Однако высший и наиболее тонкий анализ раздражителей осуществляется карой больших полушарий головного мозга, представляющей собой совокупность мозговых концов всех анализаторов. Этот анализ состоит в установлении очень точных взаимоотношений нервных процессов, совершающихся в коре.

В основе его лежит дифференцировочное торможение, в процессе которого возбуждения, вызываемые неподкрепляемыми условными раздражителями, постепенно в процессе повторения угасают, и остаются возбуждения, строго соответствующие основному, подкрепляемому условному раздражителю. Благодаря дифференцировочному торможению достигается очень тонкая дифференцировка раздражителей.

Например, в опытах И. П. Павлова положительный условный рефлекс у собаки вырабатывался на звук в 800 колебаний в секунду и не образовывался на звук в 812 колебаний, если первый раздражитель подкреплялся, а второй не подкреплялся безусловным пищевым раздражителем.

Одновременно с анализом кора больших полушарий головного мозга осуществляет и синтез нервных процессов, протекающих в различных её частях. Только благодаря синтезирующей деятельности коры больших полушарий оказывается возможным образование условных рефлексов, т. е. установление связей между различными участками коры: образование условного рефлекса на вид пищи возможно лишь путём установления временной связи между корковыми отделами зрительного и вкусового анализаторов.

Благодаря синтезирующей деятельности коры оказывается возможным образование условных рефлексов на так называемые комплексные раздражители, например на сочетание нескольких звуков или на предъявление нескольких определённым образом расположенных в пространстве предметов и т. д.

При этом оказывается, что условный рефлекс вызывается действием всего комплекса и не вызывается действием какого-нибудь одного из входящих в комплекс раздражителей. Например, если выработан рефлекс на сочетание звуков а—б—в и именно в такой последовательности, он не наступает ни на раздражение одним каким-нибудь из этих звуков, ни на раздражение всеми тремя звуками, но данными в другой последовательности (б—в—а, в—а—б и др.). Этот опыт показывает, что синтезирующая деятельность коры опирается на одновременно протекающий анализ раздражителей и без него невозможна. Анализ и синтез раздражителей представляют собой две взаимно связанные стороны единой аналитико-синтезирующей деятельности коры.

Благодаря анализаторской и синтезирующей работе коры больших полушарий головного мозга осуществляется очень дифференцированное приспособление животного к воздействующим на него раздражениям внешней среды. Этому содействует также и системность в работе коры больших полушарий.

Кора головного мозга подвергается воздействию большого числа самых разнообразных раздражителей, вызывающих в нем процессы возбуждения, торможения, положительной и отрицательной индукции и т. д. Эти процессы образуют в коре больших полушарий головного мозга как бы своеобразную «функциональную мозаику»: в одних участках коры возникают процессы возбуждения, в других — процессы торможения, причём эта «мозаика» не остаётся постоянной, а всё время меняется; процессы возбуждения и торможения находятся всё время в движении и изменении, они то усиливаются, то ослабляются и при этом охватывают то одни, то другие участки коры.

При всём том кора больших полушарий обеспечивает не хаотические и разобщённые, а целостные реакции организма на внешние раздражения. Это объясняется тем, что при всём своём разнообразии нервные процессы в коре всегда протекают в определённой системе, основу которой составляют формирующиеся в процессе повторной деятельности стереотипные нервные процессы.

«Если, с одной точки зрения, — говорит И. П. Павлов, — кору больших полушарий можно рассматривать как мозаику, состоящую из бесчисленной массы отдельных пунктов с определённой физиологической ролью в данный момент, то с другой — мы имеем в ней сложнейшую динамическую систему, постоянно стремящуюся к объединению (интеграции) и к стереотипности объединённой деятельности. Всякое новое местное воздействие на эту систему даёт себя знать более или менее во всей системе».

Благодаря повторной деятельности, в процессе которой устанавливаются временные связи между различными участками коры больших полушарий и образуются условные рефлексы, эти связи приобретают стереотипный характер: при повторном воздействии раздражителя процессы возбуждения и торможения будут иррадиировать и концентрироваться уже по проторённым нервным путям, что и вызовет стереотипную реакцию организма.

Образовавшийся стереотип является динамическим: при повторении деятельности нервные процессы в коре больших полушарий, оставаясь в общем стереотипными, не являются точным воспроизведением ранее бывших процессов, а претерпевают некоторые изменения, так как они протекают при изменившемся (благодаря воздействию изменившихся условий среды) состоянии других участков коры.

Системность (динамическая стереотипия) в работе коры головного мозга обеспечивает целостные реакции организма на внешние раздражения и вместе с тем приспособление этих реакций к меняющимся условиям среды. Образование динамических стереотипов в коре больших полушарий головного мозга лежит в основе совершаемых человеком привычных действий.

Только в результате образования соответствующих динамических стереотипов, состоящих в определённом пространственном расположении в коре участков возбуждения и торможения и в соответствующей стереотипной смене этих процессов во времени, могут формироваться двигательные навыки, отличающиеся большой точностью, координированностью и лёгкостью выполнения движений.

Кора больших полушарий головного мозга является органом установления временных связей, или условных рефлексов. Если безусловные рефлексы представляют собой врождённую систему уравновешивания организма с окружающей средой, то условные рефлексы характеризуются временным характером устанавливаемых в них связей. Они образуются в результате сочетания нейтральных, не вызывавших ранее данной реакции раздражителей с безусловными раздражителями, вызывающими данную реакцию на основе замыкаемых в нижних отделах центральной нервной системы врождённых, постоянных связей.

При образовании условного рефлекса нейтральный ранее раздражитель становится, таким образом, как бы сигналом постоянного, врождённого или уже закрепившегося раздражителя. Отсюда условные рефлексы могут быть названы сигнальной системой уравновешивания организма с окружающей средой.

Сигнальная деятельность коры больших полушарий имеет огромное значение в деятельности организма. Она обеспечивает лучшее приспособление организма к условиям среды, так как позволяет ему реагировать на многочисленные важные для жизни организма воздействия среды не в тот момент, когда они уже наступили, а заранее готовясь к ним на основе учёта связанных с ними условных раздражителей.

Различают две сигнальные системы. Первая сигнальная система существует как у человека, так и у животных. Её составляют условные рефлексы, в которых условными раздражителями (сигналами) являются непосредственно действующие на рецепторы предметы и явления, вызывающие соответствующие им ощущения, восприятия и представления; соответствующие сигналы получаются через зрительный, слуховой, кожный и другие рецепторы.

Например, вид и запах лимона, если они в предшествующем опыте сочетались с его вкусом, становятся сигналами последнего и вызывают слюноотделение, как и непосредственное воздействие кислоты лимона на вкусовой рецептор. Зрительное восприятие физического упражнения, показываемого преподавателем, если оно сочеталось с непосредственными мышечными ощущениями от самостоятельного выполнения этого упражнения самим учащимся, становится сигналом последнего и может вызвать соответствующие мышечные сокращения.

Первая сигнальная система имеет большое значение в различных видах человеческой деятельности — в труде, ученье, спорте, она составляет необходимое условие творческого воображения художника, музыканта и т. д. Она лежит в основе наглядного метода обучения, имеющего своей задачей создать у учащихся образы изучаемых предметов и явлений.