История развития физиологии высшей нервной деятельности

ИСТОРИЯ РАЗВИ ТИЯ ФИЗИОЛОГИИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ С незапамятных времен внимание человека привлекали проя вления психической жизни. Откуда берутся мысли? Как понимать сознание, в мещающее весь мир и управляющее нашими поступками? Что такое память, хра нящая все, что мы узнаем? Зачатки психической деятельности можно было ви деть уже в целесообразном поведении животных, диктуемом обстановкой, в и х способности приобретать жизненный опыт и руководствоваться им. Психи ка человека давно стала предметом специальной науки - психологии. Но тол ько в нашем столетии в итоге трудного пути познания и преодоления многих препятствий возникла наука - физиология высшей нервной деятельности, ко торая изучает работу мозга как материального субстрата психических пр оцессов. В трудах ученых до второй половины XIX века высказывания о психике как резу льтате деятельности мозга встречались редко. Античная наука о Природе породила многочисленные попытки проникнуть в сущность мыслительной деятельности человека. Под влиянием повседневны х наблюдений, под впечатлением, например, картин смерти, когда с последни м вздохом от человека отлетает сознание и он превращается в бесчувствен ный, неподвижный труп, в умах древних мыслителей складывалось понятие пс ихического (от греч. psichos - душа). Однако надо признать, что древние греки еще н е вкладывали в него религиозно-мистического содержания, это произошло п озднее, в эпоху Средневековья. В IV в. до н.э. Платон и Аристотель оказывали глубокое влияние на философску ю мысль человечества. В философии Аристотеля хотя и содержались некотор ые постулаты идеализма (прежде всего постулат о том, что двигателем всех земных существ является высшая бестелесная форма), его учение имело неко торые черты биологического направления, другими словами, в нем доминиро вали материалистические тенденции. Аристотель учил, что душа состоит из трех частей. Растительная часть регулирует питание, рост, размножение. Ж ивотная часть ведает простой чувствительностью, подвижностью, эмоциям и. Наконец, человеческая часть осуществляет мышление, т.е. умственную дея тельность Душа, согласно Аристотелю, - это целесообразно работающая орга ническая система. «Если бы глаз был живым существом, душою его было бы зре ние», - писал Аристотель. С Аристотелем связывают также первую попытку оп ределить физиологический механизм ассоциаций. Он полагал, что душа обла дает способностью посредством «общего чувствилища» восстанавливать в органах чувств следы прежних впечатлений, которые производились внешн ими объектами. С именем Аристотеля связано описание некоторых феномено в психики. Например, он описал последовательные образы, явления сенсорно й адаптации, некоторые иллюзии восприятия и вместе с тем отвергал предст авление о том, что органом психики является мозг. Аристотель исходил из у становленного факта, что поверхность мозга не обладает чувствительнос тью. Римский врач К. Гален (II в. н. э.) высказал догадку, что душевная деятельность осуществляется головным мозгом и собственно является его функцией. Име ются сведения, что опыты ставились на живых людях (на гладиаторах и приго воренных к смерти преступниках), которым, например, механическим путем р аздражали обнаженный мозг. Органами души Гален считал мозг, сердце и печ ень. Каждому из них приписывалась одна из психических функций, предложен ных еще Платоном: печень - носитель вожделений, сердце - гнева, мозг - разума . Гален указывал, что в головном мозге есть центры глотания, жевания, мимик и. Другой выдающийся врач древности Гиппократ предложил теорию темпераме нтов человека, которая дошла до наших дней. Глубокие изменения в Средние века произошли в анатомии и медицине. Был п околеблен, а затем низвергнут авторитет Галена. Появился трактат А. Веза лия (1514 - 1564) «О строении человеческого тела» (1543). Одновременно появилась знам енитая книга Н. Коперника «Об обращении небесных сфер», которая произвел а переворот не только в астрономии, но и в мировоззрении людей того време ни. У истоков материалистической мысли стоит Рене Декарт (1596 - 1650). Начиная с Дек арта термины «тело» и «душа» наполняются новым содержанием. Во всех возз рениях до Декарта устройство организма мыслилось подобным механически м машинам и организующим началом считалась душа. Декарт выдвинул гипоте зу, согласно которой есть две сущности. Тело является одной сущностью -пр отяженной субстанцией, тогда как душа является субстанцией, т.е. особой с ущностью. Душа состоит из непротяженных явлений сознания, или «мыслей». К этой категории были отнесены не только разум, но и ощущения, чувства, пре дставления - все, что осознается. Так возникло знаменитое высказывание Д екарта: «cogito ergo sum» («Я мыслю, следовательно, я существую»). Крупнейшим событием XVII в. было открытие рефлекторного принципа в поведен ии организмов. Понятие о рефлексе возникло в физике Декарта и было призв ано завершить механистическую картину мира, включив в нее и поведение жи вых существ. Декарт полагал, что взаимодействие организма с внешней сред ой опосредовано «нервной машиной», состоящей из мозга как центра и нервн ых трубок, расходящихся от него радиусами. Такая конструкция очень напом инала систему кровообращения, открытую У. Гарвеем. Нервный импульс мысли лся близким по составу и способу действия процессу перемещения крови по сосудам. Потоки этих частиц Декарт обозначил термином «животные духи», к оторый часто употреблялся учеными того времени. Термин «рефлекс» в труд ах Декарта отсутствовал, но основные контуры этого понятия были четко на мечены. Рефлекторную реакцию Р. Декарт представлял так: «Если, например, о гонь приближается к ноге, то мельчайшие частицы этого огня, движущиеся, к ак вам известно, с большой скоростью, обладают способностью привести в д вижение то место кожи, к которому они прикасаются. Нажимая этим самым на н ежное волокно, прикрепленное к этому месту кожи, они в тот же момент откры вают поры (мозга), у которых заканчивается это волоконце, так же, как мы дер гаем за веревку, чтобы зазвонил колокольчик на другом ее конце. Когда эти поры открыты, то животные духи из углубления входят в трубку и переносят ся ею частично к мускулам, отдергивающим ногу от огня, частично к тем муск улам, которые заставляют голову повернуть к огню и глаза смотреть на ого нь, и, наконец, к тем, которые служат для того, чтобы протянуть руки и согнут ь все тело для его предохранения» (цит. по П.К.Анохину, 1945). XVIII столетие ознаменовалось тем, что понятие рефлекса, которое строилось на принципах физики, получило в трудах чешского физиолога И. Прохазки (1749 - 1820) биологическое основание. Он ввел термин «рефлекс» и развивал предс тавления о рефлексах как механизме приспособления организма к условия м жизни. Материалистические идеи стали чрезвычайно быстро распространяться по Европе и прежде всего во Франции. Это был канун Великой французской рево люции. Очень интересна фигура французского врача Ж.О. де Ламетри (1709 - 1751). Он п исал, что душа действительно существует, но ее невозможно отделить от те ла. Если тело - машина, то и человек в целом со всеми его душевными способно стями всего лишь чувствующая, мыслящая и стремящаяся к наслаждениям маш ина. Представление о различных уровнях интеграции органов «человеческой ма шины» развил П.Ж. Кабанис (1757 - 1808). Он был непосредственным участником францу зской революции. Именно ему Конвент поручил выяснить, не причиняет ли но ж гильотины физические страдания человеку, которому отсекают голову. От вет Кабаниса был отрицательным. Он заключил, что движения обезглавленно го тела носят чисто рефлекторный характер, а сознательные ощущения посл е отсечения головы невозможны. По странному стечению обстоятельств, И.П. Павлов также интересовался этой проблемой. Вывод Кабаниса был основан н а представлении о трех уровнях поведения: рефлекторном, полусознательн ом и сознательном. Преемственность между ними, по его мнению, выражалась в том, что низшие центры при отпадении «высших способны к самостоятельно й активности». Со времен Р. Декарта, которому мы обязаны открытием рефлекторного механи зма простых двигательных актов, установился традиционный подход к изуч ению организма: соматические и вегетативные процессы причинно обуслов лены и имеют рефлекторную природу. Психика - душевная жизнь со всеми ее сл ожными явлениями нечто непознаваемое, имеет иную, особую природу и изуче нию с помощью естественнонаучных методов не подлежит. Такой дуалистиче ский подход к проблеме физиологического и психического продержался в н ауке до середины XIX века и препятствовал изучению психических явлений фи зиологами. Естественно, что не существовало и физиологических методик, с помощью которых можно было бы изучать психические функции. Открытия в области анатомии спинного мозга, сделанные в XIX в., еще больше ук репляют учение о рефлексах. Английский невролог Ч. Белл (1774 - 1842) установил ра зличие в функции задних и передних корешков спинного мозга. Благодаря эт ому открытию достаточно умозрительное представление о рефлексе превра тилось в естественнонаучный факт. Независимо от Белла к такому же выводу пришел французский физиолог Ф. Мажанди (1783 - 1855). Переход импульсов с задних к орешков на передние корешки спинного мозга получил название закона Бел ла - Мажанди. Таким образом, идея рефлекса впервые получила бесспорное ан атомическое подтверждение. Другим важным направлением в европейской науке была физиология органо в чувств. Немецкий ученый И. Мюллер (середина XIX столетия) провозгласил при нцип «специфической энергии органов чувств». Согласно этому принципу, к аждый из органов чувств воспринимает только специфическую для него эне ргию. Даже если орган чувств (глаз, ухо и др.) возбудить не свойственным ему видом энергии, например вместо световой энергии нанести по глазу механи ческий удар, все равно в нашем мозгу возникнет световое ощущение, так наз ываемый фосфен. «Вульгарные материалисты». В середине XIX века стали интенсивно развиват ься физика и химия, и на этой основе некоторые исследователи пытались об ъяснить и психические процессы. Известную роль в развитии проблемы «моз г - психика» сыграла группа ученых, которых называли «вульгарными матери алистами». В группу входили зоолог К. Фогт, физиолог Я. Молешотти, Л. Бюхнер, естествоиспытатель и философ. Каждый из них стремился найти материалис тическое толкование таких процессов как мышление, воля, сознание. В работе «Физиологические письма» К. Фогт писал: «Мозг выделяет мысль, ка к печень желчь». Позже в это высказывание, подвергшееся нападкам ученых, была внесена поправка: «Имеется в виду лишь то, что мозг также необходим д ля мышления, как печень для желчеобразования». Я. Молешотти писал статьи, в которых пытался доказать, что вещества, из кот орых складывается пищевой рацион человека, не безразличны для процессо в в мозге, формирующих личность. «Мясная пища развивает технические и ма тематические способности, а фруктово-овощная - приводит к развитию спосо бности к литературному и поэтическому творчеству». Ближе других к материалистической позиции в отношении проблемы «мозг и психика» подошел Людвиг Бюхнер - выдающийся для своего времени естество испытатель и философ. В частности, он опровергал представление о божеств енной целесообразности в построении организма и его деятельности (теле ология), а также представление о мистической жизненной силе, отметающей живое от неживого. «Вульгарные материалисты» и их сторонники и последователи заметно пов лияли на направленность мышления физиологов. К 60-м годам XIX века материалистическая оценка процессов, протекающих в моз ге, стала основой мировоззрения многих исследователей. К этому времени о тносится начало работ молодого И.М. Сеченова в области физиологии центра льной нервной системы. В 1863 году в России вышла небольшая по объему работа И.М. Сеченова «Попытка подвести физиологические основы под психическую деятельность», позже названная «Рефлексы головного мозга». В этой книге впервые утверждалось, что в основе психических процессов лежит рефлект орный принцип деятельности. Сеченов приводил убедительные доказательства рефлекторной природы пс ихической деятельности, указывая, что ни одно впечатление, ни одна мысль не возникают сами по себе, что поводом является действие какой-либо прич ины: физиологического раздражителя. Он писал, что самые разнообразные пе реживания, чувства, мысли в конечном итоге ведут, как правило, к каким-то о тветным действиям. «Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Га рибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к Родине, дрожит ли девушка п ри первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бум аге - везде окончательным фактом является мышечное движение». Сеченов не оставил без объяснения и те случаи, когда человек, подумав о чем-либо, не п редпринимает соответствующего действия. Понять такие случаи работы мо зга помог факт описанного «сеченовского торможения», которое может зад ержать осуществление исполнительного звена рефлекса. Такой рефлекс «с задержанным концом» является основой мысли, не приведенной в действие. «Рефлексы головного мозга» привлекли к Сеченову горячие симпатии пере довых людей и вызвали гонения со стороны царских властей. Книга была аре стована, а автор привлечен к суду. Обвинительный акт гласил: «Эта материа листическая теория, разрушая моральные устои общества в земной жизни, ун ичтожает и религиозный догмат жизни будущей; она не согласна ни с христи анским, ни с уголовно-юридическим воззрением и ведет положительно к разв ращению нравов». В ожидании суда Сеченов говорил друзьям: «Не буду я брать адвокатов, а воз ьму с собой лягушку и покажу судьям мои опыты: пусть прокурор их опроверг ает». Однако протест широких общественных кругов предотвратил судебну ю расправу над ученым. Психика детерминирована внешней средой и факторами этой среды. Поведен ие человека - это психические, соматические и вегетативные компоненты. В целом человек представляет собой психофизиологическое единство. Так б лагодаря работам И.М. Сеченова был впервые введен новый методический под ход к изучению природы человека: психофизиологический монизм, заменивш ий господствовавший длительное время дуализм. Из этого вытекало, что моз г и мышление наряду с психологами должны изучать физиологи, используя пр и этом свои методы. Однако до начала XX столетия еще не существовало методик, с помощью которы х можно было бы исследовать механизмы процессов, протекающих в мозге. В России становление и развитие исследований высшей нервной Деятельно сти связано с именем Ивана Петровича Павлова. Он не был прямым учеником И. М. Сеченова. Научная деятельность И.П. Павлова. Начало XX века привело к коренному повор оту в сторону экспериментального изучения физиологических основ психи ки. Центром этих работ стали лаборатории, руководимые И.П. Павловым. Исследование И.П. Павловым физиологии условных рефлексов было подготов лено всей предшествующей его научной деятельностью. Новые приемы физио логического эксперимента, разработанные И.П. Павловым при исследовании кровообращения, получили дальнейшее развитие в изучении системы пищев арения. Павлов выполнил классические исследования деятельности пищева рительных желез в условиях хронического эксперимента, за которые был уд остоен в 1904 г. Нобелевской премии. До этих работ физиологи считали, что выделение желудочного сока происходи т в результате соприкосновения пищи со стенками желудка, т.е. без участия нервной системы. Доказательство нервного влияния на отделение же лудочного сока было получено И. П. Пав ловым в опыте с «мнимым кормлением». Собака с перерезанным пищеводом и ф истулой желудка нормально ест. Однако пища вываливается обратно в миску , не попадая в желудок, тем не менее в пустом желудке железы выделяют пищев арительный сок. Каким образом пища, не находящаяся в желудке, заставляет работать его пищеварительные железы? При перерезке блуждающего нерва с окоотделение прекращается - это и есть ответ на заданный вопрос. Условными рефлексами И.П. Павлов называл реакции животных на сигналы, по д которыми подразумевались воздействия, предшествующие данному безусл овному раздражителю, например, свет, предшествуя даче пищи, начинал сам п о себе вызывать слюноотделение. Звук, предшествуя раздражению током кон ечности у собаки после ряда повторений, сам по себе начинал вызывать сги бание конечностей - оборонительную реакцию и т. д. Возникла специфическа я терминология: условный раздражитель - это сигнал, т. е. какой-либо фактор, избранный экспериментатором и включаемый до предъявления безусловног о раздражителя - подкрепления. Например, сигнал - свет, подкрепление - пища, реакция - слюноотделение. Опыт, в котором используют сигнал и подкреплен ие, был назван сочетанием. Оказалось, что после ряда сочетаний образуетс я условный рефлекс, т. е. реакция на сигнал даже без сопровождения его подк репления. В результате проведенных исследований И.П. Павлов пришел к выводу: высша я (психическая) деятельность головного мозга заключается в образовании временных связей между нервными центрами, т. е. в образовании новых услов ных рефлексов. Таким образом, в отличие от постоянных, врожденных рефлексов, обеспечива ющих жизнедеятельность организма (кровообращение, дыхание, пищеварени е и др.), условные рефлексы бесконечно разнообразны, изменчивы и точно при спосабливают организм к постоянно меняющимся условиям жизни. Открытие элементарного физиологического явления психической работы м озга - условного рефлекса - положило начало научному исследованию сложно го поведения животных, а также мышления и поступков человека, являющихся предметом изучения физиологии высшей нервной деятельности. Современными задачами физиологии высшей нервной деятельности являетс я изучение процессов, протекающих в головном мозге, локализация психоло гических функций в центральной нервной системе, изучение физиологичес ких основ мышления, памяти, сна, эмоций, мотиваций и второй сигнальной сис темы.