Text
                    VII CЕРИЯ- БИОЛОГИЯ и МЕДИЦИНА-1962


М. И. ЯНОВСКАЯ ТАЙНЫ МОЗГА Беседы с академиком АМН СССР профессором П. К. АНОХИНЫМ ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЗНАНИЕ» Всесоюзного общества по распространению политических и научных знаний Москва=~1962 Scan: AAW; DjVu: Dmitry7
2
Загадки и возможности Современные науки достигли такой стадии развития, что почти утратили сходство с истоками, их породившими. Как советский космический корабль «Восток» — и крылья Икара, как хирургия сердца — и деятельность средневекового хирурга, как получение искусственных радиоактивных веществ — и поиски философского камня. Я поняла это особенно остро, когда побывала в лаборатории профессора Петра Кузьмича Анохина, в физиологическом корпусе 1-го Московского ордена Ленина медицинского института. Корпус этот построен в 1893 году, и первую лекцию прочел здесь отец русской физиологии Иван Михайлович Сеченов. От Сеченова нас отделяет столетие: какой гигантский качественный скачок совершила за это время наука о некогда мистической «душе»!.. Сто лет назад Сеченов открыл очень важное для физиологии явление центрального торможения. Прежде считалось, что раздражение всякого нерва, кончающегося в мышце, непрерывно заставляет эту мышцу сокращаться — вызывает ее движение. И вдруг выяснилось другое. В 1845 году немецкие ученые братья Вебер произвели удививший всех опыт: они показали, что раздражение блуждающего нерва, от которого отходят ветви к сердцу, не только не усиливает деятельность сердечной мышцы, а, напротив, парализует ее; если же нерв этот перерезать, сердцебиение усиливается. Опытами Веберов заинтересовались многие ученые, и в целом ряде экспериментов обнаружили подобные же результаты. Раздражение различных нервов оказывало тормозящее влияние на тонкие кишки, слюноотделение, дыхание. Физиологи пришли к мысли, что в теле животного могут существовать такие нервные влияния, в результате которых происходит торможение отраженных, т. е. рефлекторных, движений. В теле животных, но где и.менно? На этот вопрос ответил Сеченов путем несложных, но чрезвычайно интересных опытов. Он показал, что причина подобного торможения лежит 3
в одном из отделов головного мозга. Иными словами, в головном мозге животных и человека существуют тормозящие центры. Это открытие стало краеугольным камнем в физиологии нервной системы, потому что вся деятельность животного организма представляет собой непрерывную смену состояний возбуждения и торможения, активности и покоя, бодрствования и сна. Через два года после этого открытия Сеченов написал трактат «Рефлексы головного мозга», сразу выдвинувший его в ряды передовых ученых мира. Впервые в истории науки он неопровержимо доказал, что сознание — функция головного мозга и может изучаться, как любая другая функция организма. Ибо «...все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы». Сеченов открыл, что происходит в центральной нервной системе. Он был первым физиологом, который начал изучение «душевной» деятельности теми же способами, какими изучалась деятельность «телесная», более того, первым, кто осмелился свести эту душевную деятельность к тем же законам, каким подчиняется телесная. Но он не мог сказать, почему и как происходят те или иные процессы в головном мозге. Спустя некоторое время другой великий русский ученый, И» П. Павлов, говорил: «Да, я рад, что вместе с Иваном Михайловичем и полком моих дорогих сотрудников мы приобрели для могучей власти физиологического исследования вместо половинчатого весь нераздельно животный организм. И это — целиком наша русская неоспоримая заслуга в мировой науке, в общечеловеческой мысли». Все новые и новые страницы вписывал в науку о нервной деятельности Иван Петрович Павлов, но многое на этих страницах оставалось недописанным. «Как приятно вспоминать наши беседы с Иваном Петровичем, — рассказывает ученик Павлова Г. В. Фольборт, — по •вторникам в 3 часа, на кафедре Военно-медицинской академии. Помните, как мы собирались в коридоре 2-го этажа и ждали его прихода? Ровно в 3 часа двери лестницы открывались, и своей энергичной юношеской походкой входил Иван Петрович и садился, обыкновенно, на один из столов. С замиранием сердца мы ловили каждое его слово; каждая мысль, которой он с нами делился, делала нас счастливыми. Было что-то трогательное, теплое, возвышенное в этих задушевных беседах маститого ученого с обожающей его молодежью, ...Мы все помним, как Иван Петрович говорил: «Всего не ухватишь!», и часто был огорчен, что не может приняться за подробный физиологический анализ условного рефлекса — ос* иов«ого явления во всем учении о высшей нервной деятельности». 4
Павлов создал это учение. Он установил, когда и при каких условиях образуются «временные связи», создаваемые процессами возбуждения «и торможения; при помощи условных рефлексов стало возможным изучать взаимодействие этих двух основных процессов в коре головного мозга; на основании этого взаимодействия Павлов установил изменения в высшей нервной деятельности, характерные для болезненных отклонений, и создал учение о патологии этой деятельности. В конце своей жизни Иван Петрович подошел к изучению человеческой психики: последней его работой был подготовленный доклад о значении условного рефлекса для физиологического понимания теории ассоциации в психологии. Он должен был прочесть этот доклад на Международном психологическом конгрессе в Мадриде, в мае 1936 года. Доклад не состоялся — к этому времени Павлова уже не было. Павлов показал, почему человек и животное в природе так замечательно, так целесообразно умеют приспосабливаться к далеко не всегда благоприятным условиям существования. Он проложил новые пути, по которым могли бы идти дальнейшие исследования. Решение многих загадок он оставил своим ученикам и последователям. Вопрос как и после Павлова остался открытым. Никто не мог в те времена «влезть» в мозг и посмотреть, что там происходит; никто не знал, что творится в самой нервной клетке. Сеченов и мечтать не мог об этом. Павлов страстно надеялся, что наступит день, когда физиологи увидят не только выделяющуюся у собаки слюну, по которой они судят о процессах, совершающихся в мозгу, но и самый мозг, живой, «действующий». «Мы еще увидим его!» — восклицал он. И тогда станет ясным, на основании каких процессов у собаки выделяется однородная слюна и при кормлении мясом и при звонке, с которым много раз совпадало это кормление. Тогда будет, наконец, решен «проклятый вопрос»: как в какой-то определенный момент возбуждение переходит в свою противоположность — торможение, как формируются у человека сознание, мышление, речь. Все эти интимные, по-моему, очень поэтические вещи в физиологической науке обозначаются сухим и сдержанным словом: «механизм». Постичь механизм процессов, происходящих в мозге, в каждой его клеточке, и значит ответить на вопрос как. Только в последние годы открылись для этого возможности. Современные физика, химия, математика, электроника пришли сейчас на помощь друг другу. Кто-то из ученых очень удачно назвал этот процесс «перекрестным оплодотворением наук». 5
И вот как будто в затемненной комнате постепенно рао крываются ставни. Врываются пучки света и выхватывают из темноты то одну, то другую группу предметов, очертания которых только смутно угадывались раньше. Предметы становятся многоцветными и значительными, и все отчетливей видна их неразрывная взаимосвязь. А когда будет сорван последний ставень, комнату зальет солнечный свет и понятным станет, почему так, а не иначе размещены в ней предметы, какая необыкновенная гармония царит здесь... Мы сидим с учеником Павлова — Петром Кузьмичом Анохиным — в большом кабинете, все столы и полки которого завалены книгами, журналами, письмами, оттисками статей, рукописями, заметками, диссертациями. Результат 38-летней деятельности в науке, тысячи опытов и исследований, множества неудач и считанных удач, неуклонного стремления к цели, трудов десятков сотрудников — и тех, кто работает с Анохиным более четверти века, и тех, кто только несколько лет назад сошел с институтской скамьи. Профессор рассказывает с такой непосредственностью и живой достоверностью, что минутами кажется будто перед тобой на экране проходит длинный, многоцветный, захватывающе интересный фильм. — Глубочайшие перемены испытала наука, стремящаяся проникнуть в тайны мозга, — говорит он.—Многое из того, что мы, специалисты, считали как бы само собой разумеющимся еще десять -пятнадцать лет назад, получило сейчас совершенно другую трактовку. Мы находимся в таком периоде роста науки о высшей нервной деятельности, когда вот-вот должна произойти кристаллизация новых законов, и перед нами раскроется смысл самых тонких и глубоких процессов жизни мозга... Тридцать лет назад занялся профессор Анохин подробным физиологическим анализом условного рефлекса, за который так и не успел приняться его великий учитель. Результатом явилась формулировка нового принципа, лежащего в основе всей деятельности центральной нервной системы, обязательного для всех физиологических процессов живого организма. Принцип этот, о котором будет рассказано ниже, опирается иа несколько отдельных элементов, каждый из которых уже доказан логически и отчасти экспериментально, и все они вытекают из поведения животных и человека. Но многое еще остается для доказательств, многое нужно еще объяснить самим себе. А для этого надо увидеть собственными глазами те интимные процессы в головном мозге, которые до сих пор оставались за семью печатями. Существо этого принципа человеку непосвященному может показаться само собой разумеющимся, казалось бы, не требующим никаких доказательств. А может быть, это б
ощущение возникает потому, что так убежденно говорит профессор. Во всяком случае, у меня невольно вырвался вопрос: — Петр Кузьмич, как же случилось, что на протяжении столетни ни один физиолог не пришел к таким выводам? •— Очень просто, — улыбается Анохин, — физиологические процессы живого организма это ведь нормальная его деятельность, деятельность, которая направлена на приспособление к окружа-ющей среде. Условный рефлекс — не что иное, как наилучший способ приспосабливаться к условиям существования. Физиология во все времена до Павлова имела дело с вивисекцией — «кровавым» опытом. Зачем, посудите сами, лежащей на операционном столе собаке нужна приспособительная реакция? Вот из-за того, что физиологи до- павловского периода имели дело с оперируемым животным, в классической «рефлекторной дуге», открытой еще Декартом и господствовавшей в представлениях ученых до самого последнего времени, и отсутствовало четвертое звено, которое мы обнаружили с помощью эксперимента. Вы ведь знаете, из каких трех элементов состоит рефлекторная дуга по теории Декарта: стимул, толчок, который из внешней среды по чувствительным нервным волокнам поступает в головной мозг; переработка этого стимула в двигательную реакцию, совершающуюся в мозге; ответная реакция, идущая по двигательным нервам и завершающаяся мышечным движением. Так представлялась схема рефлекса на протяжении десятков лет. А сейчас я расскажу вам, какой она оказалась в действительности... Дуга замкнулась Зту мысль подтвердила собака. Обыкновенная подопытная дворняга, на которой в 1933 году в Горьковском медицинском институте профессор Анохин изучал механизмы образования условных рефлексов. Собаку кормили по звонку. Звонок — порция сухарей, звонок — еще порция сухарей. Потом звонок — и никаких сухарей. Но животное, как и в прежние разы, идет к кормушке, на ходу глотая слюнки,, Условный рефлекс на звонок выработался* Два года поддерживали у собаки этот рефлекс, подкрепляя его порцией сухарей. А на третий год однажды вместо них положили в кормушку мясо. Звонок •— собака идет к кормушке, наклоняется над едой и... отворачиваясь, тревожно поднимает голову. И это вместо того, чтобы наброситься на лакомый кусочек мяса! С точки зрения классического представления о рефлексе тут было все: звонок, выделение слюны* движение к кормунь 7
ке; но акт еды не наступил сразу. Вместо него у собаки возник ориентировочный — исследовательский рефлекс — она как бы спрашивала: «Что такое?». Очевидно, вид и запах мяса не соответствовали тем ожиданиям, которые вот уже два года как сформировались в ответ на звонок в мозгу животного. Ожидания были адресованы сухарям, а не мясу. Но как собака «узнала», что полученное от вида мяса раздражение не соответствует тому, которое было заготовлено для сухарей? Как назвать это «нечто», строго следящее за точностью приспособительных реакций к внешней среде? Анохин назвал его «акцептором действия». Правильнее, как говорит Анохин, было бы назвать его «акцептором афферентных результатов совершенного рефлекторного действия», но он остановился на сокращенном выражении «акцептор действия»: латинское слово «акцептаре» означает принимать, одобрять, а выражение «акцептор действия» — принимающий, одобряющий действие. Многочисленные исследования Анохина и его сотрудников привели к выводу: этот, пока еще достаточно таинственный аппарат мозга всякий раз настраивается на результат данного действия; настройка происходит одновременно с переработкой в коре головного мозга чувствительных раздражений в двигательную реакцию и до совершения самого движения. Настройка основана на всем предыдущем опыте организма. А как же в тех случаях, когда оцыта еще нет? Скажем, вы впервые берете в руки кокосовый орех. По вашему предположению, по ассоциации с другими предметами такого же вида и объема, орех должен быть достаточно тяжелым. Вы напрягаете мышцы и — сейчас же роняете его. Ваше усилие не соответствовало весу ореха: он оказался легче, чем вы ожидали. Но во второй раз вы уже напряжете мышцы ровно настолько, насколько это требуется: в акцепторе действия после первого опыта запечатлелся весь комплекс ощущений, связанных с поднятием кокосового ореха. Аппарат настроился, и эта настройка останется навсегда, пока будут сохранены свойства предмета. Но тут возникает другой резонный вопрос: какими путями в акцептор действия приходит «обратное извещение» о характере и степени полезности того движения, которое вы совершили — короче, о результатах совершенного действия? В классической рефлекторной дуге нет места для такой оценки. Она ведь состоит только из трех звеньев: восприятия внешнего раздражения, переработки или синтеза его в центральной нервной системе и ответной двигательной реакции на это раздражение. Вы увидели лежащее на столе яблоко — раздражение через зрительный нерв поступило в мозг; здесь произошла пере- 8
работка полученных от яблока раздражений и двигательному нерву руки был дан сигнал: взять яблоко. Яблоко взято и этим окончился рефлекс- В этих трех звеньях рефлекторной дуги нет места никакому контролю за результатом совершенного действия. Рука могла не дотянуться до яблока, могла взять другой предмет и т. д. Получается, что важен только факт движения, а результаты его не играют роли. Между тем повседневный опыт убеждает, что такой контроль существует. И происходит он с участием все тех же чувствительных нервов (в науке они называются афферентными), возвращающих в нервные центры потоки обратных возбуждений, которые возникают при завершении действия. Только благодаря этой чувствительной, воспринимающей части нервного аппарата может осуществляться постоянный самоконтроль над тем, что именно должна делать в данный момент центральная нервная система и какой «узор» рабочих возбуждений должен сложиться при данной обстановке, чтобы человек или животное могли к ней приспособиться наилучшим образом. «Я думаю, что главный центр тяжести нервной деятельности, — писал Павлов еще в 1911 году, — заключается именно в воспринимающей части центральной станции; тут лежит основание прогресса центральной нервной системы, который осуществляется в головном мозге большими полушариями; здесь основной орган того совершеннейшего уравновешивания внешнего мира, которое воплощают собой высшие животные. Часть же центробежная — просто исполнительная...». Акцептор действия — тоже часть воспринимающего или афферентного отдела, и только тогда, когда с периферии в центр придут сведения о результатах совершенного поступка, акцептор действия может оценить их и дать сигнал, что сделанное соответствует намерению или что надо исправить ошибку. В зависимости от того, какие последствия будет иметь в «центральной станции» обратная сигнализация о результатах действия (иначе она называется обратной аффёрен-* тацией), начинается следующий этап нашего поведения. Вы испытываете голод и направились в столовую пообедать. В то же мгновение формируется акцептор действия, т. е. происходит «настройка» на столовую, со всем комплексом ощущений, связанных для вас с этим понятием. Допустим, что по рассеянности вы вместо столовой попали в ванную комнату: тотчас же афферентные связи возвращают в кору раздражения, вызванные видом, запахом, температурой и т. д. ванной комнаты. Они, эти раздражения, совершенно очевидно не совпадают с теми, которые заранее образовали «контрольный аппарат» — акцептор действия. Обратная афферентация послала в центр сигнал, что реальные раздражения не соответствуют вашему намерению, вашему заранее заготовлен- 9
ному комплексу возбуждений. И вы исправляете ошибку — поворачиваетесь и идете в столовую. Обратная афферентация — это и есть то четвертое звено, которое замкнуло рефлекторную дугу. Условный раздражитель Эфф. анализатор Подкрепление ■х- Оч , акцептор * действия Обратной Офферентация Рис. 1. Общая схема условной реакции по представлениям П. К- Анохина. Без обратной афферентации, без сигналов, оценивающих результаты произведенного действия, ни человек, ни живот- вое не могли бы приспособиться к вечно изменяющимся условиям среды, а стало быть, не могли бы существовать. Никогда не происходила бы компенсация нарушенных функций, и это, быть может, наиболее ярко и отчетливо подтверждает суще* ствование и акцептора действия, и обратной афферентации, разработанных профессором Анохиным и его сотрудниками* 10
Представьте себе человека, которому в результате ранения ампутировали ногу. Ему надо научиться ходить на костылях. Когда врач разрешает ему впервые подняться с больничной койки, человек становится на единственную ногу и хватается руками за любую точку опоры. Он качается, не может удержать равновесия, падает. С периферии, в данном случае от нервных рецепторов равновесия среднего уха, в «центральную станцию» по афферентным проводам приходит тревожный сигнал: нарушена одна из важных функций — равновесие, надо во что бы то ни стало ее восстановить. И начинаются поиски наиболее устойчивого положения тела, совершается множество мучительных ошибок, и всякий раз в кору мозга приходит сигнал: эффект не достигнут, надо искать дальше. Но вот, наконец, наступает благословенный момент: человек сделал первые успешные шаги по палате. И сейчас же в мозг бежит информация об этих первых успехах, о конце приспособительной реакции, о восстановлении утраченной функции. Не будь обратной сигнализации, ничего этого не могло бы быть: кора головного, мозга «не знала» бы ни о самом нарушении, ни о том, в каком направлении надо действовать, ни о том, что цель достигнута. Человек или животное погибали бы от малейших повреждений или изменений условий жизни — они не могли бы к ним приспособиться. Обратная афферентация — обязательный конечный этап любого поведенческого акта, последнее звено в любом рефлексе. Понятными стали теперь для Анохина многие совершенно неясные прежде явления. Почему, например, при нарушении какой-либо функции весь организм мобилизуется и действует в одном направлении — в направлении восстановления этой функции? Почему человек или животное в состоянии обнаружить ошибку в поведении и немедленно исправить ее? Почему мы опознаем из многих предметов именно тот, который ищем? Почему, когда мы говорим длинную фразу, слова в ней не «разбегаются» по пути и смысл, бывает именно тот, который мы в нее вкладываем? Потому что акцептор действия, образующийся До совершения действия, всегда стоит на страже целесообразности всего, что мы сознательно или бессознательно совершаем. Потому что обратная афферентация всегда сигнализирует о том, что именно мы совершили или чего не смогли совершить. Вот каким образом функционирующий организм «сам себя регулирует» — при помощи замкнутого кольца между нервным центром и периферией. В результате многих экспериментов профессор Анохин и сформулировал тот самый принцип, о котором говорил з начале нашей беседы: поведение целостного организма развивает- 11
ся не по линейной схеме дуги рефлекса, а по четко отграниченным этапам: одни из них опережают развитие рефлектор- лого действия (формирование цели, акцептор действия), другие — замыкают информацию о результатах уже совершившегося (обратная афферентация, сличение результатов с заданным). Это нелинейное динамическое образование и было названо функциональной системой. Новый принцип дал ключ к пониманию механизма любой деятельности человека или животного, он лежит в основе всей деятельности центральной нервной системы и обязателен для всех физиологических процессов живого организма. Вместе с тем он позволяет расшифровать те замечательные определения, которые И. П. Павлов дал для саморегулирующейся системы — организма, говоря о ней: «..хама себя поддерживающая, восстанавливающая, поправляющая и даже совершенствующая...». #: Завеса еще только приподнята, и множество загадок предстоит решить: что же представляет собой сам акцептор действия — какую-либо специальную группу клеток коры головного мозга или периодически возникающую функцию, этих клеток? Каков механизм деятельности нашего «контролера», на каких физиологических законах он основан? И все-таки завеса постепенно поднимается, и исследователи вырывают у природы одну тайну аа другой. Все работы лаборатории Анохина посвящены выяснению общих закономерностей деятельности центральной нервной системы, самых сложных ее форм. Причем, пожалуй, самое характерное —' и не удивительно, ведь Анохин ученик Павлова, — это подход к организму как к единому функциональному целому. Вот почему одной из основных тем этой лаборатории оказалось изучение формирования функциональных систем у зародыша человека и животных. Тридцать пять лет наблюдений и исследований Анохина и его сотрудников показали, что именно так надо ставить вопрос — о развитии у эмбриона этих систем, а не отдельных органов. В результате этих исследований возникла новая теория, которую Петр Кузьмич назвал теорией «системогенеза». Сотрудники и ученики Анохина, занимающиеся этой темой, проследили за развитием эмбрионов у новорожденных детенышей курицы, грача, морской свинки, кошки, обезьяны и даже за развитием живого плода человека, начиная с двух с половиной месяцев существования зародыша. На этих примерах легче всего понять, что же такое орга- 12
иизм как саморегулирующая система, с первых моментов жизни точнейшим образом приспособленная к условиям своего существования. Совершенно беспомощным, голым, слепым появляется из яйца грачонок. Но уже через пять минут после появления иа свет он способен 'поднимать голову и широко раскрывать клюв. Ведь для того чтобы выжить, нужно есть. И грачонок не просто все время сидит с раскрытым клювом — авось что- иибудь перепадет! Он раскрывает его только «а звук «к-а-ар-р-», на легкое дуновение ветра от материнских крыльев, на покачивание гнезда, когда грачиха или грач-отец са* дятся в него. И для того чтобы грачонок мог выжить, к моменту появ«« ления на свет у него оказываются полноценно развитыми как раз те клетки слухового аппарата, которые воспринимают крик матери; и как раз те нервные окончания -на шее и затылке, которые чувствуют дуновение воздуха; и как раз те мышцы шеи, клюва, передних и задних конечностей и все те нервные связи, с помощью которых он может «сесть» в гнезде, опираясь «а крылья и ноги, поднять голову, вытянуть шею, раскрыть клюв и т. д. Имешю <не органы целиком, а только избирательно те их части, которые лужны в первые минуты и часы жизни. Все остальное у новорожденного грачонка недоразвито и формируется уже после рождения. Грачонок не в состоянии сам клевать корм, он может только проглатывать его, когда заботливая мать буквально вкладывает своему голому детенышу еду в рот. А у цыплят дело обстоит по-другому: цыпленок не сидит в гнезде, родившись, он са*м в состоянии клевать зерна, для чего должен твердо стоять на ногах и даже с первой минуты существования уметь бегать. Цыпленок рождается покрытый теплым пухом, сразу же, освободившись от скорлупы, вскакивает на ноги. Поразительный пример такой «пригонки» функциональной зрелости новорожденного применительно к среде его обитания — кенгуру. Детеныши кенгуру рождаются на тринадцатый день после зачатия еще совершенно несозревшими. Однако в их нервной системе полностью готовы к дейстзню те клеточные элементы, которые обеспечивают им быстрое движение передними лапами; они могут пробраться в сумку мате-* ри и спрятаться там для окончательного дозревания. Момент рождения — самый критический момент во всей жизни живого существа. Подготовка к этому моменту начинается в раннем развитии зародыша, с тем чтобы в ту минуту, когда новорожденный столкнется с огромным разнообразием внешней среды, с новой обстановкой, специфической именно для его существования, он был полностью готов встретить их во всеоружии. В этом и заключается биологический смысл эмбрионального периода развития. Не будь такой заведомой 13
подготовки, ни один новорожденный — от червя до человека — не мог бы избежать моментальной гибели. Вот почему у зародыша прежде всего развиваются не вообще органы, а целые системы, способные обеспечить те функции, которые дают ему возможность бороться за существование именно в первые дни после рождения. Особенно интересны (наблюдения за развитием зародышей человека и ребенком в первые дни его жизни. Родившийся младенец уже умеет сосать материнское молоко — эта способность у него врожденная. Все необходимые для акта сосания мышцы и «нервы развиваются у него еще во чреве матери. Мы уже представляем себе, как это происходит. Но вот действительно загадочное свойство, объяснения которому никто не находил. Если в самую первую кормежку дать ребенку не молоко, а, например, аскорбиновую кислоту, он попытается вытолкнуть изо рта соску и — как это смешно выглядит у только что родившегося малыша! — сделает гримасу неудовольствия. Стоит заменить кислоту молоком, как ребенок немедленно и с видимым удовольствием начнет сосать. Спрашивается, откуда такая кроха знает, что ей положено глотать молоко, а аскорбиновую кислоту выплевывать? Ведь она еще ни разу в жизни не пробовала молока! Объяснить это явление развитием или недоразвитием мышц или нервов, разумеется, нельзя. Что же тут происходит? То же, что и у взрослого человека: акцептор действия «ждет» молока, на которое он «настроен». Получив сигнал, что в рот попала аскорбиновая кислота, он дает знать, что принимать ее не следует, это нецелесообразно. Но ведь акцептор действия образуется на основании предыдущего опыта, а у впервые сосущего соску младенца никакого опыта еще нет. Есть. Очень долгий опыт — около ста девяноста миллионов лет. Опыт всех поколений не только детей, но и детенышей всех млекопитающих животных, когда-либо рождавшихся на Земле и предшествовавших появлению человека. Опыт этот стал врожденным, бесконечно передаваясь от родителей к детям в течение многих веков. Акцептор действия с самого начала «земного» существования ребенка имеет специально «молоковую» настройку и, опережая первый миг кормления, готов только к принятию молока, а не какой-либо, совсем не похожей на него жидкости. Таким же врожденным стал некогда условный рефлекс у собаки — «делать стойку», или у кошки — прыгать на звук, напоминающий царапанье мыши, и т. д. И. П. Павлов говорил: «Если условный рефлекс не изменяется «в веках, он становится безусловным». В сущности, что такое условный рефлекс? Это специальная реакция организма не на настоящее, а по поводу буду- 14
щего: на звонок у собаки выделяется слюна, в предвкушении будущей кормежки; вой тигра заставляет бежать оленя, в предвидении опасности; сообщение о хорошей погоде в вое- кресенье создает радостное настроение, в ожидании будущих удовольствий. А .предвидеть будущее — свойство одного из аппаратов мозга — акцептора действия; стало быть, именно он, этот своеобразный «контролер», и есть основа упорядоченного поведения животного и человека. Не будь его, жизнь превратилась бы в сплошной хаос. Это свойство предвидеть будущее профессор Анохин назвал «опережающим возбуждением». Совсем недавно введенный им термин получил прямое доказательство в эксперименте. Оказалось, что существуют особые нервные клетки, способные к такого рода предвидениям. Существование этих клеток было доказано не в лаборатории физиолога и вовсе не в связи с акцептором действия. Более того, исследователи, которые натолкнулись на этот факт, и не подозревали, какое он имеет отношение к загадкам физиологии высшей нервной деятельности... На сей раз исследователями были физики, математики и конструкторы, которые поставили задачу создать один из видов кибернетической машины, обладающей свойством узнавания. За модель они взяли глаз лягушки. И установили, что в глазу есть различные группы клеток: одни из них дают электрический импульс на появление «в поле зрения» предмета, но совершенно безразличны к исчезновению его; другие, наоборот, фиксируют «уход» предмета; третьи реагируют только на его движение. Эти клетки, реагирующие только на движение предмета, оказались совсем необычными: первая клеточка этой группы дает электрический импульс от непосредственного раздражения, все остальные — дают «вспышки» импульсов заранее, предвидя дальнейшее движение предмета. Это уже не просто логическое заключение — это то, что можно непосредственно увидеть на специальном приборе, то, что точнейшим образом рассчитано математически, иными словами —» абсолютно доказанный факт. Рефлекс цели Несколько микроскопических пузырьков у самого основания головного мозга —- несколько своеобразных клеток, одной стороной соприкасающихся с капиллярными сосудами. Удивительно чувствительные клетки! Как только изменяется осмотическое давление в капиллярах, пузырьки сморщиваются, опадают. Человек ощущает жажду. и
Энергия, посылаемая этими клеточками и возбуждающая кору мозга, — минимальна; энергия, затрачиваемая человеком для утоления жажды, — огромна. Нужно достать воду из колодца или сходить за бутылкой воды в соседний магазин, откупорить эту бытулку, «алить воду в стакан или поднять графин и налить из цего воду — вся эта мышечная энергия родилась от электрических импульсов нескольких крохотных нервных клеток. Человек подносит стакан к губам и пьет. В эту же минуту жажда перестает мучить его. А между тем ведь пройдет немало времени, пока жидкость попадет в кровеносное русло, повысит осматическое давление в кровеносных капиллярах и расправит пузырьки. Здесь перед нами все то же опережающее возбуждение —■ великолепный пример приспособления организма к внешнему миру. Ведь между моментом, когда возникает жажда и сформировалась цель — утолить ее, до момента, когда вода будет усвоена кровью, проходит много времени. Организм до минимума сокращает этот интервал, чтобы унять беспокойство и возбуждение, вызванные желанием напиться. На третьем этаже в институте в станке стоит собака. Служитель каждый день приносит ей пищу. Стоит служителю хлопнуть дверью на первом этаже, как у собаки тотчас же выделяется слюна. Когда-то, в первые разы кормления, собака реагировала последовательно на каждое звено длинной цепи — от входа служителя в первый этаж до момента, когда он клал в кормушку еду. Сперва она прислушивалась, потом начинала вертеться в станке, потом напряженно останавливалась в ожидании дальнейших событий; только увидев или учуяв запах пищи, начинала жадно есть, разумеется, выделяя при этом слюну. Постепенно накопленный опыт показал: за хлопаньем дверей в первом этаже непременно последует кормление. И хотя служитель не летит на крыльях и не появляется в ту же минуту возле ее станка, собака сразу же реагирует на стук двери выделением слюны. Мозг собаки моментально охватывает всю цепь сравнительно медленно развивающихся, но неоднократно повторявшихся в прошлом событий, ускоряет отражение внешнего мира. Стоит только возникнуть первому звену, как нервная система, .не дожидаясь наступления промежуточных, включается уже в последнее. В этом и проявляется акцептор действия. Закономерно и последовательно развивались события внешней действительности и постепенно фиксировались в нервном аппарате, получающем постоянную информацию с периферии о результатах совершенных действий. И теперь своей настройкой акцептор действия намного опережает их, как бы предсказывая будущее. 16
«Рефлекс цели имеет огромное жизненное значение, он есть основная форма жизненной энергии каждого из нас, — говорил Павлов. — Вся жизнь, все ее улучшения, вся ее культура делается рефлексом цели, делается только людьми, стремящимися к той или другой поставленной цели... Наоборот, жизнь перестает привязывать к себе, как только исчезает цель». Попробуйте представить себе хоть какой-нибудь поступок человека, который >не был бы вызван великой или малой, ко всегда заранее намеченной целью. Механизмы формирования цели, еще недостаточно изученные, имеют первостепенное значение в расшифровке высшей нервной деятельности вообще й особенно человека. Так как у самого профессора Анохина «рефлекс целш> развит необыкновенно сильно, он и принялся за изучение этих механизмов. Сначала считалось, что поставить перед собой какую-либо» цель и упорно стремиться к ее осуществлению способен только человек. Это верно, если иметь в виду социальные, научные цели, грандиозные планы еа будущее и т. д. Но потом было допущено, что и у высших млекопитающих животных существуют простейшие процессы формирования цели, принципиально ее отличающиеся от архитектуры этих процессов у человека. А недавно оказалось, что и птицы тоже могут производить вполне целенаправленные акты. Перевяжите канарейке крылья и положите корм на недосягаемой для нее высоте. Разбросайте поблизости обыкновенные деревянные кубики. И очень скоро вы обнаружите, что канарейка сама, с помощью перевязанных крыльев, заменяющих ей руки, будет передвигать эти кубики и ставить их один на другой, до тех пор, пока не сможет, взобравшись на них, достать соблазнительные зерна. Какой вывод может сделать из этого физиолог? Очевидно, постановка цели и стремление ее достигнуть >не так уже прямо и абсолютно связаны с теми чертами в строении головного мозга, которые считаются сугубо человеческими. Ведь строение мозга у птицы принципиально отличается от строения его не только у человека, ео и у большинства высших животных. Очевидно, «рефлекс цели» является очень древней архитектурной особенностью поведения. И очевидно, существуют особые нервные механизмы, предшествующие действию, формирующие измерение, цель. Что это за таинственные механизмы? ■— Наша физиология совершенно «е уделяет внимания этим исследованиям, — сетует Анохин, — хотя каждому физиологу должно быть ясно, как важно изучение рефлекса цели для понимания поведения человека и животных. Стран- 17
ное и несправедливое сложилось отношение к понятию цели, только потому, что это понятие широко кспользовано идеалистическими концепциями о поведении человека. А между тем мы, физиологи высшей нервной деятельности, должны показать всю силу физиологического, материалистического анализа этого узлового момента поведения и осуществить мечту Павлова о «слитии физиологического и психологического». Если наличие цели к действию, которая опережает само осуществление действия, является для нас совершенно достоверным фактом, если мы уверены, что как бы ни был сложен этот механизм — а он, очевидно, чрезвычайно сложен, — он непременно разыгрывается на материальном субстрате мозга, т. е. является вполне материальным, тогда не должно быть места для боязни объективного изучения этого факта. Я знаю, изучение «рефлекса цели» отличается исключительной физиологической сложностью еще потому, что сама постановка вопроса принципиально нова. Придется перестраивать укоренившиеся представления и рефлекторную теорию в ее прежнем варианте... Теория эта говорит о том, что нервный процесс идет всегда поступательно, линейно: по рефлекторной дуге проходят импульсы сперва с чувствительных нервных окончаний по самым нервам к центру, оттуда по двигательным нервам к периферии. Только когда завершается это линейное движение импульса, возможно выполнение самого действия. А на самом деле —- и это подтверждает «рефлекс цели» — происходит другое: длительно развертывающееся действие в какой-то своей части должно быть сформировано в центре, задолго до осуществления действия и в тот момент, когда появляется цель. Очевидно, в мозговой деятельности существует своеобразный критический этап, без которого не может ни сложиться, ни успешно закончиться ни один поведенческий акт. Чтобы понять суть этого критического этапа, надо заняться не только изучением приобретенных новых связей ■— условных рефлексов (а именно этим, в сущности, занимается физиологическая наука в последние десятилетия), ео и изучением накопления опыта, индивидуального и исторического, я реализации этого ощата. Когда собака на третье^ этаже выделяет слюну при звуке хлопающей на первом этаже двери,, когда впервые сосущий младенец отказывается от аскорбиновой кислоты, они реализуют накопленный опыт; в первом случае — индивидуальный, во втором — исторический опыт, <в результате развития всего биологического вида. Вы задумали что-то купить в магазине. Это — ваша цель. Мысленно вы сформировали ее во всех деталях, на основании своего опыта.. Эта цель на какое-то время определяет ваше 18
будущее поведение. К магазину ведет длинный путь — вы его преодолеете; уже в самом магазине вы поднимаетесь иа четвертый этаж и выбираете нужную вам вещь. Словом, путь к осуществлению цели, даже такой незначительной, пролегает через множество энергичных действий для выполнения попутных целей, без которых вы не можете достигнуть главной. Как распределяются в нервной материи все эти процессы? Откуда они черпают энергию? Идеалистическая философия ответила бы: «в жизненно! силе», в душе. Для физиолога-материалиста совершенно очевидно, что и этот процесс является продуктом наиболее сложных комбинаций рефлексов. Ибо, еще раз юапомню гениальные слова Сеченова: «...все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы». И снова выступает на сцену акцептор действия — универсальный, динамически складывающийся аппарат центральной нервной системы. Основываясь на теории Анохина («четвертое звено» — обратная афферентация: акцептор действия —* «предсказатель будущего»), рефлекс цели можио объяснить с физиологических позиций и поставить его в ряд актов, в основе которых лежит материальный субстрат — мозг. Индивидуальный опыт и, по-видимому, опыт, приобретенный в процессе формирования всего вида данных животных,— вот на что опирается в своем предвидении акцептор действия. Реализация опыта позволяет человеку и животным упорядочить свое поведение в жизни, представляющей собой —- с момента рождения и до момента смерти — ряд поставленных заранее целей и действий, направленных к их осуществлению. В процессе формирования направленного поведения и исправления ошибок эволюция создала в нервной системе специальный механизм — акцептор действия. Следы возбуждений далекого и близкого прошлого, извлеченные из памяти, — основа, на которой рождаются в нем все признаки результатов будущего поведения. Одновременно с рождением цели в центральной нервной системе формируется и акцептор действия. Нервные процессы в коре больших полушарий мозга по самой своей природе приобрели в эволюции возможность опережать течение внешних событий. Начиная с цели утолить голод, когда далекий, едва уловимый запах пищи создает представление о насыщении, кончая самыми благородными и высокими целями человека в его общественной жизни, ««— все процессы поведения подчинены законам «рефлекса цели». О том, какое ни с чем не сравнимое значение имеет для человека поставленная цель, мы все знаем хотя бы из истории Великой Отечественной войны. Мы помним подвиг Гастелло, 19
Зои Космодемьянской, Александра Матроеова к тысяч прославленных и безвестных героев, отдавших свою жизнь за единственную цель — победу своей Родины- Выступая в печати по поводу полета советского космонавта Г. С. Титова, П. К- Анохин писал: «...мы слышали из его (Титова) отчетов по радио, мы зеаем теперь после его возвращения >на Землю, что никаких нарушений его здоровья и психики не произошло. Это удивительно! Мало того, что абсолютно изменены, так сказать* физические условия жизни человека; мало того, что вся его нервная система должна с невероятной быстротой приспосабливаться к этим условиям. Огромную нагрузку получает сознание человека. Космонавт один находится в страшной отдаленности от Земли, от людей, он видит эту Землю издали, видит фантастическую игру света и цвета, какую прежде никогда не видел. Время для него тянется бесконечно долго, он сознает и свою отдаленность, и то, что он впервые испытывает «а себе влияние долгого пребывания в исключительных условиях, и многое другое. Все это, казалось бы, «е может не отразиться на психике человека. А между тем — 1не отражается. В чем тут дело? В поставленной цели... Поставленная цель, ее устойчивость, сила, эмоциональная зарядка, которая дает нужный для достижения этой цели запас энергии, — все это имеет для человека главное организующее значение. Физиологи давно знали, что один и тот же процесс в организме может протекать по-разному, в зависимости от психического состояния человека, от силы процессов высшей нервной деятельности. Человек может вскрикнуть от самого незначительного неожиданного болевого раздражения. И оц же может длительное время, почти не реагируя* испытывать сильнейшую боль, если этого требует решение поставленной перед ним задачи. Разумеется» и Гагарину и Титову нужно было справляться с целым рядом отрицательных воздействий во время косми- ческих полетов. И необычайно сильная эмоциональная заря* женность, воодушевление, стремление к высокой цели не поз* воляли первым советским космонавтам поддаваться этим воздействиям. Существуют разного масштаба эмоции. Ведь и коллекционирование марок, и путешествие по новым местам требуют эмоциональной зарядки. Но наивысшая эмоция —• это чувство ответственности перед Родиной, перед всем человечеством. Ведь Гермаи Титов, как и Юрий Гагарин, непосредственно наблюдал то, что было скрыто от человека на протяжении тысячелетий. Огромные масштабы этой задачи и сыграли ту 20
положительную роль, которая не просто уравняла отрицательные влияния на психику, но и значительно перевесила их.....»* Откуда берется у человека та колоссальная энергия,, которая нужна для работы его мозга? Энергия, которая позволяет ему преодолевать сильнейшую боль, пренебрегать страшными опасностями? Говоря языком физиологии, где находится та энергетическая база, которая питает высшие отделы мозга при таких сильнейших раздражениях? Уже Павлов совершенно отчетливо формулировал, что эмоции ЯВЛЯЮТСЯ «ИСТОЧНИКОМ СИЛЫ ДЛЯ КОрКОВЫХ КЛеТОК». Фи* зиологическая основа этой «силы» выяснилась сов.сем недавно, после открытия двух ученых — американца Мегуна и итальянца Маруцци, — доложивших начало новому разделу современной нейрофизиологии. Электростанция мозга р свое время И. М. Сеченов сделал два открытая: во-пер^ ^ вых, наказал, что в центральной нервной системе имеется процесс торможения; во-вторых, что область ствола мозга распространяет свое влияние на отдельные участки центральной нервной системы. В течение последующих десятилетий после этого открытия усиленно разрабатывалась первая его часть, вторая же до середины нынешнего столетия оставалась вне сферы внимания ученых. И вот в 1949 году Мегун и Маруцци открыли совершенно особенную функцию ствола мозга, вернее — той его части, которая представляет сабой сетевидное вещество и получила название «ретикулярной формации». Оказалась, что в ней-то и кроется источник анергии, и она, как хорошая электростанция, беспрерывно снабжает кору мозга тонизирующими импульсами. Без ретикулярной формации приходящие в кору раздражения не могут вступить в контакт друг с другом, не реализуются и как бы повисают в воздухе. Если искусственно выключить ретикулярную формацию» животное впадает в транс; если ее раздражать — она возбуждает лихорадочную деятельность всей коры. С другой стороны, если в мозгу создается сильное возбуждение, ретикуляр* ная формация тот час же на него отреагирует, причем так активно, что погасить это возбуждение уже очень трудно — оно останется «застойным», даже когда первопричина давно уже устранена. Бред, галлюцинации именно потому и существуют, что ретикулярная формация обладает свойством на* долго задерживать возбуждение. И именно она определяет многие симптомы различных нервных заболеваний. Изучение ретикулярной фармации внесло серьезные изменения в прежние понятия о нервном процессе. Оказалось, что И
эволюция мозговой деятельности шла по двум путям: развивалась поразительно тонкая архитектура мозга, количество его связей, «ервных клеток, и (наряду с этим так же прогрессивно шло развитие снабжения этих связей энергией. Оба направления объединились в одном конечном звене: в формировании мозгового акта как функции целостного организма. — Мы считали, — рассказывает профессор Анохин, — что любой раздражитель — будь то звонок, свет или боль — соответствует определенному органу чувств. Возникшее возбуждение переходит от одной клетки к другой, к третьей, четвертой и т. д., пока не достигнет мозга. При этом мы были убеждены, что весь этот путь по клеточному «тракту» обеспечивается самим возбуждением: при переходе от клетки к клетке заимствуется энергия для возникновения в центре ассоциаций. Но природа оказалась куда остроумней... Представьте себе ярко освещенный город, сияющий праздник огня и света. Чтобы погрузить город в темноту, можно последовательно вывернуть все горящие лампочки. Случай принципиально возможный. Но есть другой, куда более практичный путь: выключить в центральном пункте рубильник, и свет мигом погаснет. Ретикулярная формация и есть такой центральный рубильник. Выключите его, и вы погрузитесь в сон, в темноту, в «мертвую спячку». Из этого энергетического узла мозг черпает энергию и для ассоциативных связей, возникающих между отдельными клеточками, и для образования условных рефлексов. Двухъярусная система, созданная в процессе эволюции животного мира, скрещивается на уровне коры больших полушарий — самой тонкой части нашего мозга, где осуществляются все связи, все ассоциации. Можно и дальше развить удачный пример профессора: если ретикулярная формация — центральный рубильник, то попробуйте зажечь свет в городе, ее включая его! Можно до бесконечности вкручивать и выкручивать лампочки, темнота все равно не рассеется. Человек принимает снотворное и погружается в сон. Но это совсем не значит, что сон, если позволительно так выразиться, охватывает его с головы до ног. Кора мозга не спит, она продолжает получать все раздражения из внешнего мира, которые приходят сюда чер.ез органы чувств. Это можно показать, если регистрировать ее состояние специальным прибором, записывающим электрические импульсы — биотоки клеток. Запись биотоков коры во время сна будет такой же, как и при бодрствовании. Однако человек все-таки погружен в глубокий сон. Он своим внешним поведением совершенно не реагирует на все эти возбуждения и «е может реагировать: ведь кора мозга .не получает энергетической поддержки — центральный рубильник выключен. 22
Как показали исследования, всякое снотворное; «усыпляющее» средство действует как раз на ретикулярную формацию-, парализует ее и через нее выключает кору мозга. Когда вы напрягаете внимание, к чему-то прислушиваетесь или сосредоточенно думаете, это значит, что ваша «электростанция» работает на полную мощь. И наоборот, стоит хать чуточку .приглушить ее активность — человек немедленно теряет сознание. Вот как раз & этом пункте некоторые ученые, как выразился Анохин, «потеряли равновесие»: энергетический центр они провозгласили центром сознания. Но тогда 1надо будет заключить, что сознание — удел не только человека, ео, скажем, и лягушки, у которой тоже есть подкорковое образование — ствол мозга, ео отсутствует кора больших полушарий. Представьте себе, что вы вошли в затемненное хранилище, где собраны огромные художественные ценности. Подошел служитель, включил свет. И вы внезапно увидели бессмертные творения прославленных мастеро-в кисти. Но ведь оае слу* житель же призвал эти творения к жизни! Он только сделал их видимыми. Он смог это сделать, потому что в его распоряжении было сколько угодно электрической энергии, получаем мой на городской электростанции. А откуда черпает свою энергию «электростанция мозга»? Откуда берется такой высокий энергетический потенциал, которым она свободно располагает? Ведь тут действительно прямо-таки неисчерпаемые залежи анергии, должны же они откуда-то пополняться?! Одним из источников — химическим — является кровь. Другой источник — внешняя среда, весь мир, в котором су* ществует все живое. Уже давно ученые знали, что мозг является приемником самых различных возбуждений, поступающих из внешнего мира. От глаза в мозг приходит импульс, возбужденный светом, от уха — звуком, от кожи--— все, что идет по тракту осязания, и т. д. Все это было известно, то только теперь вспом-* нили, как в прошлом веке физиологи тщетно бились над разгадкой тайны отдельных волоконец, пронизывающих мозг во всех (направлениях, пытаясь определить их назначение. Сей* час тайна перестала быть тайной: эти волоконца — проводаг по которым все импульсы передаются из коры полушарий в ретикулярную формацию. Она вроде лейденской банки собирает в себе заряды от всех импульсов, поступающих извне в нервную систему. Состояние полного покоя человека иллюзорно. На самом деле его мозг является объектом непрерывной атаки, в егсп сознание ударяет постоянно льющийся поток самых разнообразных возбуждений. Миллионы импульсов пронизывают мозг, миллионы электрических зарядов беспрерывна возникав 2а
ют в нервных клетках. И весь этот грандиозный поток энергии заряжает ретикулярную формацию. Итак, ретикулярная формация оказывает генерализованное неспецифическое активизирующее воздействие на кору головного мозга. Если изложить это более простым, всем доступным языком, получится следующее: энергетический центр снабжает энергией всю кору головного мозга, во всех случаях жизни, всегда одинаково, независимо от того, какие реакции происходят в организме в данной обстановке. Еще понятнее будет, если прибегнуть к примеру, как это любит делать Петр Кузьмич. В каком-то месте на улице вы .потеряли часы. Вам надо найти их, а на улице темно. И вместо того, чтобы зажечь один фонарь, в том месте, где вы уронили часы, вам услужливо освещают весь город, включая тысячи фонарей по 300 свечей каждый. Довольно бессмысленная история: к чему так неэкономно расходовать электроэнергию?! И зачем вам лампа в 300 свечей, когда вы вполне можете обойтись маленьким карманным фонариком?! Теория генерализованного, неспецифического активизирующего воздействия ретикулярной формации — господствующая точка зрения с тех пор, как были открыты ее особенные функции. Но правилен ли здесь эпитет «неспецифический»? Профессор Анохин усомнился в этом. Но в науке сомнения не высказываются, пока они не подкреплены экспериментально, пока лабораторный опыт не подтвердит их обоснованность. И Анохин со своими сотрудниками в течение нескольких лет занимался исследованием этого свойства ретикулярной формации. Опыты показали, что все происходит наоборот... При каждой подаче энергии из ствола мозга в кору возбуждаются только те нервные элементы, которые образуют с врожденными подкорковыми связями определенной специфики единую функциональную систему. Наоборот, все элементы коры, которые входят в другие функциональные системы, переходят в этот момент в состояние торможения. Сугубо теоретическая проблема даже для такой теоретической дисциплины, как физиология высшей нервной деятельности, Не правда ли? Оказывается, нет. Она имеет прямое отношение к медицинской практике. Говорит клетка Очень странное возникает ощущение, когда слышишь «голос» невидимой клетки. Даже если извлечь из глубин мозга кусочек ткани, клетки ее можно рассмотреть только через сильный микроскоп. В небольшой лаборатории кафедры физиологии я слушала «беседу» с клетками головного мозга молодого ученика Ано- и
хина. Слушала и смотрела и изо всех сил сдерживала рву* щееся наружу изумление, свойственное каждому непосвященному наблюдателю. Нервная систехма состоит из многих миллиардов клеток, и у каждой из них есть свое назначение, своя функция. Как можно изучать эти функции в отдельности, как можно увидеть «работу» одной клетки? Узнать, как она перерабатывает посылаемые извне раздражения, насколько чувствительна к различным химическим веществам? Оказывается, это возможно. С самого начала своего существования физиология как наука лишена была метода точного исследования механизмов процессов, происходящих в мозгу. Только по входящему возбуждению и по конечному эффекту можно было судить о том, что именно происходит в высшем отделе нервной системы. Само собой понятно, что достоверность теорий могла быть только относительной, а достоверность — стремление каждого исследователя, тенденция всех научных открытий. Абсолютная достоверность возникла только сорок лет назад, когда энцефалография — методы изучения электрических явлений в мозге — пришла на помощь физиологам. Техника электроэнцефалографии заключается в том, что с любого участка мозга можно «снять» биоэлектрические токи, записать их и по изменениям, происходящим в них, судить о самих процессах. Можно увидеть графическое изображение деятельности мозга, можно даже произвести точные математические расчеты и вывести формулы. Сперва биотоки «снимали» с поверхности головы, не зная еще, что они обозначают и с чем связаны изменения графических очертаний импульсов. Биотоки могли отводить только с коры мозга; подкорковые же, глубоко лежащие структуры, вообще невозможно было изучать этим методом. Но потом появилась техника введения в мозг микроэлектродов, появились электронные приборы — катодные осциллографы, регистрирующие биотоки. Перед физиологами открылись огромные возможности. Теперь, деятельность центральной нервной системы изучают,, не повреждая мозга, записывая импульсы непосредственно с коры и подкорки; так наблюдают «работу», любой клеточки. Все превращения возбуждений, направленных с периферии в центральную нервную систему, исследователь может проследить непосредственно в действии. Изучением «поведения» отдельной клетки мозга занялись в Советском Союзе Анохин и его сотрудники. И вот перед моими глазами молодой ученик Анохина проводит интереснейший опыт. На особой подставке спокойно, не шевелясь лежит кролик; специальное приспособление поддерживает его голову в одном определенном положении. Кролик не спит, но и не пытается вырваться из плена — он лишен воз- 25
М0ЖНОСТИ двигаться: введенный в его кровь препарат кураре полностью расслабил его мускулатуру. Однако он дышит с помощью «искусственных легких», подключенных к диафраг- мальному нерву. Сюда, через этот нерв, из дыхательного центра мозга поступают сигналы, регулирующие работу «легких». Рис. 2. Крыса с электродами, вживленными в мозг. Нажимая на рычаг, прикрепленный к кормушке, животное раздражает свой собственный мозг. Постоянная запись биотоков позволяет выяснять, что происходит в мозгу при раздражении и какие именно уча- стки мозга участвуют в ответной реакции. По координатам специальной схемы молодой исследователь установил местонахождение той области мозга, за клетками которой он будет сейчас вести наблюдение. В черепе кролика просверлено крохотное отверстие, я в него осторожно введен тоненький электрод, диаметром в один микрон. Электрод соединен с прибором, переводящим биотоки в звуки» 26
Вот микроэлектрод приблизился к нужной области — слышится щелканье; острый кончик опускается все ниже, вот он уже впился в «толщу» изучаемой клетки — она «запищала»; наконец, раздается шипенье — это электрод прошел сквезь клетку, направляясь к другой, заданной. Но вот и она «поймана», глубоко под черепом1 там, где расположен ствол головного мозга. — Тахх-тахх-тахх, — пыхтит клетка. Это идут биоэлектрические импульсы от нормально действующей ячейки ткани. Исследователь слегка надавил на электрод: кажется, что возмущенная клетка протестует: р-р-тах-тах, злится она. Одновременно осциллограф записывает импульсы; изменяется звук — изменяется и волнообразная линия записи, на ней появляются высокие острые зубцы. Но вот кролику ввели снотворное — нембутал. Спокойное «тахтанье» становится все глуше, звучят реже, исчезает. Потом последний лихорадочный «вздох» и — клетка замирает. Она «уснула». Осциллограф чертит прямую линию. Исследователь заключает: нембутал «осел» как раз в этой клетке и в ей подобных — в этом участке мозговой ткани. Это и входило в задачу опыта: выяснить, повлияет ли данный препарат на ствол мозга — ретикулярную формацию? А как ведут себя другие клетки? По-разному. Одни «излучают» редкие импульсы — 10—12 в секунду, другие — до 200. Одни щелкают, другие трещат, третьи шипят, и каждая разновидность звука характеризует разновидность клеток и их функций. Уже несколько лет занимается Анохин изучением ретикулярной формации. Сомнения в ее неспецифичности перешли в уверенность. Оказалось, что в нее входят совершенно различные по качеству клетки, что деятельность их тоже неоднородна, что они абсолютно по-разному реагируют на химические препараты. Теперь можно во всеуслышание опровергнуть установившееся мнение, потому что эксперимент подтвердил гипотезу. Раз химические лекарства действуют избирательно на строго определенные группы клеток, управляющие строго определенными функциями организма, значит влияние ретикулярной формации на кору мозга является специфическим, избира- тельным. Каждая клеточка коры мозга — это «чек на предъявителя». Связанная с определенной мышцей, она может проделывать множество манипуляций: спускать курок ружья, писать любовное письмо^ заводить мотор машины, играть в баскетбол, укачивать ребенка. «Центральная электростанция» обеспечивает ее током, всякий раз другой силы и напряжения. А что было бы, если бы электрический ток всегда, во всех 27
случаях был одного и того- же качества и количества? Если бы он постоянно и одновременно снабжал мозг всегда одной и той же энергией, не считаясь с тем, для катсой цели эта энергия нужна? Тогда бы все клетки и каждая из! них в отдельности «хором» проделывали бы все многочисленные, совершенно не похожие друг на друга операции. А весь мозг лишен был бы своей главной особенности — умения различить обстановку, предметы и т. д. Нелепая получшгась бы картина! Животное напугано, в страхе оно бежит от опасности. Бег и чувство страха отнимают массу энергии мозга. Она идет из ствола мозга, ретикулярной формации. Но ведь оттуда же черпает кора мозга и всю другую энергию. Если бы воздействие ретикулярной формации было неспеци-фическим, одновременно с испугом животное должно было бы, скажем, выделить слюну, испытывая острый голод. Между тем напуганное животное в минуту опасности менее всего склонно к еде — ему бы спастись от врага. В эту минуту даже самая вкусная пища не остановит его бега. И это не просто рассуждения — это доказано точным и беспристрастным прибором: элекгроэнцефалографом. А он показывает, что у животного в момент оборонительной реакции действительно повышена активность коры мозга, но пищевой рефлекс при этом не возбужден. В лаборатории Анохина продеяан такой опыт. Собаке впрыснули успокаивающий препарат аминазин. Микроэлектроды показали, что аминазин парализовал определенные группы клеток ретикулярной формации. Перед собакой поставили кормушку и одновременно пустили в заднюю лапу электрический ток. Собака спокойно поедала вкусную пищу, даже не пытаясь сбросить с ноги провод; она совершенно не чувствовала боли. Но стоило вместо аминазина воспользоваться другим наркотическим препаратом — уретаном, как собака погрузилась в сон, но и во сне она продолжала реагировать на боль. В первом случае аминазин выключил в ретикуляционной формации одну группу клеток, а она, в свою очередь, «отключила» в коре мозга реакцию на боль. Во втором — уретан подействовал на другие клетки, и ретикулярная формация «включила» сон, но не выключила болевых ощущений. Это и есть специфическое, избирательное воздействие на кору мозга ретикулярной формации. Благодаря его открытию стали понятными физиологические основы новой ветви науки о лекарственных веществах — нейрофармакологии. Тот же аминазин, который широко используется для лечения психических заболеваний, обладает, оказывается, двояким свойством: одни клетки ствола мозга он подавляет, другие —* возбуждает. И как раз те, которые считаются «эпилептичек ским центром». Так что лечение аминазином может вызвать 28
приступ скрытой эпилепсии. Фармакологи должны мекать такой препарат, который будет успокаивать нужные клетки, но не возбуждать при этом другие. Когда удастся выяснить, в каких именно нервных клетках остаются застойные возбуждения, вызывающие гипертонию, когда к тому же исследователи найдут вещество, которое будет «гасить» эти возбуждения, — проблема гипертонической болезни будет в основном решена. Новая ветвь фармакологии «прицеливается» на психические состояния, которые вызваны целым комплексом нервных процессов. Проводятся такие тонкие эксперименты, которые и впрямь кажутся чудом. Лекарства могут «убивать» страх, тоску, чувство тревоги и другие неприятные ощущения. Для психоневролога не безразлично, каково происхождение чув- ства тоски, которое он собирается преодолеть химическим путем. Тоска, связанная с любовными переживаниями, и тоска, вызванная жизненными неудачами, — это ощущения по своей химической природе совершенно различные. Можно убить одну тоску, оставив в неприкосновенности другую. Разумеется, это еще только в лабораторном эксперименте. Но путь из лаборатории в клинику не так уж далек... — Тахх, тахх, тахх, — «говорит», клетка. Осциллограф чертит волнообразную линию. И вдруг треск, визг, рычание: клетка сигнализирует, что она «заболела». На осциллографе появляются острые высокие зубцы — пики. По конфигурация их экспериментатор выясняет причину, нарушившую нормальную деятельность клетки. Так он узнает, как это нарушение проявляется в поведении животного, как отражается на его жизнедеятельности. И когда врач, вооруженный исследованиями физиолога, столкнется с такими нарушениями в клинике, он уже будет знать, на какой отдел мозга надо воздействовать лечебным препаратом. Он вылечит данную систему клеток, человек выздоровеет. Это только малая часть той непосредственной практической помощи, которую оказывает изучение нервной деятельности на уровне клетки. Основная, главная цель — открыть самые интимные, самые сокровенные, никому до сих пор неизвестные и недоступные механизмы деятельности всех отделов головного мозга. И научиться управлять ими, Словом1 получить ответ на вопрос —■ КАК, Разными путями Явление обратной афферентации, «замкнувшей» функциональную саморегулирующую систему организма, имеет непосредственное отношение к развитию новой науки -*• кибер* нетики. 29
Создатель кибернетики Норберт Винер понятия не имел о теории обратной афферентации Анохина, опубликованной в 1935 году в сборнике трудов Горьковского медицинского института. Он шел математическим путем и через несколько лет после того, как Анохин разработал представление о функциональной системе и обратной афферентации, совершенно с другой стороны, пришел к тем же выводам. Математическим способом Винер нашел ключ к деятельности живых организмов — обратную сигнализацию. Долгое время он работал вместе с нейрофизиологом Артуро Розен- блюмом, и оба они натолкнулись на явление обратной связи несомненно потому, что эта связь существует в живых организмах начиная с первых зачатков жизни на Земле и что на протяжении десятков миллионов лет она доказала свою полезность и обязательность. Обратная связь — важнейший элемент саморегуляции как живого организма, так и машины; принцип построения кибернетических электронно-вычислительных машин в сущности повторяет принцип высшей нервной деятельности. Разница состоит в быстроте действия элементов. По нерв- кому волокну в секунду проходит в среднем до 1600 импульсов. В электронно-вычислительной машине при переработке информации электрон движется со скоростью света. То, что человек перемножает, машина складывает; человек умножает 1158 на 1830, а машина 1158 складывает 1830 раз. И все-таки машина производит эту операцию в неисчислимое количество раз быстрее. Но нервная система состоит из миллиардов клеток. Клетки — очень ненадежные детали: они непрестанно отмирают, их легко вывести из строя. Но их множество, они таким образом связаны друг с другом, что много их работает параллельно и одна клетка быстро компенсирует утраченную функцию другой. Благодаря этому весь организм в целом — самая совершенная в природе «машина». Электронные машины состоят из многих надежных элементов, но замена одного, поврежденного, другим — очень сложная и далеко еще не до конца решенная технически проблема. Сделать электронные машины такими же надежными и «гибкими», как живой организм — важная задача кибернетики. Еще одна ее задача —- постичь в деталях механизмы образования условных рефлексов, перевести их на язык математики и повторить во всей сложности с помощью машин. Нервная система таит в себе столь огромные возможности принципов организации деятельности, что она еще долгое время будет служить предметом для подражания, модели-* рования и совместного изучения учеными разных специальностей. 30
Как далеко может идти это подражание? Можно ли создать машину, полностью заменяющую мозг? Физиологи, в том числе и Петр Кузьмич Анохин, считают: безусловно можно моделировать некоторые функциональные системы организма, но невозможно создать полное подобие высшей нервной деятельности — построить машину, идентичную человеческому мозгу. Кибернетика во многом пришла на помощь физиологам. Она натолкнула их на новые поиски, помогает выяснять новые факты. Если к тому же кибернетика сумеет смоделировать основную ячейку головного мозга — нейрон (а этим занимается сейчас немало серьезных ученых), со всеми присущими ему функциями, откроется возможность изучить на ряде таких моделей факты, все еще скрытые от глаз физиологов: например, процесс передачи информации с одного нейрона на другой или процесс перехода состояния возбуждения в торможение. Медицина тоже пользуется ощутимой помощью кибернетических машин. В Институте психиатрии Академии медицинских наук СССР электронные устройства помогают изучать сложные условные рефлексы, в некоторых хирургических и терапевтических клиниках применяется синтезатор электрокардиограмм, который может путем обратного преобразования графической записи воспроизвести биения больного и здорового сердца; уже существует электронное устройство, позволяющее объяснить механизм человеческой памяти; электронные машины применяются в роли своеобразного «консилиума» для уточнения диагностики сложных заболеваний. Но и сама кибернетика не может дальше развиваться без помощи физиологической науки: ей нужно получить от физиологов полное исчерпывающее знание решительно всех тонкостей и деталей высшей нервной деятельности. Кто бы мог еще совсем недавно думать, что такая сугубо «неточная» наука, как физиология, будет иметь решающее значение в развитии техники и автоматики? Это и есть «перекрестное оплодотворение наук». Физиология мозга выдвинулась на передний край всемирного фронта наук и стала объектом содружества ученых разных специальностей,
СОДЕРЖАНИЕ Стр. Загадки и возможности . 3 Дуга замкнулась 7 Рефлекс цели . 15 Электростанция мозга 21 Говорит клетка 24 Разными путями 29 Автор Редактор М. М. Старостенкова Миньона Исламевна Техн. редактор И. Т. Ракитин Яновская Корректор Э. А. Шехтман Обложка художника А. Г. Ординарцева Сдано в набор З.У 1962 г. Подписано к печати 1.У1 1962 «. Изд. № 170 Формат бум. 60X92716- Бум. л. 1,0. Печ. л. 2Д Уч--изд. л. 1,79 Д06255- Цена 6 коп. Тираж 45 000 экз. Заказ 1621. Изд-во «Знание». Москва, Центр, Новая пл, д. 3/4. О»' ■ - ■ ■ -»• ■ — ■ Тилография изд-ва «Знание». Москва, Ценгр, Новая пл., д. 3/4.
6 коп.