffering experience by others.
Thirdly, the antero-posterior separation of the association cortices is likely to cause decrease of activities, volitions and feelings, manifesting sometimes symptoms of autism or depersonalization. It should be stressed here that the deficits are in many cases functional and temporal, and that the symptoms are not irreversible to be involved in the incurable organic deficits. The disease CAN BE curable by medical treatment.

Generating the model of animals which represents schizophrenia-like symptoms has been carried out, by injecting amphetamine or methamphetamine into rats. The rats that received the drug repeatedly became intoxicated, and displayed some stereotyped behaviors such as biting, licking, and glooming; so called amphetamine stereotypia, while other types of behaviors were suppressed. Furthermore, they became afterwards inclined to display similar symptoms, when they took the drugs repeatedly even a small amount. Likewise, when monkeys received methamphetamine for a long period, they exhibited abnormal types of social behavior resembling the symptom of autism together with particular manners of peeping and body-scratch.

From the baby/childhood to the puberty/adult, neuronal processes develop and glial cells mature and myelinate in the brain. Various types of neuronal circuitries in the brain are activated and strengthened by means of interactions with environment through communication and co-working in the society. Thus, in the process of constant activation of neural networks in the cerebral cortex, based on the mechanical basis of the conditioned reflex, particularly with the help of the second signal system, people can be educated intellectually and emotionally.

Time conception of cognitive consciousness was hypothesized as having a quantal unit with 25-50 msec duration ("momentary moment consciousness”, Utena). Auditory hallucination could take place during the "momentary moment consciousness". Also, the sensory gating deficit and excessive degree of the backward masking have been explained as the cognition disturbance in schizophrenic patients, which occur within 50 msec. Thus, “memory momentary color fusion test”, in which the perception of yellow by the fusion of brief flashes of red and green lights (varying 5-100 msec intervals), enabled us to infer the minimum time required for visual awareness. Only in a limited interval of 40-60 msec flashes of red and green, difference of perceptions between healthy and schizophrenic subjects was noted, namely the former recognized as a result of color fusion phenomenon as yellow, while the latter recognized as green due to the failures of color fusion and backward inhibition, indicating that different patterns of visual cognition possibly exist between the two groups in this particular time window of moment consciousness ; 40-60 msec. Furthermore, there may have the possibility that “Phantom space” that generates “Inversion of recognition pattern (Yasunaga)” in the schizophrenic experience is present in a restricted time window of “momentary moment consciousness (Utena)”.

Sechenov described in his book “Reflexes of the Brain” that all actions or behaviors in our lives, whether conscious or unconscious, can be called as reflexes in a broad sense, and that psychic processes will cease when sense organs stop to receiving stimuli. As the fundamental principle of the conditioned reflex theory, Pavlov believed that "no actions exist without cause or stimulus”. He defined conditioned reflexes as reflexes of living bodies acquired in their individual lives, and the unconditioned reflexes as innate activities of definite reflexes, non-dependent upon the cerebral cortex, genetically/hereditary unconditionally fixed, and most importantly these are bases of a variety of behavioral reactions which are formed as conditioned reflexes.

In monkeys, inputs of somatosensory, visual and auditory systems have been shown to converge on a certain area in the posterior association area, i.e., the cortex surrounding the superior temporal sulcus (STS region). The same is the case in cats, showing that the same kinds of inputs converging on the cortex surrounding the middle suprasylvian sulcus (MSS region). The organization of association fibers that converge upon a certain region in the posterior association cortex is shown to be surrounded by these sensory areas of different modalities. This leads to the development of highly advanced areas of recognition, assuming that corresponding parts are present in man which can be conjectured as a highly developed cortical area from the phylogenetic point of view, i.e., the primitive linguistic area in the posterior association area (Wernicke area). Anatomically, the STS region in monkeys may correspond to area 39 (angular gyrus) and area 40 (supramarginal gyrus) of Brodmann (1909) in man as it takes similar or analogous location in the human brain. As the development of the language shows for example in higher primates, repetition of emotional expression and gestures in life generate common rules of understanding with particular signs in the society. Namely, communication or transmission of thought and ideas always accompanied by recognition and emotion, the latter being supporting underneath.

The process of acquiring language through the evolutional stage from ape to human probably resembles the developing process of language acquisition occurring in human children. Maturation of the cerebral cortex, being accomplished by development of both the association cortex and cerebral limbic structures, has close relation with activities of recognition, emotion including language functions, which can be elevated to the expression of higher levels. Desire occurring in the animal brain is fundamentally related with the limbic system together with the brainstem reticular activating system. Consequently, the higher order of volition and willingness develop, making it possible to fulfill intentional and planned actions. Higher levels of volition are the products of the higher nervous activities that regulate emotional feelings involving the limbic structures and modulate cognitive functions occurring in the posterior association area by the aid of the backward propagation from the prefrontal cortex. Thus the results of the present brain science are useful to build up a new method of education, particularly for the juvenile and adolescence, and also to level up the standard of social welfare, culture, arts, music and science.

The higher nervous activities that underlie emotion and recognition systems are composed of three systems; cortical sensory (the first signalling) system, linguistic (the second signalling) system of conditioned reflexes, and the subcortical unconditioned reflex system. Since the concept/idea is the abstract action of the language, the second signalling system of conditioned reflexes is the basic nervous activity. The basis of emotion, on the other hand, is chiefly the action of the first signalling system, connected largely with subcortical structures; regions which constitute the limbic system including the amygdala, the septum, the bed nucleus of stria terminalis, the nucleus accumbens/the ventral striatum. Neural circuitries and processes of nervous activities that support the mechanisms of cognition and emotion are interrelated closely with each other, as discussed above by showing anatomical and physiological data. Cognition and emotion are thus indispensable aspects of two indivisible phases, which reflect actual existence in consciousness. There is no emotion without concept, and no concept is present without emotion. Man can understand the high levels of abstract ways of thinking, and creates music, arts, literature and sciences which can be inherited to the next generation. Biological studies of abnormalities of the human mind and spirit are indeed to be studied pursued in psychiatry.


 

Russian

1) Распознавание и эмоции (краткое описание глав 1-4 и 8)

Способность людей понимать язык, музыку и искусство обусловлена таким уровнем развития мозга, который позволяет распознавать символические сигналы в сфере коммуникаций. Сегодня мы располагаем фрагментарными знаниями о механизмах этого распознавания.
Так, известно, что зоны 39 и 40 (по Бродману) теменной коры отвечают у человека за целый ряд высших психических функций, связанных с процессом распознавания. При их повреждении возникают такие когнитивные расстройства, как афазия, апраксия и агнозия.

Лобные доли коры, в свою очередь, ответственны за планирование и реализацию сложных действий, движений, а также за процессы мышления. Когнитивная информация поступает в префронтальную (переднюю лобную) кору из теменных и височных долей. При этом важно подчеркнуть, что прямые проекции из задней ассоциативной области в первичную моторную кору отсутствуют.

Тесная взаимосвязь распознавания образа и его эмоциональной оценки нашла своё отражение в понятиях «разум» (logos) и «чувства» (pathos). Сенсорная информация, поступившая в головной мозг, передаётся из первичной ассоциативной области в заднюю ассоциативную или префронтальную кору, где обогащается эмоциональной оценкой значимости ситуации, преобразуется, и лишь затем направляется в высшее корковое представительство моторной системы.

Амигдала обеспечивает аффективную оценку биологической значимости сигналов («приятные» или «неприятные», позитивные или аверсивные) и, интегрирую свежую сенсорную информацию с хранящейся в памяти, формирует определённое эмоциональное состояние. Это закономерно, ведь нейронные циклы Яковлева и Пейпеза, отвечающие, соответственно, за механизмы эмоций и памяти, включают, прежде всего, амигдалу, височную и лобную доли коры, поясную (цингулярную) извилину и гиппокамп. Эти циклы, получившие в литературе название лимбической системы (МакЛин), тесно взаимодействуют с автономной нервной системой, высшим центром которой является гипоталамус. В результате обеспечивается взаимодействие нейронных сетей, формирующих эмоциональный и вегетативный компоненты восприятия. Например, показано, что у обезьян в экспериментах с произвольным поведением повышается региональный кровоток в поясной извилине в том случае, если они находят новое решение для получения подкрепления. Автономная нервная система обеспечивает регуляцию дыхания, пищеварения, кровообращения, потоотделения, сексуальных желаний, аппетита и других витальных функций. Очевидна её связь с эмоциональной сферой, формируемой лимбической системой. Однако гиппокамп и амигдала влияют также и на систему гормональной регуляции, включающую гипоталамус, гипофиз и эндокринные железы третьего порядка. Базальные ганглии (филогенетически старые части), в которые из амигдалы плступают сигналы, обеспечивающие обоняние и вкус (Норита и Кавамура, 1980), также тесно связаны с эмоциональной сферой.

Таким образом, мы можем достаточно уверенно очертить те мозговые структуры, которые обеспечивают формирование восприятия со всеми четырьмя базовыми компонентами: когнитивным, эмоциональным, моторным и вегетативным. По-существу, все они имеют циклическую структуру, причём эти циклы взаимно переплетаются, образуя общие зоны сопряжения.

 

2) Корковое представительство зрения и слуха (гл. 5-7 и 9).

У обезьян зрительная (затылочная) кора подразделяется на несколько зон: V1, V2, V3, V4, TEO, TE, MT и MST. В свою очередь, слуховая (височная) кора делится на центральную область (включающую зону A1, R-ростролатеральную и RT-ростротемпоральную зоны) и опоясывающие её области А2: так называемый белт (зоны CL, ML и AL ) и парабелт (зоны STGs, CPB, RPB и STGr). Недавние исследования показали существование в зрительной коре различных функциональных областей, ответственных за распознавание формы, цвета или движения объектов. В слуховой системе также можно выделить функциональные области, отвечающие за распознавание чистых тонов или гармоник, высоких или низких звуков, громких или тихих, а также речи и мелодии.

Механизмы распознавания в зрительной и слуховой системах изучены сегодня нейробиологами только в общих чертах. Известно, например, что как в зрительной системе отдельные элементы фигур на корковом уровне объединяются в зрительную сцену по степени их пространственной близости, так и в слуховой системе объединяются звуки, связанные друг с другом временем или ритмом. Нейронный паттерн формируется при прослушивании музыкального фрагмента на основе целостного комплекса звучащих нот. Характерно, что в слуховой коре нейроны со сходными свойствами объединены в группы (модули). Образ последовательности звуков (мелодия, темп) или результата их синтеза (аккорд, гармония) может быть сформирован из отдельных «элементарных» звуков благодаря взаимодействию активированных нейронов, которые составляют нейронные сети, объединённые на морфологической основе.

В слуховой системе импульсы оиз таламуса сначала поступают в первичную слуховую область, а уже затем – в ассоциативную слуховую область, захватывая и зону Вернике. Существенно, что важнейшая для восприятия музыки зона одновременно является и речевой зоной слуховой коры. В процессе развития мозга его реакции на музыку могут изменяться, начинает проявляться эмоциональная активность, нейронные корреляты которой регистрируются в лимбической системе, включающей поясную кору, гиппокамп, орбитальную кору, амигдалу и прилежащее ядро.

Музыка не является беспорядочным набором звуков. В музыке звуки объединены и систематизированы для создания мелодии, темпа, тональности и ритма. Центральная зона слуховой коры выделяет из сложного звукового сигнала простые звуки соответствующих частот (тональностей). Импульсы передаются от А1 к А2, достигая парабелта. При передаче импульсов на каждом следующем шаге повышается качество слухового распознавания. Аналогично, в зрительной системе развито восприятие точек и линий (контуров) для распознавания природных объектов, лиц, животных, а также цветов и движений объектов.

В некоторых областях среднего и переднего мозга пути зрительной и слуховой систем пересекаются. Так, например, было показано, что при электрической стимуляции и зрительных, и слуховых областей мозга регистрируются ответы в медиальной части червя мозжечка. Мы (Кавамура) установили, что аксоны клеток Пуркинье в средней части червя мозжечка заканчиваются в каудальной части ядер шатра, а оттуда информация направляется в тектум. Таким образом, и зрительно-моторные, и слухо-моторные сигналы передаются в тектум. Это указывает на очевидную возможность взаимодействия зрительной и слуховой систем на уровне ствола мозга.

Известно, что в коре больших полушарий зрительные и слуховые потоки импульсов сходятся в областях, окружающих среднюю супрасильвиеву борозду (MSS) у кошек и верхнюю височную борозду (STS) у обезьян. Нейроны этих областей являются мультимодальными. Кроме того, префронтальная кора обезьян получает хорошо топографически организованные мощные проекции от запдней ассоциативной области, включая верхнюю височную борозду. Нейроны в зонах, окружающих заднюю часть основной борозды, отвечают на зрительные сигналы и, в свою очередь, окружены областями, отвечающими на слуховые сигналы.
В зрительной системе импульсы распространяются из зоны 37 (по Бродману) в ТЕО и ТЕ. Поле TG принадлежит слуховой ассоциативной области, которая также связана с амигдалой, отвечающей за эмоции. Кроме тогго, поля TG и ТЕ принадлежат к височной ассоциативной области, которая тесно связана с лобно-орбитальной корой (OF) реципрокными ассоциативными волокнами, которые называются крючковидным пучком. Эти же области имеют реципрокные связи с амигдалой. Таким образом, в процессе распознавания с очевидностью может происходить и формирование эмоционального поведения.

Аналогично зрительной системе, слуховая система также имеет дорзальные и вентральные (в расширительном понимании) пути от задней ассоциативной области к префронтальной коре. Что качается зрительной системы, известно, что импульсация их зоны 17 распределяется по двум путям: дорзальному – в теменную кору (Зоны 5 и 7), и вентральному – к височной доле (ТЕО, ТЕ и TG). Сегодня доказано, что дорзальный путь связан с формированием субъективного зрительного пространства, а вентральный – с распознаванием объектов (например, геометрических фигут наподобие кругов, треугольников и т.д.) или выражений лица, что имеет самое непосредственное отношение к эмоциональной сфере.
В «дорзальном пути» нейроны теменных и лобных долей имеют сходные характеристики. Поэтому пространственная информация может использоваться для формирования программ действий. На этом пути может происходить преобразование пространственных образов из зрительно-слуховой формы кодирования в двигательное кодирование. «Вентралный путь» образован волдокнами крючковидного пучка, которые передают зрительно-слуховую информацию из височной доли в префронтальную кору (зона 10).

Таким образом, ясно, что зрительная и слуховая информация передаётся в префронтальную кору через теменные и височные зоны. Через теменную зону идёт информация о положении источника зрительного и слухового сигнала, то есть формируется ответ на вопрос «где?». В височной зоне, с другой стороны, форомируется ответ на вопрос «что?», то есть качественная размерность для зрительных и слуховых объектов. В зрительной системе сложные формы распознаются как комбинация простых форм (точки, линии, треугольники и т.д.) в дополнение к цветовым характеристикам, движениям и эмоциональным реакциям. Так же и в слуховой системе сложные звуки распознаются как объединение чистых (простых) звуков, которое развивается в мелодию, гармонию и диссонанс. Ритм и сила подачи звуков связаны при этом со стволовыми отделами мозга и мозжечком.

Концепция рабочей памяти постулирует, что эта когнитивная функция связана с лобными долями. Рабочая память принимает участие и в восприятии музыки. Эта система позволяет обрабатывать и рассылать по параллельным путям информацию от задней ассоциативной области. В начале разучивания музыканты умышленно используют пальцы один за другим (последовательно), поскольку они смотрят в ноты, а после тренировки (обучения с вовлечением мозжечка), движения пальцев образуют целостные координации. Как работает мозг , когда музыкант создает мелодии? При исполнении музыки существует постоянное поступление информации из памяти. Эта информация поддерживается в мозгу в течение короткого времени и преобразовывается в активное движение. Одновременно, из долговременной памяти извлекается сразу целый гармонический набор музыкальных тонов.

Сенсорная информация, объединенная и измененная во фронтальной коре, может использоваться в активном поведении, в рамках преобразования от мышечных движений до работы сознания. Схематично это можно представить так: сенсорные области – задние ассоциативный области – префронтальная кора – высшие моторные зоны – зона 4.
Описанный процесс происходит в передней лобной коре, обеспечивающей единство обработки и воспроизведения информации при реакции на внешней сигнал. Недавно на обезьянах было показано, что медиальная поверхность цингулярной моторной коры связана с мотивационной готовностью или "волей".
Система, состоящая из базальных ганглиев – таламуса – коры больших полушарий, имеет важнейшее значение в работе мозга. Эта замкнутая система формирует три параллельных морфофункциональных канала: моторную, ассоциативную и лимбическую системы.

Префронтальная кора, которая содержит зону Брока, и задняя ассоциативная область, которая содержит зону Вернике, связаны друг с другом ассоциативными волокнами. Вентральная часть лобной и теменной долей также взаимосвязаны, при этом обе части имеют реципрокные контакты с амигдалой. Таким образом, интеграция распознавания («logos») и эмоции («pathos») происходит в префронтальной коре прежде, чем информация может быть передана к моторной системе коры (дополнительные моторные области – премоторная зона – первичная моторная кора). Когнитивная система и эмоциональная система являются взаимозависимыми. Эмоции обеспечиваются, главным образом, входами от миндалины и прилежащего ядра, а осознание, в основном, от поясной извилины. Важно помнить, что чувство баланса, важнейшее для музыкального искусства, поддерживается "параллельными" процессами во всем мозгу, включая кору больших полушарий, полосатое тело, таламус, мозжечок и ствол мозга.

Морфологическая основа "петли обратной связи" (“backward propagation”) от префронтальной коры до задней ассоциативной области важна при рассмотрении связи между музыкальными преобразованиями и ассоциациативной памяью. Большое количество ассоциативных волокон, идущих от префронтальной коры, заканчивается в височной доле, где присутствуют реципрокные связи с амигдалой и гиппокампом, и далее от неё направляются в область задней верхневисочной борозды, на который конвергируют полимодальные сенсорные входы и которую, с эволюционной точки зрения, можно было бы рассматривать как зону предобработки информации для сенсорной лингвистической области.

3)  Наука о мозге и психиатрия (краткое описание глав 10-12)

Целостный результат активности мозга можно рассматривать как «разум» животных. Животные общаются друг с другом с помощью жестов и речи, а люди имеют возможность передать продукты своего "разума" следующим поколениям в форме произведений искусства, музыки и литературы. Накопленный опыт воплощается в культуре и цивилизация человеческого общества, в которой изо всех сил пытаются выжить как нормальные, так и неправильные характеры. Пэотому важно, особенно для психиатров, на основе биологических наук изучать патологические аспекты разума. Одна из целей нашей работы состоит в объединении последних достижений науки о мозге с другими гуманитарными науками.

Установлено, что в ходе возрастного развития происходит физическое и психическое созревание человека. Особые изменения наблюдаются в юности. Формирование личностных особенностей человека, таких как «мышление», «эмоции», «воля» и «самосознание», тесно связано с созреванием мозга и является результатом его активности. В трудовой деятельности для коммуникации с другими людьми человек использует слова как сложные сигналы, соединяет глаголы с существительными, использует разные времена глаголов, различает активные и пассивные временные формы. Также в общении человек выражает и контролирует свои чувства: любовь, ненависть, горе и радость.

Шизофрения обычно проявляется в юности. В общении с другими людьми появляется упрямство и аутизм. Развиваются когнитивные нарушения, ослабляется мышление, а иногда возникают галлюцинации. Шизофрения буквально означает "раздвоение личности" (schizos=раздвоение; phrenia=душа или разум). Это отличается от "расщепленного мозга" или неврологических нарушений, при которых патологические признаки или симптомы появляются последовательно.
Можно выделить следующие основные особенности развития коры головного мозга человека, в отличие от человекообразных обезьян: a) лингвистические области сильно развиты как в задней, так и в передней ассоциативной области , b) очень большая лобная доля, и, особенно, передняя лобная кора, и c) большое количество кортико-кортикальных волокон, обеспечивающих двусторонее взаимодействие между передними и задними ассоциативными зонами.

Считается, что у человека левое полушарие доминирует в обработке лингвистической информации, в понимании и формировании слов, тогда как правое полушарие является ведущим в распознавании сложных форм и фигур, в сознательном синтезе отдельных фрагметов в единый образ, а также в формировании моторного образа для управления руками. Однако оба полушария постоянно обмениваются информацией через комиссуры, поэтому функциональное доминирование полушария всегда относительно, а не абсолютно. В этой концепции утверждается, что правое полушарие связано с представлением сигнала, переданного посредством эмоционального опыта, что соответствует решению проблемы с использованием воображения , тогда как левое полушарие связано с пониманием языка и поиском правил для соединения различных признаков сигнала в целостный образ.

Можно обсуждать разницу между передними и задними (=теменной, височной и затылочной) ассоциативными областями.ПЭТ исследование пациентов с хронической шизофренией показало, что кровоток в передней лобной коре был уменьшен, а в теменно-височной ассоциативной области - увеличен. Поэтому можно предполагать, что у больных шизофренией относительно слабо развиты функции профронтальной коры, тогда как функции задних ассоциативных областей, наоборот, развиты сильно.

Попытаемся рассмотреть, хотя бы очень гипотетически, признаки и механизмы раздвоения личности при психических заболеваниях, особенно шизофрении..
Во-первых, нарушение корковых и подкорковых функций приводит к импульсивному, беспорядочному и рефлексивному проявлению эмоций.
Во-вторых, нарушение межполушарного взаимодействия может вызвать ухудшение или даже потерю способности мыслить, в результате искажается когнитивная концептуализация, что может привести к отклонениям в ощущениях, восприятии, абстрактном мышлении, галлюцинациям и иллюзиям. Нарушения в осознании себя происходят в результате неправильного позиционирования себя относительно окружающего пространства, а так же под влиянием опыта страданий других людей.
В-третьих, нарушение связей между передгими и задними ассоциативными зонамиспособствует уменьшению активности, ослаблению воли и чувств, иногда провоцируя симптомы аутизма или деперсонализации. Здесь важно подчеркнуть, что эти нарушения, во многих случаях лишь функциональные и временные, тем не менее необратимы, поскольку связаны с нарушениями в структуре мозга. Болезнь МОЖЕТ БЫТЬ вылечена медицинскими средствами.

Экспериментальная модель шизофрении, обеспечивающая воспроизведение характерных симптомов, была получена при введении крысам амфетамина и метамфетамина. У крыс, которые получали препарат неоднократно, проявлялись признаки опьянения и некоторые стереотипные формы поведения: они кусались, облизывались, злились - так называемая амфетаминовая стереотипия, - в то время, как другие формы поведения были подавлены. Кроме того, впоследствии у них появлялась склонность к подобным симптомам при повторном введении даже очень малых доз препарата. Аналогично, когда обезьяны получали метамфетамин в течение длительного периода, они проявляли патологические формы поведения, напоминающие симптомы аутизма, вместе со специфическими особенностями, такими как черезмерное любопытства и расцарапывание тела.
В онтогензе, от младенчества до пубертатного периода, происходит развитие нервных структур, рост глиальной ткани и миелинизация нервных волокон. Различные типы нейронных циклов активируются и закрепляются при взаимодействии с окружающей средой через коммуникации и сотрудничество в обществе. Таким образо, формирование интелелкта и эмоций у людей происходит при автоматической реализации условных рефлексов (в частности, с помощью второй сигнальной системы) в процессе постоянной активации нейронных сетей в коре головного мозга.

В рамках концепции когнитивного времени была выдвинута гипотеза о наличии кванта осознания продолжительностью 25-50 мс ("мгновенное сознание", Utena). Продолжительность слуховых галлюцинаций соответствует "мгновенному сознанию", кроме того, ограничение сенсорного входа и проявления обратной маскировки, которые принято связывать с когнитивными нарушениями у больных шизофренией, тоже продолжаются около 50 мс.
Так, " тест цветового синтеза", в котором образ желтого формируется последовательным предъявлением коротких вспышек зеленого и красного света (с интервалами 5-100 мс), позволил нам определить минимальное время, требуемое для зрительного осознания. При ограничении интервала между вспышками до 40-60 мс была выявлена разница в восприятии между здоровым и больными шизофренией, а именно, здоровые люди видели желтые вспышки, а больные шизофренией – зеленые, проявлялся эффект обратной маскировки в синтезе цветового образа. Таким образом, особенности восприятия цвета при межстимульном интервале 40-60 мс, соответствующем специфическому временному окну «моментального осознания», являются индикатором для разделения здоровых и больных шизофренией.
Более того, вполне возможно, что "фантомное пространство", которое формирует "инверсию распознования образа (Yasunaga)" у больных шизофренией, существует только в ограниченном временном окне «моментального осознания» (Utena)"

Сеченов в своей книге «Рефлексы головного мозга» писал, что все поведенческие реакции в нашей жизни, как сознательные так и бессознательные, можно назвать рефлексами, в широком смысле этого слова, и что психические процессы прекратятся, если органы чувств не будут получать стимулы . Принцип - "никакие действия не существуют без причины или стимула", Павлов предлагал рассматривать как фундаментальный принцип теории условных рефлексов. Он определял условные рефлексы, как рефлексы тела, приобретенные в течение индивидуальной жизни, а безусловные рефлексы, как врожденные рефлексы, не связанные с корой головного мозга, генетически/наследственно предопределенные, и, что наиболее важно, являющиеся основой разнообразия поведенческих реакций, которые закрепляются в форме условных рефлексов.

У обезьян входы соматосенсорной, зрительной и слуховой систем сходятся в определённых зонах задней ассоциативной области, то есть в коре, окружающей верхнюю височную борозду (область ВВС). То же самое показано и у кошек, у которых разные сенсорные входы конвергируют в коре, окружающей среднюю супрасильвиеву борохду (ССБ).
Показано, что окончания ассоциативных волокон, которые сходятся в определённых зонах задней ассоциативной коры, окружают сенсорные области коры различных модальностей. Это приводит к формированию высокоорганизованных областей распознавания, объединяющих разномодальные входные сигналы. С филогенетической точки зрения, эти высокоразвитые области коры можно связать с примитивной лингвистической зоной в задней ассоциативной области (зона Вернике).
Анатомически, область ВВС у обезьян может соответствовать области 39 (ангулярная извилина) и области 40 (супрамаргинальная извилина) по Бродману (Brodmann, 1909) у человека. Как показывает развитие языка, например, у высших приматов, многократное повторение в течении жизни форм эмоционального выражения и жестов приводит к созданию в сообществе общих правил для понимания частых сигналов. Это означает, что коммуникация или передача мысли и идей, всегда сопровождаемая распознаванием и эмоциями, имеет эволюционную основу.

Процесс формирования языка в ходе эволюции от обезьяны к человеку, вероятно, напоминает процесс овладения языком у детей. Созревание коры головного мозга достигается развитием ассоциативных зон и лимбических структур и тесно связано с активностью распознавания и эмоций, включая языковые функции, которые можно рассматривать, как способ выражения высокого уровня. Формирование потребностей в мозге животных принципиально связано с работой лимбической системы вместе с ретикулярной формацией. Следовательно, развивается высокий уровень воли и готовности, что позволяет выполнять произвольные и запланированные действия. Высокий уровень воли является продуктом высшей нервной деятельности, которая управляет эмоциональным состоянием через лимбическую систему и модулирует когнитивные функции, реализующиеся в задней ассоциативной области. Таким образом, результатом развития нейронауки могут стать новые подходы к образованию и воспитанию детей и подростков, а также повышение стандартов социальной защиты, культуры, искусства, музыки и науки.

Высшая нервная деятельность, которая лежит в основе эмоции и осознания, объединяет три системы; корковую сенсорную (первая сигнальная) систему, лингвистическую (вторая сигнальная) систему условных рефлексов, и подкорковую систему безусловных рефлексов. Так как понятие/идея является абстрактным результатом языковой деятельности, в ее основе лежит нервная активность второй сигнальной системы условных рефлексов. С другой стороны, в основе эмоций лежит активность первой сигнальной системы, связанная в значительной степени с активностью подкорковых структур: областей, связанных с лимбической системой, включая амигдалу, перегородку, вентральный стриатум и ряд других ростральных переднемозговых структур. Нервные циклы и процессы нервной активности, которые поддерживают механизмы осознания и эмоции, тесно взаимосвязаны друг с другом, как было показано выше на основании анатомических и физиологических данных. Таким образом, когниции и эмоции - обязательные аспекты двух неделимых фаз процесса отражения объективной реальности в сознании. Не существует эмоций без идей, и никакая идея не существует без эмоции. Человек способен понимать высокие уровни абстракций, создавать музыку, искусство, литературу и науки, которые могут быть унаследованы следующими поколениями. В психиатрии необходимо изучать биологические основы патологий человеческого разума и духа.

 

English & Russian

1) Recognition and emotion (cf. chapters 1-4 and 8 in the text)

Humans understand language, art and music, because the development of the brain has reached a level to recognize symbolic signals to communicate in the society.
Areas 39 and 40 (of Brodmann) in the human parietal lobe are involved in the high order recognition, disturbance of which causes sensory aphasia, apraxia and agnosia.

1) Распознавание и эмоции (краткое описание глав 1-4 и 8)

Способность людей понимать язык, музыку и искусство обусловлена таким уровнем развития мозга, который позволяет распознавать символические сигналы в сфере коммуникаций. Сегодня мы располагаем фрагментарными знаниями о механизмах этого распознавания.
Так, известно, что зоны 39 и 40 (по Бродману) теменной коры отвечают у человека за целый ряд высших психических функций, связанных с процессом распознавания. При их повреждении возникают такие когнитивные расстройства, как афазия, апраксия и агнозия.

Functions of the frontal lobe are the active expression of bodily and mental movements as well as planning and performing a series of actions. Cognitive information reaches the prefrontal cortex from the parietal and temporal lobes. There are no direct projections from the posterior association area to the primary motor cortex.

Лобные доли коры, в свою очередь, ответственны за планирование и реализацию сложных действий, движений, а также за процессы мышления. Когнитивная информация поступает в префронтальную (переднюю лобную) кору из теменных и височных долей. При этом важно подчеркнуть, что прямые проекции из задней ассоциативной области в первичную моторную кору отсутствуют.

Recognition and emotion are closely related to each other in the expression of “logos” and “pathos”. Sensory information reached the cerebral cortex is transmitted from the posterior association area to the anterior association cortex, or the prefrontal cortex, in which information of the stimuli can be converted and be bestowed the connotational significance reflecting the situations occurring in the external world before being sent to the higher cortical motor system. 

Тесная взаимосвязь распознавания образа и его эмоциональной оценки нашла своё отражение в понятиях «разум» (logos) и «чувства» (pathos). Сенсорная информация, поступившая в головной мозг, передаётся из первичной ассоциативной области в заднюю ассоциативную или префронтальную кору, где обогащается эмоциональной оценкой значимости ситуации, преобразуется, и лишь затем направляется в высшее корковое представительство моторной системы.

The amygdala participates in the evaluation of biological values of pleasant or unpleasant feelings in the consolidation of memory by means of emotional conditioning. Furthermore, it is well known that there are Yakovlev’s and Papez’s circuits which are concerned with emotion and memory, respectively, involving the amygdala, temporal and frontal lobes, cingulate gyrus and hippocampus. In the cingulate gyrus, the amount of regional cerebral blood flow (rCBF) increases in the volitional action of monkeys in the experiment where they found a new maneuver in order to obtain rewards are involved in the autonomic nervous system, the highest center of which is the hypothalamus. Autonomic nervous activities comprise breathing, circulation, perspiration, digestion, appetite and sexual desires. These have close correlation with emotion, activated by the limbic system. Hormonal regulation system covering the hypothalamus, hypophysis and endocrine organs is under the influence of the hippocampus and amygdala. Impulses of smell and taste are known to pass into the cortical and medial nuclei (phylogenetcally old parts) of the amygdala (Norita & Kawamura, 1980), which are also associated with emotion.

 

 

 

Амигдала обеспечивает аффективную оценку биологической значимости сигналов («приятные» или «неприятные», позитивные или аверсивные) и, интегрирую свежую сенсорную информацию с хранящейся в памяти, формирует определённое эмоциональное состояние. Это закономерно, ведь нейронные циклы Яковлева и Пейпеза, отвечающие, соответственно, за механизмы эмоций и памяти, включают, прежде всего, амигдалу, височную и лобную доли коры, поясную (цингулярную) извилину и гиппокамп. Эти циклы, получившие в литературе название лимбической системы (МакЛин), тесно взаимодействуют с автономной нервной системой, высшим центром которой является гипоталамус. В результате обеспечивается взаимодействие нейронных сетей, формирующих эмоциональный и вегетативный компоненты восприятия. Например, показано, что у обезьян в экспериментах с произвольным поведением повышается региональный кровоток в поясной извилине в том случае, если они находят новое решение для получения подкрепления. Автономная нервная система обеспечивает регуляцию дыхания, пищеварения, кровообращения, потоотделения, сексуальных желаний, аппетита и других витальных функций. Очевидна её связь с эмоциональной сферой, формируемой лимбической системой. Однако гиппокамп и амигдала влияют также и на систему гормональной регуляции, включающую гипоталамус, гипофиз и эндокринные железы третьего порядка. Базальные ганглии (филогенетически старые части), в которые из амигдалы плступают сигналы, обеспечивающие обоняние и вкус (Норита и Кавамура, 1980), также тесно связаны с эмоциональной сферой.

Таким образом, мы можем достаточно уверенно очертить те мозговые структуры, которые обеспечивают формирование восприятия со всеми четырьмя базовыми компонентами: когнитивным, эмоциональным, моторным и вегетативным. По-существу, все они имеют циклическую структуру, причём эти циклы взаимно переплетаются, образуя общие зоны сопряжения.

2) Audition and vision at the cortical level (cf. chapters 5-7 and 9 in the text)

As the monkey visual cortex is subdivided into V1, V2, V3, V4, TEO, TE, MT and MST, the auditory cortex is classified as the core (further subdivided to AI, R and RT), the belt (CL, ML and AL) and the parabelt (STGc, CPB, RPB STGr) regions. Recent researches have shown that there are various functional areas distributed in the visual system, such as cognition of shapes, colors or movement of objects. In the auditory system, it is also possible to consider the system as composed of such functional subdivisions as pure tones or harmony, high or low tones, forte or piano, as well as pitch and melody.

 

2) Корковое представительство зрения и слуха (гл. 5-7 и 9).

У обезьян зрительная (затылочная) кора подразделяется на несколько зон: V1, V2, V3, V4, TEO, TE, MT и MST. В свою очередь, слуховая (височная) кора делится на центральную область (включающую зону A1, R-ростролатеральную и RT-ростротемпоральную зоны) и опоясывающие её области А2: так называемый белт (зоны CL, ML и AL ) и парабелт (зоны STGs, CPB, RPB и STGr). Недавние исследования показали существование в зрительной коре различных функциональных областей, ответственных за распознавание формы, цвета или движения объектов. В слуховой системе также можно выделить функциональные области, отвечающие за распознавание чистых тонов или гармоник, высоких или низких звуков, громких или тихих, а также речи и мелодии.

The brain science has clarified the mechanism of recognition to a certain extent in the visual and auditory systems, particularly in the former. Just as in vision where discontinuous elements of figures perceived in the cortex become united according to the degree of spatial proximity, thus building up the outline of the phrasing, also in hearing sounds, which are closely related to each other in the course of time or tonal rhythm. A musical piece is produced by constructing a pattern with continuous reliance of complex notes. In the auditory cortex, neurons of similar characters are likely to be found in groups. Based on the morphological basis, continuity (melody, tempo) and synthesis (chord, consonance) can be formed from discontinuous elements of sounds as a consequence of activities of correlated neurons that compose neural networks.

Механизмы распознавания в зрительной и слуховой системах изучены сегодня нейробиологами только в общих чертах. Известно, например, что как в зрительной системе отдельные элементы фигур на корковом уровне объединяются в зрительную сцену по степени их пространственной близости, так и в слуховой системе объединяются звуки, связанные друг с другом временем или ритмом. Нейронный паттерн формируется при прослушивании музыкального фрагмента на основе целостного комплекса звучащих нот. Характерно, что в слуховой коре нейроны со сходными свойствами объединены в группы (модули). Образ последовательности звуков (мелодия, темп) или результата их синтеза (аккорд, гармония) может быть сформирован из отдельных «элементарных» звуков благодаря взаимодействию активированных нейронов, которые составляют нейронные сети, объединённые на морфологической основе.

Auditory impulses are transmitted to the first auditory area (AI), and further to the auditory association area, in part reaching Wernicke’s area. The area that participates in music is closely related to the cortical language area. Brain functions in responding to music may differ according to the development of the brain, including emotional activities displayed in the limbic system that contains the cingulate cortex, hippocampus, orbital cortex, amygdala and nucleus accumbens.

В слуховой системе импульсы оиз таламуса сначала поступают в первичную слуховую область, а уже затем – в ассоциативную слуховую область, захватывая и зону Вернике. Существенно, что важнейшая для восприятия музыки зона одновременно является и речевой зоной слуховой коры. В процессе развития мозга его реакции на музыку могут изменяться, начинает проявляться эмоциональная активность, нейронные корреляты которой регистрируются в лимбической системе, включающей поясную кору, гиппокамп, орбитальную кору, амигдалу и прилежащее ядро.

Music is not composed simply of a disordered series of sounds. In music, sounds are integrated and systematized, creating melodies, tempo, tonality and rhythm. The core portion of the auditory cortex receives simple sounds corresponding to the frequency. Impulses are then transmitted from the core to the belt, and further to the parabelt regions. Discriminative quality of the auditory cognition becomes higher as impulses proceed. In the visual system, perception of dots and lines develops to recognize things in nature and animals’ faces, as well as colors and movement of objects.

Музыка не является беспорядочным набором звуков. В музыке звуки объединены и систематизированы для создания мелодии, темпа, тональности и ритма. Центральная зона слуховой коры выделяет из сложного звукового сигнала простые звуки соответствующих частот (тональностей). Импульсы передаются от А1 к А2, достигая парабелта. При передаче импульсов на каждом следующем шаге повышается качество слухового распознавания. Аналогично, в зрительной системе развито восприятие точек и линий (контуров) для распознавания природных объектов, лиц, животных, а также цветов и движений объектов.

The visual and auditory systems overlap or adjoin in various areas of the midbrain and hindbrain. For example, teleceptive responses have been obtained in the mid-vermal part of the cerebellum after electric stimulation in the cerebral visual and auditory areas of cats and monkeys. We showed that axons of Purkinje cells in the mid-vermal part of the cerebellum terminate in the caudal part of the fastigial nucleus, and they further travel to the tectum. Thus, visuomotor and audiomotor signals are transmitted to the tectal region. It is therefore possible that the two sensory systems act in cooperation at brainstem levels.

 

В некоторых областях среднего и переднего мозга пути зрительной и слуховой систем пересекаются. Так, например, было показано, что при электрической стимуляции и зрительных, и слуховых областей мозга регистрируются ответы в медиальной части червя мозжечка. Мы (Кавамура) установили, что аксоны клеток Пуркинье в средней части червя мозжечка заканчиваются в каудальной части ядер шатра, а оттуда информация направляется в тектум. Таким образом, и зрительно-моторные, и слухо-моторные сигналы передаются в тектум. Это указывает на очевидную возможность взаимодействия зрительной и слуховой систем на уровне ствола мозга.

In the cerebral cortex also, visual and auditory impulses are known to converge upon the cortical areas surrounding the middle suprasylvian sulcus (MSS) in the cat and the superior temporal sulcus (STS) in the monkey. In these cortical areas neurons were reactive to multiple sensations. Furthermore, the monkey prefrontal cortex receives topographically organized, broad projections from the posterior association area including the STS region. Neurons in areas surrounding the posterior part of the principal sulcus respond to spatiovisual attentive signals, which are surrounded by areas responsive to the auditory attention signals.

Visual stimuli advance from area 37 →TEO→TE. TG field belongs to the auditory association area, and also connected with the amygdala, likely therefore to be relevant to the emotional expression. TG and TE, both belonging to the temporal association area, are strongly connected with the orbitofrontal cortex (OF) by means of reciprocal association fibers called the uncinate fasciculus. These regions (TG, TE, OF) have again reciprocal connections with the amygdaloid nuclei. RECOGNITION can form the inputs for emotional behavior.

 

Известно, что в коре больших полушарий зрительные и слуховые потоки импульсов сходятся в областях, окружающих среднюю супрасильвиеву борозду (MSS) у кошек и верхнюю височную борозду (STS) у обезьян. Нейроны этих областей являются мультимодальными. Кроме того, префронтальная кора обезьян получает хорошо топографически организованные мощные проекции от запдней ассоциативной области, включая верхнюю височную борозду. Нейроны в зонах, окружающих заднюю часть основной борозды, отвечают на зрительные сигналы и, в свою очередь, окружены областями, отвечающими на слуховые сигналы.
В зрительной системе импульсы распространяются из зоны 37 (по Бродману) в ТЕО и ТЕ. Поле TG принадлежит слуховой ассоциативной области, которая также связана с амигдалой, отвечающей за эмоции. Кроме тогго, поля TG и ТЕ принадлежат к височной ассоциативной области, которая тесно связана с лобно-орбитальной корой (OF) реципрокными ассоциативными волокнами, которые называются крючковидным пучком. Эти же области имеют реципрокные связи с амигдалой. Таким образом, в процессе распознавания с очевидностью может происходить и формирование эмоционального поведения.

As has been demonstrated for the visual system, the auditory system also has the dorsal and ventral pathways, in broader sense, from the posterior association area to the prefrontal cortex. As for the visual system, impulses from area 17 divide into two routes; the dorsal one to the parietal lobe (areas 5 and 7), and the ventral one to the temporal lobe (TEO, TE, and to TG). It is advocated that the dorsal route concerns the visual space cognition, and the ventral route the object recognition, such as circles, triangles and facial expressions which has closely related to the emotional function.

In the “dorsal pathway”, neurons in the parietal and frontal areas respond with similar characteristics. Therefore, spatial information can be used for the programming of action. Conversion of spatial images from the visuo-auditory map to the movement map may be encoded by using this route. The “ventral pathway” includes the uncinate fasciculus that conveys visuo-auditory information to the prefrontal cortex (area 10) from the temporal lobe.

Аналогично зрительной системе, слуховая система также имеет дорзальные и вентральные (в расширительном понимании) пути от задней ассоциативной области к префронтальной коре. Что качается зрительной системы, известно, что импульсация их зоны 17 распределяется по двум путям: дорзальному – в теменную кору (Зоны 5 и 7), и вентральному – к височной доле (ТЕО, ТЕ и TG). Сегодня доказано, что дорзальный путь связан с формированием субъективного зрительного пространства, а вентральный – с распознаванием объектов (например, геометрических фигут наподобие кругов, треугольников и т.д.) или выражений лица, что имеет самое непосредственное отношение к эмоциональной сфере.
В «дорзальном пути» нейроны теменных и лобных долей имеют сходные характеристики. Поэтому пространственная информация может использоваться для формирования программ действий. На этом пути может происходить преобразование пространственных образов из зрительно-слуховой формы кодирования в двигательное кодирование. «Вентралный путь» образован волдокнами крючковидного пучка, которые передают зрительно-слуховую информацию из височной доли в префронтальную кору (зона 10).

Thus, it is known that the visual information proceeds to the prefrontal cortex via the parietal and temporal lobes. In the parietal lobe, it is concerned with the information of the optic and acoustic positioning in the space; “where”. In the temporal lobe, on the other hand, it is concerned with “what” of the visual and auditory objects. In the visual system, complicated forms are recognized as a combination of simple forms (point, lines, triangles etc.) in addition to colors and movements with emotional reactions. Similarly in the auditory system, compound sounds can be recognized as a union of pure (simple) sounds that further develops into melody, harmony and discordant/dissonant. Rhythm and pitch of sounds are also concerned with the brainstem and cerebellum.

 

Таким образом, ясно, что зрительная и слуховая информация передаётся в префронтальную кору через теменные и височные зоны. Через теменную зону идёт информация о положении источника зрительного и слухового сигнала, то есть формируется ответ на вопрос «где?». В височной зоне, с другой стороны, форомируется ответ на вопрос «что?», то есть качественная размерность для зрительных и слуховых объектов. В зрительной системе сложные формы распознаются как комбинация простых форм (точки, линии, треугольники и т.д.) в дополнение к цветовым характеристикам, движениям и эмоциональным реакциям. Так же и в слуховой системе сложные звуки распознаются как объединение чистых (простых) звуков, которое развивается в мелодию, гармонию и диссонанс. Ритм и сила подачи звуков связаны при этом со стволовыми отделами мозга и мозжечком.

A theory of working memory has been proposed as a cognitive function related to the frontal lobe. Working memory in the musical performance is worthy of attention. It is the system which enables the information from the posterior association area to be maintained and carried out in parallel ways. In the beginning, keyboard players use fingers intentionally one by one as they look at musical notes, and after the training (learning mechanism by the cerebellum), their fingers move in patterns. How does the brain work when the player produces melodious tones in the musical performance? While playing music, information is constantly accessed from the storehouse of the memory. This is maintained in the brain for a short time and converted into active movement. Simultaneously, harmonious series of tones are looked for from the pool of the long-term memory in a parallel fashion.

 

Концепция рабочей памяти постулирует, что эта когнитивная функция связана с лобными долями. Рабочая память принимает участие и в восприятии музыки. Эта система позволяет обрабатывать и рассылать по параллельным путям информацию от задней ассоциативной области. В начале разучивания музыканты умышленно используют пальцы один за другим (последовательно), поскольку они смотрят в ноты, а после тренировки (обучения с вовлечением мозжечка), движения пальцев образуют целостные координации. Как работает мозг , когда музыкант создает мелодии? При исполнении музыки существует постоянное поступление информации из памяти. Эта информация поддерживается в мозгу в течение короткого времени и преобразовывается в активное движение. Одновременно, из долговременной памяти извлекается сразу целый гармонический набор музыкальных тонов.

Sensory information integrated and modified in the frontal cortex can be used in active behaviors, ranging from muscle movements to mental activities. A flow chart formulates as: sensory area → posterior association area → prefrontal cortex → high-order motor area → area 4.

Marked progress is made in the primate frontal lobe, given impetus from environment in the working and playing community. The cingulate motor cortex on the medial surface of the hemisphere has been shown recently in monkeys to be related to willingness or "volition".

The circuitry system composed of the basal ganglia – thalamus – cerebral cortex implies significant meaning in the brain function. The circuitry of this organization is closed and can be arranged to form three parallel channels morphologically and functionally; 1) the motor, association and limbic systems.

Сенсорная информация, объединенная и измененная во фронтальной коре, может использоваться в активном поведении, в рамках преобразования от мышечных движений до работы сознания. Схематично это можно представить так: сенсорные области – задние ассоциативный области – префронтальная кора – высшие моторные зоны – зона 4.
Описанный процесс происходит в передней лобной коре, обеспечивающей единство обработки и воспроизведения информации при реакции на внешней сигнал. Недавно на обезьянах было показано, что медиальная поверхность цингулярной моторной коры связана с мотивационной готовностью или "волей".
Система, состоящая из базальных ганглиев – таламуса – коры больших полушарий, имеет важнейшее значение в работе мозга. Эта замкнутая система формирует три параллельных морфофункциональных канала: моторную, ассоциативную и лимбическую системы.

The prefrontal cortex that contains Broca’s area and the posterior association area that contains Wernicke’s area are interconnected with association fibers. The ventral parts of the frontal lobe and the temporal pole are also interconnected, both of which have reciprocal connections with the amygdala. Thus, integration of recognition (logos) and emotion (pathos) occurs in the prefrontal cortex, before being transmitted to the motor system in the cortex (supplementary motor area→ premotor area → primary motor area). The cognition system is inter-related with the emotional system. Emotional expression is maintained by inputs mostly from the amygdala and the nucleus accumbens, and the volitional expression chiefly from the cingulate gyrus. It must be remembered that feelings of balance are important in the expression of musical performance supported by the “parallel” functions of the entire brain including the cerebral cortex, striatum, thalamus, cerebellum and brainstem.

Префронтальная кора, которая содержит зону Брока, и задняя ассоциативная область, которая содержит зону Вернике, связаны друг с другом ассоциативными волокнами. Вентральная часть лобной и теменной долей также взаимосвязаны, при этом обе части имеют реципрокные контакты с амигдалой. Таким образом, интеграция распознавания («logos») и эмоции («pathos») происходит в префронтальной коре прежде, чем информация может быть передана к моторной системе коры (дополнительные моторные области – премоторная зона – первичная моторная кора). Когнитивная система и эмоциональная система являются взаимозависимыми. Эмоции обеспечиваются, главным образом, входами от миндалины и прилежащего ядра, а осознание, в основном, от поясной извилины. Важно помнить, что чувство баланса, важнейшее для музыкального искусства, поддерживается "параллельными" процессами во всем мозгу, включая кору больших полушарий, полосатое тело, таламус, мозжечок и ствол мозга.

The morphological basis of the “backward propagation” from the prefrontal cortex to the posterior association areas is important in considering the relationship of musical performance and memory association. A large number of association fibers from the prefrontal cortex end in the temporal pole, where reciprocal connections are present with the amygdala and hippocampus, and further from there to the posterior STS region upon which polysensory inputs converge and which could be considered as a primitive or premature region for the sensory linguistic area as viewed from an evolutionary stand-point.

Морфологическая основа "петли обратной связи" (“backward propagation”) от префронтальной коры до задней ассоциативной области важна при рассмотрении связи между музыкальными преобразованиями и ассоциациативной памяью. Большое количество ассоциативных волокон, идущих от префронтальной коры, заканчивается в височной доле, где присутствуют реципрокные связи с амигдалой и гиппокампом, и далее от неё направляются в область задней верхневисочной борозды, на который конвергируют полимодальные сенсорные входы и которую, с эволюционной точки зрения, можно было бы рассматривать как зону предобработки информации для сенсорной лингвистической области.

3) Brain science and psychiatry (cf. chapters 10-12 in the text)

The whole product of brain activities can be taken as “mind” of animals. Animals communicate with others by using gestures and voices, and humans are able to transfer the products of “mind” to the next generation in the forms of creating arts, music and literature. Accumulation of the inheritance is embodied as culture and civilization in the human society, where normal as well as abnormal characters are struggling to survive. It is important, therefore, for psychiatrists to study pathological aspects of mind, particularly on the basis of biological sciences. It is one of our aims to combine the recent results of the brain science with those of the human science.

 

3)  Наука о мозге и психиатрия (краткое описание глав 10-12)

Целостный результат активности мозга можно рассматривать как «разум» животных. Животные общаются друг с другом с помощью жестов и речи, а люди имеют возможность передать продукты своего "разума" следующим поколениям в форме произведений искусства, музыки и литературы. Накопленный опыт воплощается в культуре и цивилизация человеческого общества, в которой изо всех сил пытаются выжить как нормальные, так и неправильные характеры. Пэотому важно, особенно для психиатров, на основе биологических наук изучать патологические аспекты разума. Одна из целей нашей работы состоит в объединении последних достижений науки о мозге с другими гуманитарными науками.

Maturation in man, both in bodily and mentally, is established in the course of development, in particular during adolescence, and formation of human features is closely related to the cerebral maturity which includes the formation of “thought”, “emotion“ and “volition” and self-consciousness, being the total results of brain activities. In the working society, through communication with others, human uses words as sophisticated signals, connecting verbs with nouns, uses verbal tenses, and distinguishes active and passive tenses. Man also expresses and controls feelings of love, angry, sorrow and joy in the community.

 

Установлено, что в ходе возрастного развития происходит физическое и психическое созревание человека. Особые изменения наблюдаются в юности. Формирование личностных особенностей человека, таких как «мышление», «эмоции», «воля» и «самосознание», тесно связано с созреванием мозга и является результатом его активности. В трудовой деятельности для коммуникации с другими людьми человек использует слова как сложные сигналы, соединяет глаголы с существительными, использует разные времена глаголов, различает активные и пассивные временные формы. Также в общении человек выражает и контролирует свои чувства: любовь, ненависть, горе и радость.

Schizophrenia usually starts in adolescence. Communication with other people sometimes becomes inflexible and autistic. Disturbance of cognition and the loosening of thinking ways are very often recognizable from others, and sometimes hallucination occurs. Schizophrenia literally means the “split mind” (schizos=separate; phrenia=spirit or mind). It differs from “split brain”
or damage in the brain used in neurology where pathologic signs or symptoms appear consistently.

Remarkable development of the cerebral cortex in man as compared with that in apes can be summarized as the presence of: a) linguistic areas highly developed in both the posterior and anterior association areas, b) very large frontal lobe, especially the prefrontal cortex, and c) a large number of cortico-cortical fibers, connecting bi-directionally between the anterior and posterior association areas.

Шизофрения обычно проявляется в юности. В общении с другими людьми появляется упрямство и аутизм. Развиваются когнитивные нарушения, ослабляется мышление, а иногда возникают галлюцинации. Шизофрения буквально означает "раздвоение личности" (schizos=раздвоение; phrenia=душа или разум). Это отличается от "расщепленного мозга" или неврологических нарушений, при которых патологические признаки или симптомы появляются последовательно.
Можно выделить следующие основные особенности развития коры головного мозга человека, в отличие от человекообразных обезьян: a) лингвистические области сильно развиты как в задней, так и в передней ассоциативной области , b) очень большая лобная доля, и, особенно, передняя лобная кора, и c) большое количество кортико-кортикальных волокон, обеспечивающих двусторонее взаимодействие между передними и задними ассоциативными зонами.

It is said in human that the left cerebral hemisphere is predominant in the right hemisphere in the comprehension and expression of the language, whereas the right hemisphere is predominant in the left hemisphere in the comprehensive recognition of compound forms and fragmentized figures to build up the conscious-integration of Gestalt, or in the function of transforming special information into groups in images by manipulation or using hands. However, the information in both hemispheres is constantly communicated through commissural fibers; therefore the functional predominance of the hemisphere is always relative, not absolute. With this concept in mind, it is said in general that the right hemisphere is concerned with images of signs transmitted by means of emotional experience, thus suited for solving problems using imagination, while the left hemisphere is related with understanding languages, searching for rules to connect different kinds of signs.

Считается, что у человека левое полушарие доминирует в обработке лингвистической информации, в понимании и формировании слов, тогда как правое полушарие является ведущим в распознавании сложных форм и фигур, в сознательном синтезе отдельных фрагметов в единый образ, а также в формировании моторного образа для управления руками. Однако оба полушария постоянно обмениваются информацией через комиссуры, поэтому функциональное доминирование полушария всегда относительно, а не абсолютно. В этой концепции утверждается, что правое полушарие связано с представлением сигнала, переданного посредством эмоционального опыта, что соответствует решению проблемы с использованием воображения , тогда как левое полушарие связано с пониманием языка и поиском правил для соединения различных признаков сигнала в целостный образ.

The discrepancy between the anterior (or frontal) and the posterior (­­= parietal, temporal and occipital) association areas may be discussed. The rCBF study of chronic schizophrenic patients disclosed that the flow was decreased in their prefrontal cortex and it was increased in the parieto-temporal association areas. Therefore, it can be suggested that in schizophrenic patients the function of the prefrontal cortex is relatively low, while that of the posterior association is conversely high.

Можно обсуждать разницу между передними и задними (=теменной, височной и затылочной) ассоциативными областями.ПЭТ исследование пациентов с хронической шизофренией показало, что кровоток в передней лобной коре был уменьшен, а в теменно-височной ассоциативной области - увеличен. Поэтому можно предполагать, что у больных шизофренией относительно слабо развиты функции профронтальной коры, тогда как функции задних ассоциативных областей, наоборот, развиты сильно.

Symptoms of the split-mind in the mental disease, especially schizophrenia can be considered below, albeit highly hypothetical.
Firstly, regulatory disturbances of the cortical functions in the cerebrum upon subcortical structures may cause impulsive, disordered, and reflective patterns or manners of emotional expression.
Secondly, the disturbance of bilateral hemispheric communication may cause deterioration or even loss of normal thinking-flows, thus resulting in the mal-formation of cognitive conceptualization which may lead to the abnormal cognition; hallucination and delusion. Disturbances of establishment of self consciousness occur, as a result of MIS-positioning of self in the surrounding space as well as influential suffering experience by others.
Thirdly, the antero-posterior separation of the association cortices is likely to cause decrease of activities, volitions and feelings, manifesting sometimes symptoms of autism or depersonalization. It should be stressed here that the deficits are in many cases functional and temporal, and that the symptoms are not irreversible to be involved in the incurable organic deficits. The disease CAN BE curable by medical treatment.

 

Попытаемся рассмотреть, хотя бы очень гипотетически, признаки и механизмы раздвоения личности при психических заболеваниях, особенно шизофрении..
Во-первых, нарушение корковых и подкорковых функций приводит к импульсивному, беспорядочному и рефлексивному проявлению эмоций.
Во-вторых, нарушение межполушарного взаимодействия может вызвать ухудшение или даже потерю способности мыслить, в результате искажается когнитивная концептуализация, что может привести к отклонениям в ощущениях, восприятии, абстрактном мышлении, галлюцинациям и иллюзиям. Нарушения в осознании себя происходят в результате неправильного позиционирования себя относительно окружающего пространства, а так же под влиянием опыта страданий других людей.
В-третьих, нарушение связей между передгими и задними ассоциативными зонамиспособствует уменьшению активности, ослаблению воли и чувств, иногда провоцируя симптомы аутизма или деперсонализации. Здесь важно подчеркнуть, что эти нарушения, во многих случаях лишь функциональные и временные, тем не менее необратимы, поскольку связаны с нарушениями в структуре мозга. Болезнь МОЖЕТ БЫТЬ вылечена медицинскими средствами.

Generating the model of animals which represents schizophrenia-like symptoms has been carried out, by injecting amphetamine or methamphetamine into rats. The rats that received the drug repeatedly became intoxicated, and displayed some stereotyped behaviors such as biting, licking, and glooming; so called amphetamine stereotypia, while other types of behaviors were suppressed. Furthermore, they became afterwards inclined to display similar symptoms, when they took the drugs repeatedly even a small amount. Likewise, when monkeys received methamphetamine for a long period, they exhibited abnormal types of social behavior resembling the symptom of autism together with particular manners of peeping and body-scratch.

From the baby/childhood to the puberty/adult, neuronal processes develop and glial cells mature and myelinate in the brain. Various types of neuronal circuitries in the brain are activated and strengthened by means of interactions with environment through communication and co-working in the society. Thus, in the process of constant activation of neural networks in the cerebral cortex, based on the mechanical basis of the conditioned reflex, particularly with the help of the second signal system, people can be educated intellectually and emotionally.

 

 

Экспериментальная модель шизофрении, обеспечивающая воспроизведение характерных симптомов, была получена при введении крысам амфетамина и метамфетамина. У крыс, которые получали препарат неоднократно, проявлялись признаки опьянения и некоторые стереотипные формы поведения: они кусались, облизывались, злились - так называемая амфетаминовая стереотипия, - в то время, как другие формы поведения были подавлены. Кроме того, впоследствии у них появлялась склонность к подобным симптомам при повторном введении даже очень малых доз препарата. Аналогично, когда обезьяны получали метамфетамин в течение длительного периода, они проявляли патологические формы поведения, напоминающие симптомы аутизма, вместе со специфическими особенностями, такими как черезмерное любопытства и расцарапывание тела.
В онтогензе, от младенчества до пубертатного периода, происходит развитие нервных структур, рост глиальной ткани и миелинизация нервных волокон. Различные типы нейронных циклов активируются и закрепляются при взаимодействии с окружающей средой через коммуникации и сотрудничество в обществе. Таким образо, формирование интелелкта и эмоций у людей происходит при автоматической реализации условных рефлексов (в частности, с помощью второй сигнальной системы) в процессе постоянной активации нейронных сетей в коре головного мозга.

Time conception of cognitive consciousness was hypothesized as having a quantal unit with 25-50 msec duration ("momentary moment consciousness”, Utena). Auditory hallucination could take place during the "momentary moment consciousness". Also, the sensory gating deficit and excessive degree of the backward masking have been explained as the cognition disturbance in schizophrenic patients, which occur within 50 msec. Thus, “memory momentary color fusion test”, in which the perception of yellow by the fusion of brief flashes of red and green lights (varying 5-100 msec intervals), enabled us to infer the minimum time required for visual awareness. Only in a limited interval of 40-60 msec flashes of red and green, difference of perceptions between healthy and schizophrenic subjects was noted, namely the former recognized as a result of color fusion phenomenon as yellow, while the latter recognized as green due to the failures of color fusion and backward inhibition, indicating that different patterns of visual cognition possibly exist between the two groups in this particular time window of moment consciousness ; 40-60 msec. Furthermore, there may have the possibility that “Phantom space” that generates “Inversion of recognition pattern (Yasunaga)” in the schizophrenic experience is present in a restricted time window of “momentary moment  consciousness (Utena)”.

 

 

В рамках концепции когнитивного времени была выдвинута гипотеза о наличии кванта осознания продолжительностью 25-50 мс ("мгновенное сознание", Utena). Продолжительность слуховых галлюцинаций соответствует "мгновенному сознанию", кроме того, ограничение сенсорного входа и проявления обратной маскировки, которые принято связывать с когнитивными нарушениями у больных шизофренией, тоже продолжаются около 50 мс.
Так, " тест цветового синтеза", в котором образ желтого формируется последовательным предъявлением коротких вспышек зеленого и красного света (с интервалами 5-100 мс), позволил нам определить минимальное время, требуемое для зрительного осознания. При ограничении интервала между вспышками до 40-60 мс была выявлена разница в восприятии между здоровым и больными шизофренией, а именно, здоровые люди видели желтые вспышки, а больные шизофренией – зеленые, проявлялся эффект обратной маскировки в синтезе цветового образа. Таким образом, особенности восприятия цвета при межстимульном интервале 40-60 мс, соответствующем специфическому временному окну «моментального осознания», являются индикатором для разделения здоровых и больных шизофренией.
Более того, вполне возможно, что "фантомное пространство", которое формирует "инверсию распознования образа (Yasunaga)" у больных шизофренией, существует только в ограниченном временном окне «моментального осознания» (Utena)"

Sechenov described in his book “Reflexes of the Brain” that all actions or behaviors in our lives, whether conscious or unconscious, can be called as reflexes in a broad sense, and that psychic processes will cease when sense organs stop to receiving stimuli. As the fundamental principle of the conditioned reflex theory, Pavlov believed that "no actions exist without cause or stimulus”. He defined conditioned reflexes as reflexes of living bodies acquired in their individual lives, and the unconditioned reflexes as innate activities of definite reflexes, non-dependent upon the cerebral cortex, genetically/hereditary unconditionally fixed, and most importantly these are bases of a variety of behavioral reactions which are formed as conditioned reflexes.

 

Сеченов в своей книге «Рефлексы головного мозга» писал, что все поведенческие реакции в нашей жизни, как сознательные так и бессознательные, можно назвать рефлексами, в широком смысле этого слова, и что психические процессы прекратятся, если органы чувств не будут получать стимулы . Принцип - "никакие действия не существуют без причины или стимула", Павлов предлагал рассматривать как фундаментальный принцип теории условных рефлексов. Он определял условные рефлексы, как рефлексы тела, приобретенные в течение индивидуальной жизни, а безусловные рефлексы, как врожденные рефлексы, не связанные с корой головного мозга, генетически/наследственно предопределенные, и, что наиболее важно, являющиеся основой разнообразия поведенческих реакций, которые закрепляются в форме условных рефлексов.

In monkeys, inputs of somatosensory, visual and auditory systems have been shown to converge on a certain area in the posterior association area, i.e., the cortex surrounding the superior temporal sulcus (STS region). The same is the case in cats, showing that the same kinds of inputs converging on the cortex surrounding the middle suprasylvian sulcus (MSS region). The organization of association fibers that converge upon a certain region in the posterior association cortex is shown to be surrounded by these sensory areas of different modalities. This leads to the development of highly advanced areas of recognition, assuming that corresponding parts are present in man which can be conjectured as a highly developed cortical area from the phylogenetic  point of view, i.e., the primitive linguistic area in the posterior association area (Wernicke area). Anatomically, the STS region in monkeys may correspond to area 39 (angular gyrus) and area 40 (supramarginal gyrus) of Brodmann (1909) in man as it takes similar or analogous location in the human brain.  As the development of the language shows for example in higher primates, repetition of emotional expression and gestures in life generate common rules of understanding with particular signs in the society. Namely, communication or transmission of thought and ideas always accompanied by recognition and emotion, the latter being supporting underneath.

 

У обезьян входы соматосенсорной, зрительной и слуховой систем сходятся в определённых зонах задней ассоциативной области, то есть в коре, окружающей верхнюю височную борозду (область ВВС). То же самое показано и у кошек, у которых разные сенсорные входы конвергируют в коре, окружающей среднюю супрасильвиеву борохду (ССБ).
Показано, что окончания ассоциативных волокон, которые сходятся в определённых зонах задней ассоциативной коры, окружают сенсорные области коры различных модальностей. Это приводит к формированию высокоорганизованных областей распознавания, объединяющих разномодальные входные сигналы. С филогенетической точки зрения, эти высокоразвитые области коры можно связать с примитивной лингвистической зоной в задней ассоциативной области (зона Вернике).
Анатомически, область ВВС у обезьян может соответствовать области 39 (ангулярная извилина) и области 40 (супрамаргинальная извилина) по Бродману (Brodmann, 1909) у человека. Как показывает развитие языка, например, у высших приматов, многократное повторение в течении жизни форм эмоционального выражения и жестов приводит к созданию в сообществе общих правил для понимания частых сигналов. Это означает, что коммуникация или передача мысли и идей, всегда сопровождаемая распознаванием и эмоциями, имеет эволюционную основу.

The process of acquiring language through the evolutional stage from ape to human probably resembles the developing process of language acquisition occurring in human children. Maturation of the cerebral cortex, being accomplished by development of both the association cortex and cerebral limbic structures, has close relation with activities of recognition, emotion including language functions, which can be elevated to the expression of higher levels. Desire occurring in the animal brain is fundamentally related with the limbic system together with the brainstem reticular activating system. Consequently, the higher order of volition and willingness develop, making it possible to fulfill intentional and planned actions. Higher levels of volition are the products of the higher nervous activities that regulate emotional feelings involving the limbic structures and modulate cognitive functions occurring in the posterior association area by the aid of the backward propagation from the prefrontal cortex. Thus the results of the present brain science are useful to build up a new method of education, particularly for the juvenile and adolescence, and also to level up the standard of social welfare, culture, arts, music and science.

Процесс формирования языка в ходе эволюции от обезьяны к человеку, вероятно, напоминает процесс овладения языком у детей. Созревание коры головного мозга достигается развитием ассоциативных зон и лимбических структур и тесно связано с активностью распознавания и эмоций, включая языковые функции, которые можно рассматривать, как способ выражения высокого уровня. Формирование потребностей в мозге животных принципиально связано с работой лимбической системы вместе с ретикулярной формацией. Следовательно, развивается высокий уровень воли и готовности, что позволяет выполнять произвольные и запланированные действия. Высокий уровень воли является продуктом высшей нервной деятельности, которая управляет эмоциональным состоянием через лимбическую систему и модулирует когнитивные функции, реализующиеся в задней ассоциативной области. Таким образом, результатом развития нейронауки могут стать новые подходы к образованию и воспитанию детей и подростков, а также повышение стандартов социальной защиты, культуры, искусства, музыки и науки.

The higher nervous activities that underlie emotion and recognition systems are composed of three systems; cortical sensory (the first signalling) system, linguistic (the second signalling) system of conditioned reflexes, and the subcortical unconditioned reflex system. Since the concept/idea is the abstract action of the language, the second signalling system of conditioned reflexes is the basic nervous activity. The basis of emotion, on the other hand, is chiefly the action of the first signalling system, connected largely with subcortical structures; regions which constitute the limbic system including the amygdala, the septum, the bed nucleus of stria terminalis, the nucleus accumbens/the ventral striatum. Neural circuitries and processes of nervous activities that support the mechanisms of cognition and emotion are interrelated closely with each other, as discussed above by showing anatomical and physiological data. Cognition and emotion are thus indispensable aspects of two indivisible phases, which reflect actual existence in consciousness. There is no emotion without concept, and no concept is present without emotion. Man can understand the high levels of abstract ways of thinking, and creates music, arts, literature and sciences which can be inherited to the next generation. Biological studies of abnormalities of the human mind and spirit are indeed to be studied pursued in psychiatry.

Высшая нервная деятельность, которая лежит в основе эмоции и осознания, объединяет три системы; корковую сенсорную (первая сигнальная) систему, лингвистическую (вторая сигнальная) систему условных рефлексов, и подкорковую систему безусловных рефлексов. Так как понятие/идея является абстрактным результатом языковой деятельности, в ее основе лежит нервная активность второй сигнальной системы условных рефлексов. С другой стороны, в основе эмоций лежит активность первой сигнальной системы, связанная в значительной степени с активностью подкорковых структур: областей, связанных с лимбической системой, включая амигдалу, перегородку, вентральный стриатум и ряд других ростральных переднемозговых структур. Нервные циклы и процессы нервной активности, которые поддерживают механизмы осознания и эмоции, тесно взаимосвязаны друг с другом, как было показано выше на основании анатомических и физиологических данных. Таким образом, когниции и эмоции - обязательные аспекты двух неделимых фаз процесса отражения объективной реальности в сознании. Не существует эмоций без идей, и никакая идея не существует без эмоции. Человек способен понимать высокие уровни абстракций, создавать музыку, искусство, литературу и науки, которые могут быть унаследованы следующими поколениями. В психиатрии необходимо изучать биологические основы патологий человеческого разума и духа.