В экспериментах со зрительными стимулами перед испытуемым находилась панель с 36 маленькими электрическими лампами, образующими 6 вертикальных и 6 горизонтальных пересекающихся рядов. Зажигаемые экспериментатором лампы служили сигналом определенных когнитивных операций, содержание которых задавалось предварительной словесной инструкцией. Испытуемый мог выделять вниманием определенные лампы панели, согласно их признакам, указанным в инструкции, запоминать их местоположение, сравнивать между собой и т. д. Цель проводившихся экспериментов состояла в том, чтобы выявить, что происходит в корковых проекциях ламп, в отношении которых испытуемый осуществляет ту или иную деятельность, а также в проекциях других ламп панели. Для этого был разработан метод тестирующего стимула или метод тестирующих реакций. Его суть кратко состоит в следующем.

После зажигания ламп, служащих объектами заданной в инструкции когнитивной деятельности с ними, экспериментатор повторно зажигает одну из ламп панели, подавая ее либо на место какой-то уже вспыхивавшей лампы, либо на месте какой-либо другой из них. В ответ на повторно зажигаемую вспышку лампы испытуемый нажимает «как можно быстрее» на реактивный ключ, на котором находится его правая рука. Фиксируется время осуществления этих реакций (ВР). Оно служит показателем функционального состояния, которое было «оставлено» в корковых проекциях данной лампой предыдущим сигналом и которое «встретило» там повторную (тестирующую) вспышку. Более короткие ВР свидетельствуют о более высокой локальной возбудимости тех пунктов зрительного анализатора, куда поступают тестирующие вспышки, а более продолжительные ВР – о более низкой локальной возбудимости.

Результаты исследований показали, что под влиянием содержания словесных сигналов предварительной инструкции в мозговых проекциях точечных зрительных раздражителей (в мозговом зрительном экране, воспроизводящем в общих чертах топологию внешнего объективного экрана – панели пульта) происходят кардинальные и закономерные изменения локальной возбудимости. В проекциях ламп, которые служат объектами заданных в инструкции когнитивных операций, локальная возбудимость существенно повышается и, следовательно, вызываемые ими афферентации усиливаются. А в проекциях ламп, вспышки которых «мешают» успешной когнитивной деятельности, локальная возбудимость, наоборот, понижается, что ведет к ослаблению и подавлению таких «мешающих» афферентаций. Опишем два демонстративных эксперимента.

В первом эксперименте испытуемым предъявлялись четыре парных комплекса из двух вспыхивающих ламп, расположенных вертикально или горизонтально так, что между ними оставалась одна незажженная лампа. Именно эти лампы испытуемые должны были выделить вниманием, запомнить и затем показать экспериментатору их местоположение. Тестирование показало, что в данных условиях в проекциях незажигавшихся ламп имеет место самая высокая локальная возбудимость, хотя никаких дополнительных по сравнению с фоном зрительных афферентаций к ним не поступало.

Функционально-психологическое и поведенческое значение локального повышения возбудимости в мозговых проекциях ламп, которые, согласно инструкции, становились объектом когнитивной деятельности, но к которым не поступало решительно никаких новых афферентаций, кроме фоновых, по-видимому, очевидно. Только благодаря такому локальному избирательному повышению корковой возбудимости «нужные» лампы могли быть выделены на окружающем фоне в восприятии испытуемых и связаться между собой в их памяти.

Во втором эксперименте испытуемым предъявлялись четыре пары ламп, составленные одной яркой и одной тусклой вспышкой. Когда испытуемых просили запоминать местоположение либо всех зажигавшихся ламп, либо только ярких вспышек, локальная возбудимость в пунктах адресации ярких ламп была повышенной по сравнению с возбудимостью других пунктов мозгового зрительного экрана. Но если испытуемые должны были запоминать местоположение только тусклых ламп, то локальная возбудимость в пунктах адресации ярких вспышек оказалась локально пониженной. Следовательно, можно говорить о подавлении, блокировании возбуждений, вызванных вспышками этих ламп в мозговом зрительном экране человека. Функциональная роль такого подавления сильных возбуждений, по-видимому, очевидна. По инструкции, только четыре из всех предъявляемых сигналов, причем наиболее слабые, должны были быть выделены вниманием и связаться в последовательный комплекс (местоположение тестирующих вспышек, которые были тусклыми, также требовало запоминания). Одновременно возникающие сильные очаги возбуждения, вызываемые в зрительном экране вспышками ярких ламп, могли бы серьезно препятствовать эффективности выполнения данного задания. Но мозг человека в процессе осуществления целенаправленной когнитивной деятельности, как следует из полученных фактов, работает так, что такие очаги подавляются.

В результате обобщения данных, полученных в описанных и аналогичных экспериментах, Е. И. Бойко был сформулирован принцип второсигнального управления афферентацией, принцип второсигнального управления потоками, приходящими в кору афферентных импульсов со стороны непосредственных перво сигнальных раздражителей. Согласно этому принципу, афферентация, необходимая для осуществления избирательных целенаправленных актов восприятия и поведения, не является результатом прямых внешних первосигнальных воздействий, но складывается как итог их взаимодействия со структурами второй сигнальной системы. Именно вторая сигнальная система регулирует, контролирует и организует «в своих интересах» потоки возбуждений, складывающиеся в проекциях непосредственных сенсорных первосигнальных раздражителей. Возбуждения, отвечающие содержанию поставленных в словесной инструкции когнитивных задач, усиливаются, а возбуждения, препятствующие их решению, подавляются. Таким образом, чувственное отражение действительности перестает быть прямым и непосредственным следствием наличных сенсорных афферентаций. Оно гибко и разнообразно изменяется, подчиняясь требованиям задач, сформулированных в словесных инструкциях и указаниях.

В настоящее время принцип второсигнального управления афферентацией может принять более современную форму. Он может звучать как принцип второсигнального вербально-смыслового управления афферентацией.

Возьмем за основу структуру актов сознательного поведения, предложенную Е. Н. Соколовым. Она включает в себя следующие функциональные блоки: локальные детекторы, гностические нейроны, семантические единицы, командные нейроны, связанные с движением. К ним добавляется блок модуляторных нейронов активирующего и инактивирующего типа. Первые увеличивают эффективность синапсов, в результате чего сигналы, поступающие от детекторов, усиливаются. Вторые снижают эффективность синапсов, из-за чего детекторы отключаются от командных нейронов, реализующих данное поведение. На основе этой схемы второсигнальное управление афферентацией как смысловое управление процессами чувственного отражения, придающее им избирательный характер, может быть представлено следующим образом.

1. Предварительная словесная инструкция и разного рода словесные указания активируют соответствующие словам семантические единицы, в которых в обобщенной форме представлены характеристики тех перво сигнальных раздражителей, которые должны стать актуальными объектами умственной деятельности и афферентировать предписанные действия. Например, «книга, которая лежит на столе», «стакан, который стоит на полке», «бабушкины очки», «лампы, сигнализируемые только тусклыми вспышками», «незажигающиеся лампы, расположенные между двумя горящими», и т. д. и т. п.

2. Часть возбуждений, возникающих в коре мозга при действии наличных первосигнальных раздражителей, совпадает по своим содержательным характеристикам с содержанием характеристик целевых объектов, представленных в семантических единицах, активированных словесными инструкциями и указаниями. Другая часть с этим содержанием не совпадает.

3. Когда первосигнальные возбуждения достигают блока семантических единиц, происходит их категоризация. При этом некоторые возбуждения совпадают с категорией уже возбужденной в семантических единицах предварительной словесной инструкцией. Приходящие возбуждения подходят к возбуждениям, уже имеющимся в семантических единицах, «как ключ к замку». Другие возбуждения по своему содержанию с содержанием заготовленной категории не совпадают.

4. Совпадение определенных перво сигнальных и второсигнально-семантических возбуждений ведет к включению активирующих систем мозга и связанных с ними модуляторных нейронов. Модуляторные активирующие нейроны повышают эффективность синапсов в проекциях тех перво сигнальных раздражителей, возбуждения со стороны которых совпали с возбуждениями, заготовленными инструкцией в определенных семантических единицах. В результате возбуждения в проекциях таких раздражителей усиливаются. А первосигнальные возбуждения, содержательные характеристики которых не совпадают с заготовленными возбуждениями в семантических нейронах и которые могут «отвлекать на себя» и тем самым мешать ходу сознательных когнитивных процессов, блокируются модулирующими нейронами инактивирующего типа.