Нет необходимости доказывать, что И. П. Павлов был выдающимся ученым. За свою долгую жизнь (1849-1936) он добился огромных успехов благодаря большому трудолюбию, целеустремленной работе, острому взгляду, теоретической ясности, исключительно искусному экспериментированию и не в последнюю очередь мастерскому изложению результатов своих исследований и мыслей. Он начинал научную деятельность в области физиологии, науки о процессах, происходящих в здоровом человеческом организме, таких, как, например, кровообращение, регулирование температуры, пищеварение и выделение. Знания, приобретенные в этой специальной области науки, совершенно необходимы для овладения искусством врачевания.
Современные научные исследования постоянно задают природе вопросы. Например, что происходит в организме, когда он находится в условиях очень низкого атмосферного давления и ограниченного содержания кислорода, как это бывает при восхождении на высокую гору или в самолете? Ответ на такой вопрос можно получить и на земле. Для этого пользуются камерой низкого давления (барокамерой), из которой постепенно откачивают воздух, тем самым понижая давление. Поскольку заранее нельзя сказать, не будут ли такие эксперименты опасны для человека, их, как правило, проводят вначале на животных, В какой‑то степени они отвечают на вопросы, поставленные в эксперименте, в нашем примере - изменением работы сердца, учащенным дыханием и другими тщательно регистрируемыми явлениями. Все эти процессы не могут изучаться одновременно, а потому выделяются частные проблемы.
Будучи еще молодым физиологом, Павлов занимался вопросами пищеварения, точнее частью этой проблемы - причинами секреции (выделения) слюны в полость рта и желудочного сока в желудок. Что же вызывает эту секрецию?
Напрашивалось предположение, что железистые клетки стенок желудка начинают выделять сок, когда их касаются проглоченные и пережеванные кусочки пищи. Проведя две операции на собаках, Павлов доказал, что такое объяснение неверно. Он разрезал пищевод и вывел конец отрезка, идущего от полости рта, в прорез кожи на шее; в результате каждый проглоченный животным кусок выпадал наружу. Кроме того, Павлов наложил на желудок фистулу. Фистула - это трубочка, которую одним концом вставляют в стенку желудка, а другой выводят на поверхность живота; образующийся в желудке сок по каплям вытекает по фистуле в специальный сосуд. Эти исследования показали, что при каждом приеме пищи у собаки вырабатывается желудочный сок, хотя в желудок никакая пища не попадает. Происходящее наглядно изображено на рис. 6.
Рис. 6. Схема опыта И. П. Павлова по изучению деятельности желудочных железВыходит, что секреция сока в желудке может быть вызвана только нервным возбуждением. Однако прямых нервных путей, которые вели бы от рта к желудку, нет, а есть только такие, которые идут от рта к мозгу и уже от мозга к желудку.
Еще до Павлова другой выдающийся русский физиолог, Иван Михайлович Сеченов (1829-1905), свел все происходящее в организме к рефлексам. Нервные пути рефлекса образуют так называемую рефлекторную дугу, которая состоит из чувствительной ветви, передающей в мозг все, что воспринимают органы чувств (разумеется, это чисто биологическая, а не физическая передача), и двигательной ветви, отходящей от мозга и идущей к «рабочим органам», то есть мышцам и железам.
Главное внимание Павлов уделил деятельности слюнных желез. Известно, что собака, в рот которой попал песок, выделяет большее количество слюны, чем во время еды. И у людей только при виде вкусного блюда может начаться слюноотделение. Об этом говорит и известное выражение «слюнки текут». В конце прошлого столетия существовало «ученое» мнение, что телесную секрецию обусловливает нетелесная радость, вызванная полученным или ожидаемым удовольствием. Считали, что нечто, не зависящее от тела и называемое душой, может таинственным образом влиять на работу органов. При этом оставались неясными два момента: во‑первых, являлась ли действительно первопричиной какая‑то радость, удовольствие, приятный вкус, желание, ожидание или даже мысль и, во‑вторых, как проявляется это действие в каждом конкретном случае.
Физиологические исследования помогли Павлову понять ценность точных измерений. Он задался целью возможно полнее изучить выделение слюны, количество которой серьезно менялось в зависимости от обстоятельств. Эксперимент, который он поставил, выявляет в нем весьма искусного мастера операций на животных. Чтобы измерить количество выделяемой слюны, ему пришлось наложить фистулу на околоушную слюнную железу. Операция осложнялась тем, что трубка должна была точно входить в выделительный проток железы. Последующим исследователям не сразу удалось повторить эксперимент Павлова, Им пришлось вначале научиться тонкостям оперирования. Когда Павлов давал подготовленной таким образом собаке маленькие кусочки мяса, слюна капала из фистулы в подставленный под нее измерительный сосуд.
В других опытах Павлов сочетал кормление со звуковым раздражителем - звонком или шумом зуммера. Обычно воздействие на слух собаки не вызывает выделения слюны. С этой точки зрения шум является безразличным раздражителем. Но все изменяется, как только это воздействие неоднократно повторяется перед кормлением. В противоположность шуму раздражение полости рта во всех случаях вызывает выделение слюны. Это врожденный рефлекс в отличие от тех, которые вызывают секрецию лишь при определенных условиях. Павлов назвал рефлексы первого типа безусловными, а вторые - условными.
Установка, с которой работал И. П. Павлов, показана на рис. 7 в сильно упрощенном виде. Подопытную собаку закрепляли лямками в специальном станке, перед ней ставили миску, и спереди на раме был звонок. Как только он зазвонит, животное получает небольшую порцию корма. После нескольких повторений этой процедуры слюна выделяется сразу же после звонка, в том числе и тогда, когда, акустический сигнал не подкрепляется кормом. В этих случаях секреция вызывается условным рефлексом, сложившимся у животного в результате многократного сочетания звукового раздражителя с пищевым подкреплением.
Но И. П. Павлов искал научное объяснение обнаруженным им фактам. Его интересовало, как раздражение органа слуха (или зрения), который не связан с пищеварением, влияет на железы рта. Значение разработанной Павловым теории, о которой большинство моих читателей уже слышали, можно правильно оценить только с учетом господствовавших в его время мировоззрений и общественных отношений.
По‑прежнему встречались люди (нашелся такой человек и среди сотрудников Павлова), которые, как мы уже говорили, считали, что все объясняется действием духовных сил. Павлов, слушая их, только качал головой. Позднее он писал: «Среди моих сотрудников по лаборатории выделялся один молодой доктор. В нем виднелся живой ум, понимающий радости и торжество исследующей мысли. Каково же было мое изумление, когда этот верный друг лаборатории обнаружил истинное и глубокое негодование, впервые услыхав о наших планах исследовать душевную деятельность собака в той же лаборатории и теми же средствами, которыми мы пользовались до сих пор для решения различных физиологических вопросов. Никакие наши убеждения не действовали на него, он сулил и желал нам всяческих неудач. И, как можно было понять, все это потому, что в его глазах то высокое и своеобразное, что он полагал в духовном мире человека и высших животных, не только не могло быть плодотворно исследовано, а прямо как бы оскорблялось грубостью действий в наших физиологических лабораториях» .
Здесь я должен обратить внимание читателей на научные факты, которые нередко опускаются в многочисленных описаниях основных исследований Павлова. Речь пойдет о мозге, о функциях и строении которого до последней четверти прошлого столетия еще не имели ясного представления.
В начале 70‑х годов прошлого века исследования мозга показали, что определенные, хорошо очерченные зоны коры головного мозга управляют отдельными участками тела, например мышцами лица, рукой или ногой. Если в результате тяжелого ранения головы оказывался поврежденным соответствующий участок мозга, то переставала действовать рука и только она, а не какая‑нибудь иная часть тела. При повреждении другого участка мозга нарушалась деятельность какого‑либо органа чувств: раненый слеп или глох. Такие участки головного мозга называют центрами; от них, как это теперь совершенно неоспоримо доказано, идут нервные пути соответственно к уху, языку или слюнным железам. Хотя учение о центрах было новым и для молодого Павлова, в его трудах существование этих центров рассматривается уже как нечто само собой разумеющееся. Теперь мы знаем, что учение о центрах не столь всеобъемлюще, как полагали в те годы; однако мы не будем подробно останавливаться на этом.
Павлов был физиологом‑материалистом. Он понимал, что объяснение наблюдаемых им при выделении слюны явлений следует искать в реально существующих процессах, которые могут быть обнаружены путем точных исследований. В соответствии с учением о центрах он предположил, что при каждом воздействии раздражителя на вкусовые рецепторы рта возбуждается соответствующий центр, это возбуждение передается определенным путем второму центру, управляющему деятельностью слюнной железы, который и приводит подчиненный ему орган в активное состояние. Так объяснялся механизм безусловного рефлекса.
Если одновременно с возбуждением центра, управляющего слухом, многократно возбуждать центр, управляющий вкусовыми ощущениями, то между этими центрами устанавливается связь, которую Павлов назвал временной. Отныне любое раздражение первого центра приводит и к раздражению второго, а тот в свою очередь - к выделению слюны.
Очень важно отметить, что эта связь является временной. В период выработки условного слюноотделительного рефлекса, например на свет электрической лампочки, подопытное животное получает корм после каждого включения оптического сигнала. Специалисты говорят в таких случаях о подкреплении условного рефлекса безусловным. Условный рефлекс будет действовать, даже если прекратить подкреплять его, то есть включать световой раздражитель и не давать пищи. Но если условный раздражитель неоднократно применяют без подкрепления, то число выделяющихся капель слюны от опыта к опыту будет уменьшаться, пока слюноотделение в конце концов не прекратится совсем. Условный рефлекс угаснет.
Как это понимать? Можно предположить, что животное забыло о связи между раздражителем и получением пищи. Такое предположение не кажется нам невероятным. Нередко можно услышать, как один человек говорит другому, что он что‑то забыл, например сколько стоит книга, название которой он помнит, но не может связать с ценой. Между названием и ценой существовала временная связь, которая исчезла. Это исчезновение сравнимо с выцветанием плохо закрепленной фотографии, на которой по прошествии длительного времени ничего нельзя разобрать. Казалось бы, точно так же можно объяснить забывание облика определенной личности или здания. Создается впечатление, что ранее воспринятый образ - не только отраженный, но и запечатленный в мозгу - исчезает.
Павлов же неоспоримо доказал, что достаточно прочно запечатленные восприятия, а также взаимоотношения между ними не забываются; к ним неприменима аналогия ни с медленно «выцветающей» фотографией, ни с окончательным исчезновением образа. Если условный рефлекс подкреплялся всего несколько раз, он угасает быстро. На его восстановление приходится затрачивать почти столько же усилий, как и при его первичной выработке.
Иначе обстоит дело, когда условный раздражитель - звуковой или световой сигнал - подкрепляли многократно.
В этом случае условный рефлекс угасает медленно. Если его затем подкрепить вновь, даже после длительной паузы, он восстанавливается удивительно быстро; значит, полностью такой условный рефлекс не «забывается».
Гениально и смело И. П. Павлов предположил, что в таких случаях временная связь между вызывающими рефлекс раздражителями (звук и раздражение вкусовых рецепторов) не исчезает, просто условный рефлекс был заторможен. Следовательно, любое забывание достаточно прочно закрепленных временных связей объясняется торможением. Передающееся от одного центра к другому возбуждение постепенно тормозится, что в конце концов приводит к полной остановке данного процесса. К этому следует добавить, что возбуждение и торможение в различных комбинациях являются теми процессами, на которых основывается вся высшая нервная деятельность. Современные исследования приносят этому все новые подтверждения.
Для иллюстрации того, что представляет собой забывание, приведем такой убедительный пример из жизни людей. Спросим у сорокалетних мужчин имена их однокашников по выпускному классу, вместе с которыми они учились долгие годы. В лучшем случае они вспомнят несколько имен и скажут, что имена остальных забыли. Спустя 25 лет, уже в пожилом возрасте, воспоминания этих людей станут значительно полнее, они назовут больше имен, чем прежде. Содержание их памяти не «выцвело», не исчезло, оно было лишь приглушено чем‑то другим.
В практике исследования условных рефлексов часто бывало так, что какой‑то чрезвычайный раздражитель, например грохот внезапно захлопнувшейся двери, прекращал действие условного рефлекса. Выделявшаяся до этого слюна переставала капать. Такое явление можно объяснить, предположив, что был сильно возбужден некий третий центр и это возбуждение привело к подавлению условного рефлекса. Точно так же и у сорокалетних мужчин юношеские воспоминания заторможены, а не «забыты» в обычном понимании этого слова, так как мозг в период наиболее полного расцвета творческих способностей работает с полной нагрузкой и соотношения и связи, которые не играют в настоящее время особой роли, приглушены. Все особенно волнующие события тормозят те нервные процессы, которые с ними никак не связаны. Павлов писал по этому поводу: «Перед экстренным требованием внешней обстановки должна временно отступить другая текущая деятельность» .
Изучение условных рефлексов помогает понять процесс забывания. Само собой разумеется, намного важнее то, что этот метод исследования дал для понимания научения. В соответствии с тем, что мы уже узнали, можно сказать, что научение заключается в образовании временных связей. Справедливо ли это для любого вида научения?
Ответ может быть только отрицательным. Однако в жизни людей существуют многочисленные процессы обучения, которые действительно можно свести к временным связям. Это относится к заучиванию слов или включению света с помощью выключателя, запоминанию времени отправления поезда или того, на какой полке стоит книга, Научение подобного типа может иметь место и у животных. В этом смысле можно сказать, что собака тоже понимает значение слов. Следуя команде «сидеть», она действительно садится на задние лапы. Ее понимание основано на временной связи между звуковым сигналом и поощряемым поведением. Вознаграждение служит не чем иным, как подкреплением акустического сигнала. Поэтому дрессировка собак в большой степени основана на учении Павлова, убедительно показавшем нам, как осуществляется это понимание, и обучение.
Условные рефлексы образуются уже в первые дни жизни. Все выглядит так, словно новорожденный щенок, сосущий молоко матери, реагирует на запах, действие которого является для него врожденным. Сосание - это безусловный рефлекс. Один советский ученый с помощью хорошо продуманного эксперимента показал, что первые условные рефлексы образуются у щенка сразу после рождения. Появившиеся на свет щенки вначале очищаются матерью, которая облизывает их. Затем, ползая вокруг нее, они ищут и находят соски. Чтобы исследовать поведение щенков, у их матери незадолго до родов вымыли и смазали перечной мятой соски, хвост и лапы; этот запах и был первым, что еще слепые щенки восприняли в своей жизни. После первого сосания матери они заснули. Их поместили на 80 минут в ящик, а затем одного за другим клали на стол. Здесь к носу каждого щенка подносили кусочек шерсти, пахнущий так же, как и их мать, мятой. Маленькое существо ползло вперед и пыталось даже иногда сосать шерсть (рис. 8). Вскоре опыт повторили, на этот раз кусочки шерсти пахли иначе, чем мать, например ментоловым маслом. Щенки, ощутив запах, отворачивались и ползли назад (рис. 8, внизу).
Условный рефлекс играет большую роль в жизни как животных, так и людей. Не обращая внимания на внезапно зажегшийся красный свет декоративного уличного фонаря, водитель, не колеблясь, проезжает мимо. Но, если загорается красный свет светофора, он сразу же тормозит. Используя приведенные выше термины, можно сказать, что при появлении красного света светофора срабатывает рефлекс торможения.
Пожалуй, кто‑нибудь из читателей может подумать, что то, что происходит при восприятии цветового сигнала водителем, является мыслительным процессом. Но тогда он должен признать, что о мышлении (даже в самой простой форме) речь могла бы идти только в том случае, если бы водитель перед торможением учитывал вероятность несчастного случая или уплаты штрафа за нарушение правил уличного движения. На самом же деле ни о том ни о другом он, разумеется, в момент торможения не думал, Мы еще не обсудили, что следует понимать под словом «думал». Во всяком случае, действие, о котором мы только что говорили, гораздо проще того, чем занимается инженер, проектирующий турбину для электростанции. Процессы, протекающие в его мозгу, нельзя представить себе как простую цепь условных рефлексов. Мышление человека гораздо сложнее. Здесь переплетены очень сложные и относительно простые процессы, взаимно влияющие друг на друга. Поэтому можно утверждать, что условные рефлексы играют в нашем мышлении подчиненную, частную роль.
Иван Павлов. Об этом ученом, пожалуй, слышали все. Некоторые же, не просто знают это имя, а и хорошо знакомы с его научной деятельностью. Ведь его достижения коснулись практической деятельности как медиков, так и педагогов с психологами. К тому же многие философы активно изучают его наследие. Все же, что такого революционного привнес в науку Павлов со своей собакой? Об этом и многом другом, читайте далее.
Немного биографии
Творческий путь выдающегося ученого начался в небольшой лаборатории в Санкт-Петербурге при клинике другого выдающегося ученого Боткина. Именно здесь Павлов ставил свои первые и сформулировал основополагающую для всей его последующей деятельности концепцию нервизма. Под этой категорией он понимал влияние центральной нервной системы на всю жизнедеятельность живого организма.
Диссертация ученого на соискание степени доктора медицинских наук была посвящена теме открытого им же нерва. Этот нерв влияет на работу сердца. Его наработки в этой области продвинули вперед изучение сердца и саморегуляции артериального давления. Эти малоизвестные достижения, хоть и являли собой немаловажные открытия, были лишь началом пути, в ходе которого были разработаны другие новаторские идеи.
Собака
Одним из самых интересующих ученых вопросов по части физиологии человека всегда был вопрос пищеварения. Ученые долго пытались выяснить, как протекает этот процесс, что заставляет пищу расщепляться на маленькие частицы и усваиваться организмом.
К моменту, когда Павлов занялся изучением этого вопроса, учеными уже был сделан ряд открытий, однако многое оставалось еще не изученным. Вся проблема заключалась в отсутствии эффективного метода изучения. Было практически невозможно проследить за полноценным ходом пищеварения в живом организме. Самыми популярными были опыты с животными, в ходе которых к поджелудочной железе крепилась трубка, которая позволяла следить за отделением желчи. Однако такой опыт давал очень мало информации. Также были сделаны попытки вшить животному трубку в проток поджелудочной железы, однако такие операции сопровождались воспалительными процессами, и от них ученые отказались.
Оба метода никак не удовлетворяли Павлова. Он хотел получить информацию о работе не одного отдельного органа, а всей системы в целом со всеми составляющими ее элементами. Также ученый хотел выяснить взаимосвязь реакций организма и условий окружающей среды. Именно поэтому он начал изучать самые обыкновенные реакции животного на внешние раздражители.
В 1879 году Павлов совершил свою знаменитую операцию, в ходе которой он проделал отверстие в поджелудочной железе собаки, и при этом не нарушил ее функционирование. Собака осталась живой и здоровой, а ученый имел возможность наблюдать за полным циклом процесса пищеварения.
Впоследствии в лаборатории ученого проводились и другие новаторские операции, в ходе которых подобные отверстия (фистулы) накладывались на желудок и кишечник животного. Также выводились наружу протоки слюнных желез животного.
Многочисленными удачными опытами Павлов доказал большое значение для процесса пищеварения нервной системы. Была продемонстрирована наглядно прямая взаимосвязь обеих систем.
Павлов до конца жизни был полон энергии и энтузиазма. Его стремление к познанию неизведанного оставалось с ним до самых последних его дней.
Среди череды мучеников науки — лягушек, крыс, морских свинок и обезьян — наибольшее сочувствие у нас, бесспорно, вызывает именно собака — существо, более прочих доверяющее человеку. Недаром выражение «Собака Павлова» очень быстро перекочевало из науки в искусство и фольклор, став символом невинной и безропотной жертвы жестоких экспериментов.
«Сверкающим пинцетом рука ученых
Взяла из серой массы, как насекомых,
Нас. И вот мы обливаемся свинцовым потом
Сейчас нас будут спаривать под микроскопом.
Пламенем любви ея ноздря,
Ах, в меня ударила, но зря:
я — человек,
А вы — собака Павлова — моя партнерша.
Даете все что можете, но мне нужно больше.
…Но я лишь необходимый компонент,
Чтобы проистек эксперимент…».
(Из песни группы «Агата Кристи»)
«Красный сигнал, условный рефлекс.
Тоталитаризм, тоталитаризм.
Собаки Павлова исходят слюной…
Красное время, тотальный синдром.
Тоталитаризм, тоталитаризм.
Мы все выделяем желудочный сок…»
(Из песни группы «Гражданская оборона»)
Из анекдотов:
Когда-то в детстве Павлова укусил щенок. Щенок вырос и забыл, а Павлов вырос и не забыл…
На стене мединститута написано краской из баллончика:
«Тренируйся на кошках!»
Подпись: Собаки Павлова.
В честь юбилея академика Павлова врачи клиники Сербского возложили собаку к памятнику известного ученого.
Столь мрачные ассоциации с «собакой Павлова» настолько устоялись, что милейший Иван Петрович почти единогласно вызывает у обывателей молчаливое осуждение. Однако не стоит путать бесцельное и изощренное издевательство над животными каких-нибудь подростков из рабочих кварталов с научными опытами, результаты которых спасли бесчисленное число жизней тех же самых обывателей.
Лауреат Нобелевской премии 1904 г. академик Павлов не был первым. Собак резал еще «отец медицины» Гиппократ. Но в учебники попали именно знаменитые опыты Павлова по изучению условно-рефлекторной деятельности, проиллюстрированные перерезанными пищеводами и фистулами, истекающими желудочным соком при свете красной лампочки или звуке звонка. Надо сказать, что изучением высшей нервной деятельности Павлов занялся не сразу, да и «нобелевку» получил за трактат по физиологии пищеварения. Но однажды он заметил, что, едва собаки услышат шаги кормящего их человека, как у них начинает течь слюна. И Павлов плавно переходит от изучения собственно пищеварения к изучению условных рефлексов.
Анекдоты:
Поймали на улице собаку и посадили в клетку. Она спрашивает у соседки:
— Слышь, подруга, а куда это я попала?
— Это лаборатория академика Павлова. Здесь условные рефлексы изучают.
— А это как?
— А вон, видишь — лампочка и звонок, а под ними мужик на стуле спит? В 16:00 звонок зазвенит, лампочка загорится, у мужика сработает условный рефлекс, и он нам еду принесет…
Собака — хозяину: «Слышь, мужик, ты бы хоть лампочку включил, а то жрать охота».
Одна собака — другой: «Смотри, что я могу сделать с Павловым: как только я плюну, он начнет улыбаться и писать в блокноте.
Собака Павлова (возлегая на кушктке у доктора Фрейда):
«Доктор, я постоянно слышу в голове странный звон».
Повстречала как-то Собака Павлова Кота Шредингера…
Так уж получилось, что вместе с славой великого ученого академик получил в нагрузку и имидж бессердечного садиста.
Обидно то, что среди его коллег именно Павлова трудно упрекнуть в бессердечности. К подопытным собакам он испытывал вполне естественную жалость, и делал все возможное, чтобы свести к минимуму их страдания. Не стоит забывать, что он не только перерезал животным разные органы, но и по возможности лечил их после этого. Одним словом, «сам ломаю — сам чиню».
Собак не бросили даже во время сильного наводнения в Ленинграде в сентябре 1924 — почти все они были спасены. В результате, многие четвероногие подопечные Павлова умерли вполне естественной смертью. При этом состарившиеся собаки не выбрасывались на улицу — они жили у ученого на правах «пенсионеров» и получали заслуженный спецпаек.
Столь достойное финансирование научной деятельности Павлова стоит отдельного разговора.
Павлов, неприязненно относившийся к российским революциям, частенько подумывал об эмиграции. Но советское правительство, понимая его значимость для науки, сделало все, чтобы удержать ученого. В тяжелые годы войны и голода Павлову обеспечили все необходимые условия для работы, в том числе и паек для бесчисленной своры собак. Про это в 1921 году В. Ленин подписывает специальный декрет. А в 1924 г. его решение было закреплено постановлением Совнаркома «Об условиях, обеспечивающих научную работу академика И. П. Павлова и его сотрудников».
И. Павлов:
«Когда я приступаю к опыту, связанному в конце с гибелью животного, я испытываю тяжелое чувство сожаления, что прерываю ликующую жизнь, что являюсь палачом живого существа. Когда я режу и разрушаю живое животное, я глушу в себе едкий упрек, что грубою невежественною рукой ломаю невыразимо художественный механизм. Но это переношу в интересах истины и пользы людям.»
Собаки тоже любили и доверяли ученому. Некоторые даже сами ложились на операционный стол.
Доказательством безмерного уважения и невосполнимого долга перед «мучениками науки» стал заказанный Павловым памятник «Неизвестной собаке от благодарного человечества», который и ныне можно увидеть у здания Института экспериментальной медицины в Петербурге. Он был создан в 1935 году скульптором И. Ф. Беспаловым и стал первым подобным памятником в мире. Памятник венчает фигура сидящего пса, а верхнюю часть пьедестала окружают восемь голов собак разных пород, из пастей которых летом бьют струйки воды. Но особенно любопытны барельефы со сценами экспериментальной работы, где собаки выглядят не столько жертвами, сколько самоотверженными коллегами ученых. Все подписи под этими картинами составил сам Павлов. Вот некоторые из них:
«Разломав штукатурку и сделав из нее пористую подстилку, собака показала экспериментатору прием, благодаря которому истекающий из искусственного отверстия поджелудочный сок не разъедает брюхо».
«Собака, благодаря ее давнему расположению к человеку, ее догадливости, терпению и послушанию, служит даже с заметной радостью многие годы, а иногда и всю свою жизнь, экспериментатору».
«Пусть собака, помощник и друг человека с доисторических времен, приносится в жертву науке, но наше достоинство обязывает нас, чтобы это происходило непременно и всегда без ненужного мучительства».
Человек может иметь самое смутное представление о кинологии, но словосочетание «собака Павлова» слышал каждый. Конечно, речь идет не о конкретном псе, а о тысячи собак, отдавших свои жизни на благо человечества. Говорить о гуманизме и этической стороне вопроса можно бесконечно. Однако факт остается фактом: научная исследовательская деятельность академика Павлова по сей день служит фундаментом, на который опираются тысячи врачей. Благодаря жестоким и вызывающим негодование опытам Павлова с собаками, спасены миллионы жизней. Многие сегодняшние методики лечения основаны на данных, полученных Иваном Петровичем.
Сам Павлов, несмотря на сложившееся мнение о его деятельности, животных любил, а собаками восхищался, называя их совершенными созданиями. Он часто писал, что глубоко скорбит о каждой жизни, которую пришлось отнять в ходе экспериментов. Всегда старался максимально облегчить страдания животных, и прибегал к усыплению только в случаях, когда проведенные манипуляции не отставляли собаке шансов на нормальное существование без боли. Сегодня выражение «собака Павлова» часто упоминают в контексте садизма, издевательств и жестокости. Но современники Ивана Петровича, напротив, недоумевали, зачем академик тратит столько душевных и физических сил, выхаживая лабораторных животных: «Этот все равно умрет черед год максимум, усыпить бы. Так нет, он его кормить собирается задарма».
Финансирования практически не было. Скудные пожертвования не окупали расходов: лаборатории крошечные, оборудование кустарное, плата работникам – из жалования Павлова. Но собаки редко в чем-либо нуждались: создатель науки о ВНД на собственные средства строил вольеры и закупал еду.
Интересно, что нервная система пленила Ивана Петровича своей недостижимой сложностью не сразу: первые десять лет опытов были направлены на изучение пищеварительного тракта. Реакция собаки Павлова, которая послужила толчком к началу работы по изучению ВНД, была открыта случайно: академик заметил, что у животных начинает выделяться слюна еще до того, как они получат пищу. Собаки реагировали подобным образом на грохот посуды и человека, в чьи обязанности входило кормление: при звуке его голоса запускались механизмы, ответственные за выработку желудочного сока и подготовки организма к приему пищи.
Зная о том, что животное не способно мечтать и представлять себе будущее, рефлекс собак Павлова крайне заинтересовал. Он провел ряд экспериментов, в ходе которых доказал, что все рефлексы животных делятся на условные и безусловные. К безусловным рефлексам Павлов отнес врожденные рефлексы, не требующие наличия опыта, наследуемые: сосательный, глотательный и т.д. Кроме того, опыты Павлова с собакой помогли понять, в каком отделе мозга возникает сигнал о запуске того или иного рефлекса, что дало толчок развитию нейрохирургии и другим областям медицины.
К условным рефлексам Павлов отнес те реакции, которые организм вырабатывает в связи с изменениями окружающей среды, полученным знаниям и т.п. И если безусловные рефлексы у здорового человека «вечны» и «нестираемы», то условные могут быть потеряны «за ненадобностью», если ситуация, на которую выработан рефлекс, не повторяется. Самый известный опыт в этом направлении сегодня называют условным рефлексом собаки Павлова: та самая лампочка, в момент включения которой у животных начинала выделяться слюна.
В наши дни опыт кажется невероятно простым: лампочка загорается – собака получает лакомство – выделяется слюна. Повторяем несколько раз, исключаем лакомство. Эффект достигнут: выработан условный рефлекс на свет лампочки (выделение слюны), который запускается даже при отсутствии пищевого поощрения. Сегодня реакция собаки Павлова понятна любому опытному владельцу собак, однако такая прозрачность психологии этих животных появилась именно после экспериментов Ивана Петровича. Мы используем эффект собаки Павлова ежедневно, когда просим любимца сесть, подойти или принести игрушку. Эффект собаки Павлова в быту – это банальная дрессура: сидеть – собака села и получила поощрение. Через несколько занятий у питомца вырабатывается условный рефлекс на голосовую команду, и пищевое поощрение теперь не требуется или требуется лишь иногда, как напоминание (команда – та же лампочка). Владелец, который понимает, как на практике использовать рефлекс собаки Павлова, никогда не испытывает сложностей с воспитанием питомца: не нарушай связи, давай лакомство в момент выполнения команды и не секундой позже, и любой урок будет усвоен в минимально короткий срок. И, конечно, нельзя забывать о том, что условные рефлексы постепенно «удаляются» из памяти, а потому необходимо повторение (тренировки на прогулке и т.д.).
Через пару десятков лет после смерти первого российского нобелевского лауреата никто и не вспомнит, как звали собак Павлова, и сколько их было. Но методики дрессировки по сей день основываются на условных и безусловных рефлексах, открытых и изученных Иваном Петровичев. Невозможно дать собаке лакомство в момент выполнения команды? Выработаем другой рефлекс: лакомство – щелчок. Теперь собака вместо лакомства реагирует на щелчок кликера – проблема дистанционного управления решена. Что-то не заладилось? Вспомним про другое открытие Павлова – типах ВНД (сангвиники, холерики, флегматики и меланхолики). Учтя особенности того или иного типа нервной системы, легко подобрать ключик к самому «необучаемому» питомцу.
Но, конечно, собаки Павлова страдали не во имя кинологии. Иван Петрович изучал нервную систему ради людей, которые и сегодня, благодаря его открытиям, восстанавливаются после тяжелейших травм, живут с серьезными расстройствами ЦНС, борются с психическими недугами. На основе открытий великого ученого разработаны сотни методов терапии самых различных недугов, от соматических нарушений до опухолей мозга.
Иван Петрович был поистине великим человеком, гением хирургии, самоотверженным ученым и неутомимым экспериментатором. В память о нем и о животных, послуживших человечеству, названо более полусотни объектов только на территории России и стран бывшего СССР: памятник собаке Павлова в Санкт-Петербурге, Рязани, Армавире, Киеве, улицы в Волгограде, Омске, Рязани, Туле и других городах, шесть институтов – перечислять можно очень долго. Лабораторных животных жаль, очень. Но страдали они не напрасно. Сегодня существуют разработки, которые в скором будущем позволят отказаться от опытов над животными. В эпоху Павлова других способов найти метод лечения того или иного недуга просто не было.
Экспериментальная работа по изучению механизмов образования условных рефлексов проводилась в лаборатории И.П. Павлова в Колтушах, вблизи Санкт-Петербурга. Для того чтобы избавиться от влияния многочисленных случайных раздражителей, мешающих выработке условного рефлекса, работу с собаками проводили в изолированных звуконепроницаемых камерах, в так называемой «Башне молчания». Экспериментатор находился вне камеры и наблюдал за собакой через небольшое отверстие со специальной системой стекол, не дающей возможности животному видеть экспериментатора. Кроме того, собаку фиксировали в специальном станке, ограничивающем возможность ее лишних движений.
До начала работы собаке делали операцию, при которой один из протоков слюнных желез выводился на щеку. После этой операции часть слюны попадала не в полость рта, а через фистулу выводилась наружу, что позволяло фиксировать начало слюноотделения, количество и качество выделившейся слюны. В камере находился ряд приборов, при помощи которых можно было подавать собаке различные сигналы: звуковые (звонки, удары метронома, треск трещотки и т.д.), световые (вспышки лампочки, проекция разных фигур на экране и т.д.). На кожу собаки могли при помощи специальных аппаратов подаваться прикосновения разной частоты, различные температурные раздражения и т.д. Автоматически собаке подавалась кормушка с подкормкой, обычно в виде мясо-сухарного порошка.
Классический «павловский» эксперимент по выработке условных рефлексов проводился следующим образом. Собаке, находящейся в камере и в станке, автоматически подавалась пища (безусловный раздражитель), затем появлению пищи начинал предшествовать «условный раздражитель», или «условный сигнал», в виде звонка, вспышки лампочки или звука метронома. Реакция собаки на безусловный раздражитель в виде пищи сопровождается безусловно-рефлекторным отделением слюны. Предъявление безусловного стимула вслед за условным в процессе эксперимента, называется «подкреплением». Если при выработке условного рефлекса применяется подкрепление, соответствующее имеющейся у животного мотивации (например, пищевое подкрепление у голодного животного), то оно называется «положительным». Возможна выработка условного рефлекса и с применением «отрицательного подкрепления» (наказания), то есть такого воздействия, которого животное стремится избегать. В эксперименте в качестве отрицательного подкрепления чаще всего используют удары электрического тока, заставляющие животное перебегать в безопасное отделение камеры или вызывающие у него безусловно-рефлекторное отдергивание конечности. Примером отрицательного подкрепления может быть действие воздушной струи, направленной на роговицу глаза, вызывающей мигательный рефлекс.
Открытия Павлова. Павлову удалось показать, как возникает условный рефлекс в ответ на разнообразные сигналы и разные типы и условия подкрепления. Кроме того, он обнаружил, что в том случае, когда условный сигнал многократно предъявляется без подкрепления, происходит затухание рефлекса. При этом реакция ослабевает, часто становится нерегулярной, и в конце концов условный сигнал перестает действовать. Павлов показал также наличие поведенческих реакций, связанных с условно-рефлекторными реакциями. Например, после того, как была выработана условно-рефлекторная реакция слюноотделения на звук звонка определенной высоты, ее удавалось вызвать и звонком с другой высотой звука; в еще одном эксперименте слюноотделение вызывалось почесыванием не только определенного места на лапе, но и соседних участков. В каждом случае степень реакции на новый стимул зависела от того, насколько он был сходен с изначальным стимулом. Звонок, незначительно отличающийся по высоте, или почесывание места, близкого от первоначального, приводили к почти такому же слюноотделению, что и исходные сигналы; сильно отличающийся по высоте звонок или почесывание отдаленного участка вызывали отделение меньшего количества слюны. Как выяснилось, такой эффект, названный генерализацией, можно нейтрализовать, если подкреплять только изначальный сигнал, прекратив подкрепление остальных. В этом случае у животного развивается способность к различению: реакция в полной мере проявляется лишь на первоначальный условный сигнал, а на все другие бывает незначительной или вовсе отсутствует. Используя данную методику, Павлов получил возможность определять, каковы те минимальные изменения стимула, которые способна различить собака.
На основе своих опытов Павлов разработал несколько теорий работы коры головного мозга, в частности теорию возбуждения и торможения -- состояний коры, характеризующихся повышенной и пониженной активностью. Он предположил, что торможение, разливаясь по коре, является причиной такого феномена, как затухание условного рефлекса. Павлов считал, что сон -- это состояние, при котором торможение полностью захватывает кору головного мозга. Более поздние работы в области неврологии и психофизиологии показали, что работа коры намного сложнее, чем он предполагал.
Современные представления. Павлов применял термин «условный рефлекс» к любым индивидуально приобретенным типам поведения. Понятие о сигнальном раздражителе, однако, не объясняет все виды научения. Термин «условный рефлекс» используется теперь в более узком значении, применительно к ситуациям, аналогичным исходным экспериментам Павлова, например к работе вегетативной нервной системы, управляющей деятельностью желез и гладкой мускулатуры. Признается также, что условные рефлексы широко представлены в эмоциональном поведении. Хорошо изучены условные рефлексы человека, возникающие на основе мигательного рефлекса, слюноотделения, потоотделения, сужения и расширения зрачков, сокращения и расслабления гладких мышц стенок кровеносных сосудов. Тем не менее существует значительная область приобретенного поведения, формирующегося на основе иных механизмов. Так, оказалось, что в отличие от условного рефлекса, при котором появлению реакции на условный сигнал всегда предшествует его подкрепление, у животного может сформироваться реакция, которая в прошлом подкреплялась после ее проявления (этот механизм получил название оперантного обусловливания).
