ФИЗИОЛОГИЯ, КАК НАУКА.
Физиология дословно – это учение о природе.
Физиология – это наука, изучающая процессы жизнедеятельности организма, составляющих его физиологических систем, отдельных органов, тканей, клеток и субклеточных структур, механизмы регуляции этих процессов, а так же действие факторов внешней среды на динамику жизненных процессов.
Первоначально представление о функциях организма складывались на основе работ ученых Древней Греции и Рима: Аристотеля, Гиппократа, Галена и других, а так же ученых Китая и Индии.
Физиология стала самостоятельной наукой в XVII веке, когда наряду с методами наблюдения за деятельностью организма началась разработка экспериментальных методов исследования. Этому способствовали работы Гарвея, изучающего механизмы кровообращения; Декарта, описывающего рефлекторный механизм.
В XIX-XX веках физиология интенсивно развивается. Так, исследования возбудимости тканей провели К. Бернард, Лапик. Значительный вклад внесли ученые: Людвиг, Дюбуа-Реймон, Гельмгольц, Пфлюгер, Бэлл, Пенгли, Ходжкин и отечественные ученые Овсяников, Ниславский, Цион, Пашутин, Введенский.
Отцом русской физиологи называют Ивана Михайловича Сеченова. Выдающееся значение имели его труды по изучению функций нервной системы (центральное или сеченовское торможение), дыхания, процессов утомления и другое. В своей работе «Рефлексы головного мозга» (1863г) он развил идею о рефлекторной природе процессов, происходящих в мозге, включая процессы мышления. Сеченов доказал детерминированность психики внешними условиями, т.е. ее зависимость от внешних факторов.
Экспериментальное обоснование положений Сеченова осуществил его ученик Иван Петрович Павлов. Он расширил и развил рефлекторную теорию, исследовал функции органов пищеварения, механизмы регуляции пищеварения, кровообращения, разработал новые подходы в проведении физиологического опыта «методы хронического опыта». За работы по пищеварению в 1904 году ему была присуждена Нобелевская премия. Павлов изучал основные процессы, протекающие в коре больших полушарий. Используя разработанный им метод условных рефлексов, он заложил основы науки о высшей нервной деятельности. В 1935 году на всемирном конгрессе физиологов И. П. Павлов был назван патриархом физиологов мира.
Опыты на животных дают много сведений для понимания функционирования организма. Однако, физиологические процессы, протекающие в организме человека, имеют значительные отличия. Поэтому в общей физиологии выделяют специальную науку – физиологию человека. Предметом физиологии человека является здоровый человеческий организм.
Основные задачи:
Исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем органов, организма в целом.
Изучение механизмов регуляции функций органов и систем органов.
Выявление реакций организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды, а так же исследование механизмов возникающих реакций.
Эксперимент и его роль.
Физиология – наука экспериментальная и ее основным методом является эксперимент.
Острый опыт или вивисекция («живосечение»). В его процессе под наркозом производят хирургическое вмешательство и исследуют функцию открытого или закрытого органа. После опыта выживания животного не добиваются. Длительность таких опытов – от нескольких минут до нескольких часов. Например, разрушение мозжечка у лягушки. Недостатками острого опыта являются малая продолжительность опыта, побочное влияние наркоза, кровопотери и последующая гибель животного.
Хронический опыт осуществляется путем проведения на подготовительном этапе оперативного вмешательства для доступа к органу, а после заживления приступают к исследованию. Например, наложение фистулы слюнного протока у собаки. Эти опыты имеют продолжительность до нескольких лет.
Иногда выделяют подострый опыт. Его длительность – недели, месяцы.
Эксперименты на человеке коренным образом отличаются от классических.
Большинство исследований проводят неинвазивным путем (ЭКГ, ЭЭГ).
Исследования, не наносящие вред здоровью испытуемого.
Клинические эксперименты – изучение функций органов и систем при их поражении или патологии в центрах их регуляции.
Регистрация физиологических функций проводится различными методами: простые наблюдения и графическая регистрация.
В 1847 году Людвиг предложил кимограф и ртутный манометр для регистрации кровяного давления. Это позволило свести к минимуму опытные ошибки и облегчить анализ полученных данных. Изобретение струнного гальванометра позволило зарегистрировать ЭКГ.
В настоящее время в физиологии большое значение имеет регистрация биоэлектрической активности тканей и органов и микроэлектронный метод. Механическую активность органов регистрируют с помощью механо-электрических преобразователей. Структуру и функцию внутренних органов изучают с помощью ультразвуковых волн, ядерно-магнитного резонанса, компьютерной томографии.
Все данные, полученные с помощью этих методик, поступают на электрические пишущие устройства и регистрируются на бумаге, фотопленке, в памяти компьютера и в дальнейшем анализируются.
studfiles.net
Физиология возникла в глубокой древности из потребностей медицины, так как для предупреждения болезней и лечения людей необходимо было знать строение организма и функции органов. Поэтому анатомию и физиологию изучали врачи древней Греции и Рима. Физиологические познания древних ученых основывались главным образом на догадках, вивисекции производились очень редко и поэтому многие заключения о функциях тела были неточными или ошибочными.
Немногочисленные физиологические факты, полученные учеными древнего мира, намеренно замалчивались до XIV-XV вв. во времена феодализма, а идеалистические умозрительные предположения древних о существовании души, не зависимой от тела, были канонизированы во всех религиозных верованиях и утверждались как непреложные истины. В средние века религиозные догмы насаждались насильственно, а научные знания жестоко искоренялись. Католическая церковь запрещала вскрывать трупы, без чего невозможны точные знания строения организма. В средние века религия привела к застою экспериментальную науку и нанесла огромный вред ее развитию.
Возрождение анатомии и физиологии началось с крушением феодального общества. А. Везалий (1514-1564) был не только основателем современной анатомии человека, но и проводил вивисекции на собаках, позволившие установить важные факты. М. Сервет (1509 или 1511-1553) подробно изучил малый круг кровообращения, изменение крови в легких и предположил существование в них капилляров. За свои смелые научные воззрения, направленные против религии, М. Сервет был сожжен церковниками.
Анатом Фабриций (1537-1619) обнаружил клапаны в венах.
Английский врач Уильям Гарвей (1578-1657) открыл большой круг кровообращения в своих опытах на животных и путем наблюдений на людях. Он строил свои выводы на результатах вивисекции животных, поэтому его научный труд является физиологическим и считается началом современной экспериментальной физиологии.
В первой половине XVII в. естествоиспытатель и философ Рене Декарт (1596-1650), проводя вивисекции на животных и наблюдения на людях, изучал роль сердца и пищеварение. Главное его открытие в физиологии — схема безусловного рефлекса на основе изучения акта мигания при прикосновении к роговице.
Идея Декарта о рефлексе получила дальнейшее развитие и трудах чешского ученого И. Прохаски (1749-1820).
Важный вклад в физиологию внес итальянский физиолог и физик Л. Гальвани (1737-1798) — один из основателей теории электричества. Он открыл возникновение электрического тока и нервах и мышцах лягушки при одновременном соприкосновении их с двумя разнородными металлами (железом и медью), что вызывало сокращение мышц, а затем доказал существование электричества в нервах. Итальянский физик и физиолог А. Вольта (1745-1827) разъяснил, что при одновременном соприкосновении нервов и мышц с двумя разнородными металлами действует внешний электрический ток, а не собственное электричество. Он показал, что электрический ток возбуждает органы чувств, нервы и мышцы. Таким образом, Гальвани и Вольта стали основателями электрофизиологии, получившей дальнейшее развитие в трудах немецкого физиолога Дюбуа-Реймона (1818-1896) и др.
Большое значение для физиологии имели биохимические исследования пищеварительных ферментов и роли ферментов в синтезе белков, проведенные А. Я. Данилевским (1838-1923).
Прогресс физиологии в XIX в. был основан на успехах физики и химии, приложенных к исследованию функций организма и его химического состава и сочетавшихся с вивисекцией. Это направление получило большое развитие.
Ч. Белл (1774-1842) и Ф. Мажанди (1783-1855) доказали, что центростремительные (чувствительные) и центробежные нервные волокна существуют раздельно. Ч. Белл обнаружил чувствительность мышц и утверждал о существовании нервного, рефлекторного кольца между мозгом и скелетной мышцей.
Ф. Мажанди доказал влияние нервной системы на регуляцию обмена веществ в органах и тканях — трофическую функцию нервной системы. Ученик Мажанди Клод Бернар (1813-1878) сделал много важных физиологических открытий: им показано пищеварительное значение слюны и поджелудочного сока, обнаружены синтез углеводов в печени и роль ее в поддержании уровня сахара в крови, роль нервной системы в углеводном обмене и в регуляции просвета кровеносных сосудов, открыты функции многих нервов, изучены давление крови, газы крови, электрические токи нервов и мышц и многие другие вопросы.
К. Бернар считал, что большинство важнейших функций организма регулируется нервной системой.
Значительный вклад в физиологию внесли в прошлом веке также И. Мюллер (1801-1858) и его школа. Ему принадлежат многочисленные исследования по анатомии, сравнительной анатомии, гистологии, эмбриологии, по физиологии органов чувств, голосового аппарата и рефлексам. Его ученик Г. Гельмгольц (1821-1894) сделал важные открытия в области физики, физиологии зрения и слуха, нервной и мышечной систем.
Для развития современной физиологии большое значение имеют исследования о природе нервного процесса (А. Ходжкин, А. Хаксли и др.), о закономерностях функционирования нервной системы (Ч. Шеррингтон, Р. Магнус, Д. Экклс и др.) и органов чувств (Р. Гранит), об активных веществах, участвующих в передаче нервного процесса (Г. Дейл, Д. Нахмансон, М. Бакк и др.), о функциях мозгового ствола (Г. Мэгун, Г. Моруцци и др.), головного мозга (Ю. Конорский), сердечнососудистой системы (В. Старлинг, К. Уиггерс, К. Гейманс и др.), о пищеварении (И. М. Бэйлисс, А. Айви и др.), деятельности ночек (А. Кешни, A. Ричардс и др.).
В России физиология зародилась в XVIII в. Физиологические эксперименты производили B. Ф. Зуев (1754-1794), А. М. Филомафитский (1807-1849) и др. Первый отечественный учебник физиологии написал Д. М. Велланский (1773-1847). Вначале изучались физиология дыхания, крови и кровообращения, движения, а затем основным направлением стало исследование функций разных отделов нервной системы (Д. Н. Орловский, 1821 — 1856; А. А. Соколовский, 1822—1891 и др.).
Основателем отечественной школы физиологии был И. М. Сеченов (1829-1905). В 1862 г. он открыл торможение в нервных центрах, а в 1868 г. — суммацию возбуждения в них. Он один из первых проводил электрофизиологические исследования нервной системы. В труде И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» излагается основная идея рефлекторной теории.
Рефлекторная теория И. М. Сеченова получила развитие в трудах И. П. Павлова (1849-1936), а также его непосредственных учеников — Н. Е. Введенского (1852-1922), А. Ф. Самойлова (1867-1930) и др.
Выдающиеся открытия в физиологии нервной системы сделали учителя И. П. Павлова, И. Ф. Цион (1842-1912) и Ф. В. Овсянников (1827-1906).
И. Ф. Цион совместно с К. Людвигом открыл центростремительный нерв, вызывающий замедление работы сердца и расширение кровеносных сосудов. Он обнаружил нервы, ускоряющие работу сердца; сосудосуживающее действие чревного нерва; окончательно доказал, что симпатические нервные волокна выходят из спинного мозга по передним корешкам, и впервые указал на взаимосвязь возбуждения и торможения в нервной системе. Он сформулировал гипотезу о торможении как интерференции двух сталкивающихся волн возбуждения.
Ф. В. Овсянников исследовал регуляцию кровообращения центральной нервной системой.
Первые работы И. П. Павлова также были посвящены регуляции нервной системой работы сердца и кровообращения и изучению трофической функции нервной системы, а затем И. П. Павлов и его ученики впервые детально изучили роль нервной системы в работе пищеварительных желез. Развивая идею И. М. Сеченова о рефлексах головного мозга, И. П. Павлов открыл условные рефлексы. Школа И. П. Павлова вскрыла основные физиологические закономерности работы головного мозга как органа, обеспечивающего соответствие функций организма изменяющимся условиям его существования.
И. П. Павлов исходил из ведущей роли нервной системы во взаимодействии целостного животного организма с внешней средой и в регуляции деятельности всех сто органов. Он экспериментально развил принцип нервизма, состоящий в исследовании влияния нервной системы на все функции организма. Школа И. П. Павлова занимает ведущее место в отечественной физиологии.
Н. Е. Введенский создал теорию единства возбуждения и торможения, их взаимных переходов, провел важные электрофизиологические работы по изучению функций нервов и мышц. Его ученик А. А. Ухтомский (1875-1942) обосновал принцип работы нервных центров — теорию доминанты, которая является дальнейшим развитием концепций И. П. Павлова и Н. Е. Введенского о взаимоотношениях нервных центров, а также создал представление об усвоении нервной системой ритма раздражений. А. Ф. Самойлов (1867—1930) сделал большой вклад в электрофизиологию и успешно развивал теорию о химических передатчиках нервного процесса.
В исследовании функций животных организмов И. М. Сеченов и И. П. Павлов и их ученики руководствовались идеями Ч. Дарвина. Для отечественной физиологии характерно исследование функции в эволюции, в их фило- и онтогенетическом развитии. Ученик И. П. Павлова Л. А. Орбели (1882-1958) создал современную отечественную эволюционную физиологию, глубоко изучил роль вегетативной нервной системы в деятельности головного мозга, органов чувств и скелетной мускулатуры.
В. М. Бехтерев (1857-1927) развил теорию условных рефлексов в патологии нервной системы людей и в психиатрии и глубоко изучил строение и функции нервной системы. Пользуясь методом условных (сочетательных) рефлексов на людях и животных и операциями на животных, он исследовал влияние внутренних органов на деятельность головного мозга и регуляцию работы внутренних органов головным мозгом.
В изучении влияния головного мозга на внутренние органы первые важные исследования принадлежат В. Я. Данилевскому (1852-1939). Он же один из первых изучил электрические явления в головном мозге.
Читайте так же статью «Физиологические открытия и развитие физиологических идей в новейшее время«.
www.polnaja-jenciklopedija.ru
Попытки познания сущности процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организма, делались уже в глубокой древности. Гиппократ (460—377 гг. до н.э.), которого считают отцом медицины, утверлодал, что жизнедеятельность организма и даже особенности психического склада личности являются результатом движения жидкостей — "соков тела" Преобладание разных видов жидкостей определяет особенности поведения человека и развитие болезней. Коррекцию дисбаланса этих жидкостей, изгнание болезни пытались осуществлять приемомразличных снадобий — лекарств, приготовленных извытяжекрастений и тканей животных.
Древняя восточная медицина выработала своеобразную философскую концепцию об источнике жизненной энергии ("ки" или "чи" - в Китае, "прана" — в Индии). Утверждалось, что от баланса и равномерности циркуляции этой энергии по энергетическим каналам (меридианам) зависит нормальное состояние организма или развитие болезни. Древней китайской медициной введено представление о наличии в организме двух противоположных начал — "инь" и "янь" которые взаимодействуют, взаимопроникают, и только при их балансе и одинаковом содержании организм может быть здоровым. На основе таких представлений была развита система лечения болезней путем иглоукалывания. Иглы вводились в узловые точки меридианов с целью открытия каналов для циркуляции энергии или, наоборот, их перекрытия и снижения избыточности потока.
В этих представлениях ярко виден системный подход к регуляции функций в организме. Был накоплен большой опыт точечных воздействий на тело человека путем иглоукалывания и нагревания. Фактически производились своеобразные воздействия на рефлексогенные зоны. Этот опыт в последние десятилетия активно изучается европейской физиологией и медициной и используется на практике. В современной медицине это направление называется рефлексотерапией.
Весьма интересны также знания, накопленные китайской народной медициной за многовековой период по пульсовой диагностике. Эта диагностика основывается на паль- паторном исследовании пульсации артериальных сосудов по всему телу.
Современная физиология и европейская медицина взяли лишь малую долю из богатого наследия восточной пульсовой диагностики. Несмотря на разработку ряда устройств для регистрации пульсаций кровеносных сосудов, не увенчались успехом попытки создания методов, обеспечивающих достаточную надежность выделения всего богатства информации, которую несет пульсация сосудов, и приемлемую валидность исследований.
Отличительной чертой европейской физиологии, которая в полный голос заявила о себе в XVII в. является доказательность. Общепризнанными становятся лишь те утверледения, которые можно подтвердить воспроизводимыми опытами и наблюдениями.
Считается, что физиология человека иживотных как наука возникла в 1628 г., когда была опубликована работа английского врача Вильяма Гарвея (1578—1657) "Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных" В. Гар- вей в экспериментах на животных исследовал кровообращение. Введение экспериментального метода создало предпосылки для успешного развития физиологии.
Это был период Возрождения (XVI—XVII вв.) после застоя средневековья с его многочисленными религиозными запретами. Важное значение имело развитие других наук: физики, химии, математики. Был изобретен микроскоп, подготовлена база для обнаружения клеточного строения тканей, открытия кровеносных капилляров. Французский философ и исследователь физиологических явлений Рене Декарт (1596—1650) выявил отражательную функцию мозга в обеспечении ответной реакции организма на воздействие раздражителя. Р. Декарт утверждал, что по жилам (нервным стволам) передается тонкий газ — "животный дух" В мозге осуществляется переключение этого газа на нервы, идущие к мышцам. Тогда мышцы "раздуваются" и происходит их движение. Р Декартом впервые была сформулирована идея рефлекторной (отражательной) роли мозга. Важным было то, что эта идея направляла исследователей по правильному пути в изучении роли нервной системы и регуляций в организме. Несколько позже чешский физиолог Иржи Прохаска (1749— 1820) ввел понятие рефлекса и конкретизировал роль нервных волокон и нервных центров в регуляции сокращений мышц. Им написан учебник по физиологии, переведенный на многие европейские языки.
Период первичного накопления знаний и разработки техники физиологического эксперимента продолжался в XVIII в. В это время получены ценные сведения по физиологии дыхания и обмена веществ (Д. Пристли, А. Лавуазье), кровообращения (Д. Бернулли, С. Хелс). М.В. Ломоносов разработал ряд положений трехкомпонентной теории цветового зрения. Возникло учение о "животном электричестве", пионером в разработке которого был Л. Гальвани (1737—1798). Опыты, которые проводил Л. Гальвани по исследованию биопотенциалов, послужили толчком для обнаружения физиком Вольта контактной разности потенциалов и получения источников постоянного тока, названных гальваническими. Тем самым была создана база для изучения влияния электрического тока на живые-ткани и разработки методов электрофизиологическихисследований.
XIX век ознаменовался увеличением интереса к физиологическимзнаниям, выделением физиологии вотдельную науку и созданиемфизиологических лабораторий в университетах ЗападнойЕвропы иРоссии (известные школы Москвы, Санкт-Петербурга,Казани, Киева, Одессы, Томска). Это время характеризуется преобладанием аналитической физиологии сиспользованиемвивисекции (острых опытов), исследованиемструктуры ифункции изолированных органов. Изучались также рефлекторные регуляции, осуществляемые спинным мозгом и стволом мозга.
Большое влияние на развитие физиологии, как и других наук, имели три великих открытия: закон сохранения и превращения энергии, первенство формулировки которого принадлежит М.В. Ломоносову; теория клеточного строения организма Т. Шванна и М.Я. Шлейдена; эволюционная теория развития растительного и животного мира на земле Ч. Дарвина (1859). Руководствуясь этими открытиями, достижениями физики и химии, плеяда ученых (В.В. Пашутин, АЛ. Лихачев, В. Мейер, Э. Пфлюгер, М. Рубнер) разрабатывали вопросы энергетического обеспечения жизненных процессов.
Значительный вклад в физиологическую науку внес Клод Бернар (1813—1878), изучавший регуляцию сосудистого тонуса и выдвинувший теорию о постоянстве состава внутренней среды как необходимом условии жизни.
Большая группа ученых (Э. Дюбуа-Реймон, Э. Пфлюгер, Г Гельмгольц) занималась электрофизиологией. Разработку рефлекторной теории вслед за И. Прохаской продолжали И. Мюллер, М. Галл, Ч. Белл и Ф. Мажанди. Было установлено, что дорсальные корешки спинного мозга обеспечивают проведение возбуждения в центростремительном направлении к спинному мозгу, а вентральные — в центробежном (закон Белла-Мажанди).
В изучении роли различных отделов и клеточных структур головного и спинного мозга выделяются ученые М. Флуранс, В. Кеннон, К- Гольджи, С. Рамон-Кахал, Лоренте де Но. Учение об установочных рефлексах, обеспечивающих распределение тонуса скелетных мышц, разработал Р. Магнус, о ретикулярной формации — американский ученый X. Мэгун й итальянец Дж. Моруцци.
На основе экспериментальных исследований англичанин Ч. Шеррингтон сформулировал ряд важных принципов координационной деятельности центральной нервной системы. Его работы в 1932 г. были удостоены Нобелевской премии.
Российские школы физиологов активно взаимодействовали с западноевропейскими. Такие ученые, какИ.М. Сеченов, И.Ф. Цион, Ф.В. Овсянников, сделали ряд выдающихся открытий в лаборатории К- Людвига (Вена), исследовавшего процессы кровообращения.
Первый российский учебник по физиологии был написан профессором Московского университета A.M. Филамофит- ским под названием "Физиология, изданная для руководства своих слушателей"A.M. Филамофитский изучал проблемы дыхания, переливания крови, наркоза.
С середины XIX и до конца XX в. российские ученые внесли существенный вклад в развитие физиологии. Так А.Т. Бабухин обнаружил возможность двустороннего проведения возбуждения по нервному волокну, Ф.В. Овсянников открыл сосудодви- гательный центр в продолговатом мозге, Н.А. Миславский обнаружил инспираторный и экспираторный отделы дыхательного центра, В.Ю. Чаговец сформулировал основные принципы ионной теории возбуждения, Л.С. Штерн создала учение о гематоэнцефалическом барьере, позже успешно развиваемое Г.Н. Кассилем. Выдающиеся экспериментальные и теоретические работы были выполнены Н.Е. Введенским; он открыл явление оптимума и пессимума, разработал учение о парабиозе и его фазах. Эти представления изложены в монографии "Возбуждение, торможение, наркоз" (1901). А.А. Ухтомский, продолжая разработку физиологии центральной нервной системы, создал учение о доминанте как основном принципе деятельности мозга.
Среди многих знаменитых российских физиологов выделяются И.М. Сеченов и И.П. Павлов. Эти ученые не только имели выдающиеся собственные экспериментальные и теоретические достижения, но и создали целые направления в науке и школы, воспитавшие многих талантливых исследователей.
Влияние И.М. Сеченова (1829—1905) на развитие физиологии в России столь велико, что его называют отцом русской физиологии. На начальном этапе научной деятельности
до Сеченову впервые удалось разработать метод извлече- я газов,транспортируемых кровью, и дать количественнуюоактеристикуэтого транспорта. Он занимался также иссле-* ваниемроли различных ионов ворганизме, процессов сум- мациивозбуждений в нервных центрах. Емупринадлежит важная роль в основании нового направления физиологии —физиологиитруда.
В 1862 г. И.М.Сеченов обнаружил явление "центральноготорможения"Этой работой впервые было показано наличие таких взаимодействий нервных центров, прикоторых активация одного из них ведет кподавлению возбуждения или снижению возбудимости других. Знаменательной стала работаИ.М.Сеченова "Рефлексы головного мозга", опубликованная в 1863 г. В ней впервые сделана попытка применить физиологическиезнания для объяснения проявлений психической деятельности. Стержневым моментом книги является утверждение, что все проявления психической деятельности "по способу происхождения суть рефлексы" Книга послужила толчком, направляющим внимание физиологов кисследованию функций и механизмов деятельности высших отделов головного мозга. Эти отделы в то время были наименее изучены и не существовало методических подходов к их исследованию, обладающих достаточной валидностью.
И.М. Сеченов создал школу, талантливые ученики которой продолжали развивать физиологическую науку, прежде всего в направлениях, связанных с деятельностью их учителя. Среди этих учеников Б.Ф. Вериго, И.Р. Тарханов, А.Ф. Самойлов, Н.Е. Введенский, П.А. Спиро, исследовавшие электрофизиологические проблемы и взаимодействия нервных центров; В.В. Пашутин, А.А. Лихачев, М.Н. Шатерников, Н.П. Крав- ков, изучавшие обменные процессы, теплопродукцию в организме, а также вопросы патологии и фармакологии.
Большое влияние на развитие физиологической науки как в России, так и в мире оказали работы И.П. Павлова (1849— 1936). В начале своей научной деятельности он обнаружил различия во влиянии раздражения отдельных симпатических нервных веточек на работу сердца. В частности, открыл симпатические волокна, активация которых приводит лишь к усилению сокращений сердца без изменения частоты и других показателей. Такое действие И.П. Павлов трактовал как свидетельство влияния нервных волокон на обмен веществ — тро-
studfiles.net
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
С незапамятных времен внимание человека привлекали проявления психической жизни. Откуда берутся мысли? Как понимать сознание, вмещающее весь мир и управляющее нашими поступками? Что такое память, хранящая все, что мы узнаем? Зачатки психической деятельности можно было видеть уже в целесообразном поведении животных, диктуемом обстановкой, в их способности приобретать жизненный опыт и руководствоваться им. Психика человека давно стала предметом специальной науки — психологии. Но только в нашем столетии в итоге трудного пути познания и преодоления многих препятствий возникла наука — физиология высшей нервной деятельности, которая изучает работу мозга как материального субстрата психических процессов.
В трудах ученых до второй половины XIX века высказывания о психике как результате деятельности мозга встречались редко.
Античная наука о Природе породила многочисленные попытки проникнуть в сущность мыслительной деятельности человека. Под влиянием повседневных наблюдений, под впечатлением, например, картин смерти, когда с последним вздохом от человека отлетает сознание и он превращается в бесчувственный, неподвижный труп, в умах древних мыслителей складывалось понятие психического (от греч. psichos — душа). Однако надо признать, что древние греки еще не вкладывали в него религиозно-мистического содержания, это произошло позднее, в эпоху Средневековья.
В IV в. до н.э. Платон и Аристотель оказывали глубокое влияние на философскую мысль человечества. В философии Аристотеля хотя и содержались некоторые постулаты идеализма (прежде всего постулат о том, что двигателем всех земных существ является высшая бестелесная форма), его учение имело некоторые черты биологического направления, другими словами, в нем доминировали материалистические тенденции. Аристотель учил, что душа состоит из трех частей. Растительная часть регулирует питание, рост, размножение. Животная часть ведает простой чувствительностью, подвижностью, эмоциями. Наконец, человеческая часть осуществляет мышление, т.е. умственную деятельность Душа, согласно Аристотелю, — это целесообразно работающая органическая система. «Если бы глаз был живым существом, душою его было бы зрение», — писал Аристотель. С Аристотелем связывают также первую попытку определить физиологический механизм ассоциаций. Он полагал, что душа обладает способностью посредством «общего чувствилища» восстанавливать в органах чувств следы прежних впечатлений, которые производились внешними объектами. С именем Аристотеля связано описание некоторых феноменов психики. Например, он описал последовательные образы, явления сенсорной адаптации, некоторые иллюзии восприятия и вместе с тем отвергал представление о том, что органом психики является мозг. Аристотель исходил из установленного факта, что поверхность мозга не обладает чувствительностью.
Римский врач К. Гален (II в. н. э.) высказал догадку, что душевная деятельность осуществляется головным мозгом и собственно является его функцией. Имеются сведения, что опыты ставились на живых людях (на гладиаторах и приговоренных к смерти преступниках), которым, например, механическим путем раздражали обнаженный мозг. Органами души Гален считал мозг, сердце и печень. Каждому из них приписывалась одна из психических функций, предложенных еще Платоном: печень — носитель вожделений, сердце — гнева, мозг — разума. Гален указывал, что в головном мозге есть центры глотания, жевания, мимики.
Другой выдающийся врач древности Гиппократ предложил теорию темпераментов человека, которая дошла до наших дней.
Глубокие изменения в Средние века произошли в анатомии и медицине. Был поколеблен, а затем низвергнут авторитет Галена. Появился трактат А. Везалия (1514 — 1564) «О строении человеческого тела» (1543). Одновременно появилась знаменитая книга Н. Коперника «Об обращении небесных сфер», которая произвела переворот не только в астрономии, но и в мировоззрении людей того времени.
У истоков материалистической мысли стоит Рене Декарт (1596 — 1650). Начиная с Декарта термины «тело» и «душа» наполняются новым содержанием. Во всех воззрениях до Декарта устройство организма мыслилось подобным механическим машинам и организующим началом считалась душа. Декарт выдвинул гипотезу, согласно которой есть две сущности. Тело является одной сущностью -протяженной субстанцией, тогда как душа является субстанцией, т.е. особой сущностью. Душа состоит из непротяженных явлений сознания, или «мыслей». К этой категории были отнесены не только разум, но и ощущения, чувства, представления — все, что осознается. Так возникло знаменитое высказывание Декарта: «cogito ergo sum» («Я мыслю, следовательно, я существую»).
Крупнейшим событием XVII в. было открытие рефлекторного принципа в поведении организмов. Понятие о рефлексе возникло в физике Декарта и было призвано завершить механистическую картину мира, включив в нее и поведение живых существ. Декарт полагал, что взаимодействие организма с внешней средой опосредовано «нервной машиной», состоящей из мозга как центра и нервных трубок, расходящихся от него радиусами. Такая конструкция очень напоминала систему кровообращения, открытую У. Гарвеем. Нервный импульс мыслился близким по составу и способу действия процессу перемещения крови по сосудам. Потоки этих частиц Декарт обозначил термином «животные духи», который часто употреблялся учеными того времени. Термин «рефлекс» в трудах Декарта отсутствовал, но основные контуры этого понятия были четко намечены. Рефлекторную реакцию Р. Декарт представлял так: «Если, например, огонь приближается к ноге, то мельчайшие частицы этого огня, движущиеся, как вам известно, с большой скоростью, обладают способностью привести в движение то место кожи, к которому они прикасаются. Нажимая этим самым на нежное волокно, прикрепленное к этому месту кожи, они в тот же момент открывают поры (мозга), у которых заканчивается это волоконце, так же, как мы дергаем за веревку, чтобы зазвонил колокольчик на другом ее конце. Когда эти поры открыты, то животные духи из углубления входят в трубку и переносятся ею частично к мускулам, отдергивающим ногу от огня, частично к тем мускулам, которые заставляют голову повернуть к огню и глаза смотреть на огонь, и, наконец, к тем, которые служат для того, чтобы протянуть руки и согнуть все тело для его предохранения» (цит. по П.К.Анохину, 1945).
XVIII столетие ознаменовалось тем, что понятие рефлекса, которое строилось на принципах физики, получило в трудах чешского физиолога И. Прохазки (1749 — 1820) биологическое основание. Он ввел термин «рефлекс» и развивал представления о рефлексах как механизме приспособления организма к условиям жизни.
Материалистические идеи стали чрезвычайно быстро распространяться по Европе и прежде всего во Франции. Это был канун Великой французской революции. Очень интересна фигура французского врача Ж.О. де Ламетри (1709 — 1751). Он писал, что душа действительно существует, но ее невозможно отделить от тела. Если тело — машина, то и человек в целом со всеми его душевными способностями всего лишь чувствующая, мыслящая и стремящаяся к наслаждениям машина.
Представление о различных уровнях интеграции органов «человеческой машины» развил П.Ж. Кабанис (1757 — 1808). Он был непосредственным участником французской революции. Именно ему Конвент поручил выяснить, не причиняет ли нож гильотины физические страдания человеку, которому отсекают голову. Ответ Кабаниса был отрицательным. Он заключил, что движения обезглавленного тела носят чисто рефлекторный характер, а сознательные ощущения после отсечения головы невозможны. По странному стечению обстоятельств, И.П. Павлов также интересовался этой проблемой. Вывод Кабаниса был основан на представлении о трех уровнях поведения: рефлекторном, полусознательном и сознательном. Преемственность между ними, по его мнению, выражалась в том, что низшие центры при отпадении «высших способны к самостоятельной активности».
Со времен Р. Декарта, которому мы обязаны открытием рефлекторного механизма простых двигательных актов, установился традиционный подход к изучению организма: соматические и вегетативные процессы причинно обусловлены и имеют рефлекторную природу. Психика — душевная жизнь со всеми ее сложными явлениями нечто непознаваемое, имеет иную, особую природу и изучению с помощью естественнонаучных методов не подлежит. Такой дуалистический подход к проблеме физиологического и психического продержался в науке до середины XIX века и препятствовал изучению психических явлений физиологами. Естественно, что не существовало и физиологических методик, с помощью которых можно было бы изучать психические функции.
Открытия в области анатомии спинного мозга, сделанные в XIX в., еще больше укрепляют учение о рефлексах. Английский невролог Ч. Белл (1774 — 1842) установил различие в функции задних и передних корешков спинного мозга. Благодаря этому открытию достаточно умозрительное представление о рефлексе превратилось в естественнонаучный факт. Независимо от Белла к такому же выводу пришел французский физиолог Ф. Мажанди (1783 — 1855). Переход импульсов с задних корешков на передние корешки спинного мозга получил название закона Белла — Мажанди. Таким образом, идея рефлекса впервые получила бесспорное анатомическое подтверждение.
Другим важным направлением в европейской науке была физиология органов чувств. Немецкий ученый И. Мюллер (середина XIX столетия) провозгласил принцип «специфической энергии органов чувств». Согласно этому принципу, каждый из органов чувств воспринимает только специфическую для него энергию. Даже если орган чувств (глаз, ухо и др.) возбудить не свойственным ему видом энергии, например вместо световой энергии нанести по глазу механический удар, все равно в нашем мозгу возникнет световое ощущение, так называемый фосфен.
«Вульгарные материалисты». В середине XIX века стали интенсивно развиваться физика и химия, и на этой основе некоторые исследователи пытались объяснить и психические процессы. Известную роль в развитии проблемы «мозг — психика» сыграла группа ученых, которых называли «вульгарными материалистами». В группу входили зоолог К. Фогт, физиолог Я. Молешотти, Л. Бюхнер, естествоиспытатель и философ. Каждый из них стремился найти материалистическое толкование таких процессов как мышление, воля, сознание.
В работе «Физиологические письма» К. Фогт писал: «Мозг выделяет мысль, как печень желчь». Позже в это высказывание, подвергшееся нападкам ученых, была внесена поправка: «Имеется в виду лишь то, что мозг также необходим для мышления, как печень для желчеобразования».
Я. Молешотти писал статьи, в которых пытался доказать, что вещества, из которых складывается пищевой рацион человека, не безразличны для процессов в мозге, формирующих личность. «Мясная пища развивает технические и математические способности, а фруктово-овощная — приводит к развитию способности к литературному и поэтическому творчеству».
Ближе других к материалистической позиции в отношении проблемы «мозг и психика» подошел Людвиг Бюхнер — выдающийся для своего времени естествоиспытатель и философ. В частности, он опровергал представление о божественной целесообразности в построении организма и его деятельности (телеология), а также представление о мистической жизненной силе, отметающей живое от неживого.
«Вульгарные материалисты» и их сторонники и последователи заметно повлияли на направленность мышления физиологов.
К 60-м годам XIX века материалистическая оценка процессов, протекающих в мозге, стала основой мировоззрения многих исследователей. К этому времени относится начало работ молодого И.М. Сеченова в области физиологии центральной нервной системы. В 1863 году в России вышла небольшая по объему работа И.М. Сеченова «Попытка подвести физиологические основы под психическую деятельность», позже названная «Рефлексы головного мозга». В этой книге впервые утверждалось, что в основе психических процессов лежит рефлекторный принцип деятельности.
Сеченов приводил убедительные доказательства рефлекторной природы психической деятельности, указывая, что ни одно впечатление, ни одна мысль не возникают сами по себе, что поводом является действие какой-либо причины: физиологического раздражителя. Он писал, что самые разнообразные переживания, чувства, мысли в конечном итоге ведут, как правило, к каким-то ответным действиям. «Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к Родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактом является мышечное движение». Сеченов не оставил без объяснения и те случаи, когда человек, подумав о чем-либо, не предпринимает соответствующего действия. Понять такие случаи работы мозга помог факт описанного «сеченовского торможения», которое может задержать осуществление исполнительного звена рефлекса. Такой рефлекс «с задержанным концом» является основой мысли, не приведенной в действие.
«Рефлексы головного мозга» привлекли к Сеченову горячие симпатии передовых людей и вызвали гонения со стороны царских властей. Книга была арестована, а автор привлечен к суду. Обвинительный акт гласил: «Эта материалистическая теория, разрушая моральные устои общества в земной жизни, уничтожает и религиозный догмат жизни будущей; она не согласна ни с христианским, ни с уголовно-юридическим воззрением и ведет положительно к развращению нравов».
В ожидании суда Сеченов говорил друзьям: «Не буду я брать адвокатов, а возьму с собой лягушку и покажу судьям мои опыты: пусть прокурор их опровергает». Однако протест широких общественных кругов предотвратил судебную расправу над ученым.
Психика детерминирована внешней средой и факторами этой среды. Поведение человека — это психические, соматические и вегетативные компоненты. В целом человек представляет собой психофизиологическое единство. Так благодаря работам И.М. Сеченова был впервые введен новый методический подход к изучению природы человека: психофизиологический монизм, заменивший господствовавший длительное время дуализм. Из этого вытекало, что мозг и мышление наряду с психологами должны изучать физиологи, используя при этом свои методы.
Однако до начала XX столетия еще не существовало методик, с помощью которых можно было бы исследовать механизмы процессов, протекающих в мозге.
В России становление и развитие исследований высшей нервной Деятельности связано с именем Ивана Петровича Павлова. Он не был прямым учеником И. М. Сеченова.
Научная деятельность И.П. Павлова. Начало XX века привело к коренному повороту в сторону экспериментального изучения физиологических основ психики. Центром этих работ стали лаборатории, руководимые И.П. Павловым.
Исследование И.П. Павловым физиологии условных рефлексов было подготовлено всей предшествующей его научной деятельностью. Новые приемы физиологического эксперимента, разработанные И.П. Павловым при исследовании кровообращения, получили дальнейшее развитие в изучении системы пищеварения. Павлов выполнил классические исследования деятельности пищеварительных желез в условиях хронического эксперимента, за которые был удостоен в 1904 г. Нобелевской премии. До этих работ физиологи считали, что выделение желудочного сока происходит в результате соприкосновения пищи со стенками желудка, т.е. без участия нервной системы. Доказательство нервного влияния на отделение желудочного сока было получено И.П. Павловым в опыте с «мнимым кормлением». Собака с перерезанным пищеводом и фистулой желудка нормально ест. Однако пища вываливается обратно в миску, не попадая в желудок, тем не менее в пустом желудке железы выделяют пищеварительный сок. Каким образом пища, не находящаяся в желудке, заставляет работать его пищеварительные железы? При перерезке блуждающего нерва сокоотделение прекращается — это и есть ответ на заданный вопрос.
Условными рефлексами И.П. Павлов называл реакции животных на сигналы, под которыми подразумевались воздействия, предшествующие данному безусловному раздражителю, например, свет, предшествуя даче пищи, начинал сам по себе вызывать слюноотделение. Звук, предшествуя раздражению током конечности у собаки после ряда повторений, сам по себе начинал вызывать сгибание конечностей — оборонительную реакцию и т. д. Возникла специфическая терминология: условный раздражитель — это сигнал, т. е. какой-либо фактор, избранный экспериментатором и включаемый до предъявления безусловного раздражителя — подкрепления. Например, сигнал — свет, подкрепление — пища, реакция — слюноотделение. Опыт, в котором используют сигнал и подкрепление, был назван сочетанием. Оказалось, что после ряда сочетаний образуется условный рефлекс, т. е. реакция на сигнал даже без сопровождения его подкрепления.
В результате проведенных исследований И.П. Павлов пришел к выводу: высшая (психическая) деятельность головного мозга заключается в образовании временных связей между нервными центрами, т. е. в образовании новых условных рефлексов.
Таким образом, в отличие от постоянных, врожденных рефлексов, обеспечивающих жизнедеятельность организма (кровообращение, дыхание, пищеварение и др.), условные рефлексы бесконечно разнообразны, изменчивы и точно приспосабливают организм к постоянно меняющимся условиям жизни.
Открытие элементарного физиологического явления психической работы мозга — условного рефлекса — положило начало научному исследованию сложного поведения животных, а также мышления и поступков человека, являющихся предметом изучения физиологии высшей нервной деятельности.
Современными задачами физиологии высшей нервной деятельности является изучение процессов, протекающих в головном мозге, локализация психологических функций в центральной нервной системе, изучение физиологических основ мышления, памяти, сна, эмоций, мотиваций и второй сигнальной системы.
www.ronl.ru
Открытие клетки представляло собой, по выражению Ф. Энгельса, «факт, революционизировавший всю физиологию и сделавший возможной сравнительную физиологию». Прочной опорой сравнительно физиологического исследования явилась также теория Дарвина.
Изучение строения и функций клетки и клеточной структуры многоклеточных организмов поставило физиологию перед важной и трудной проблемой: если клетка обладает собственным обменом веществ, дыханием, раздражимостью, способностью к размножению, то каким же путем жизнедеятельность бесчисленных клеток объединяется в жизнедеятельности многоклеточного организма, иначе говоря, каковы взаимоотношения между организмом и составляющими его клетками? Эта проблема стала ареной борьбы нескольких различных направлений. Представители идеализма в биологии утверждали, что объединение функций отдельных клеток, единство и целостность организма обусловлены нематериальным фактором, якобы управляющим организмом. Подобные же представления, по существу чуждые науке, развивал в конце прошлого столетия немецкий биолог-виталист Г. Дриш и развивают в нашем столетии представители холизма — одного из направлений современной реакционной философии.
Иную точку зрения отстаивали сторонники направления, разработанного Р. Вирховом — основоположником патологической анатомии. Он рассматривал организм как «сумму живых единиц», т. е. клеток, или как «клеточное государство». Последователи Вирхова Брюкке н М. Ферворн считали, что каждая клетка многоклеточного организма есть самостоятельный «элементарный организм». Исходя из такого представления об организме, Вирхов и его последователи полагали, что функции организма представляют собой как бы арифметический итог функций клеток; целостность организма по существу они отрицали. Поэтому очень большому количеству новых и ценных фактов из области патологии, которые были получены Вирховом и его учениками, давалась принципиально неверная трактовка.
Вирхов считал, что различные патологические изменения в тканях представляют собой проявления местного заболевания клеток данной ткани. При этом упускалось из виду то, что в действительности не существует чисто местных заболеваний, не оказывающих влияния на весь организм, не вызывающих в нем патологических изменений и реакций. Принципиальной ошибкой учения Вирхова о клеточной патологии является недооценка того, что организм представляет собой единое целое, функции которого не могут быть сведены к функциям составляющих его клеток, так как в результате их взаимодействия и объединения возникают качественно новые закономерности целостного организма.
Виталистическим и идеалистическим концепциям о целостности организма и взглядам Р. Вирхова противостоит нервизм — прогрессивное, материалистическое направление, разработанное в XIX веке главным образом русскими физиологами и клиницистами — И. М. Сеченовым, И. П. Павловым, С. II. Боткиным. Л.А. Остроумовым, В.М. Бехтеревым и др.
Нервизм исходит из представления о целостности организма и о подчиненности частей целому через посредство нервной системы. У человека и у животных, обладающих центральной нервной системой, эта система регулирует и согласовывает функции всего организма и приспосабливает жизнедеятельность его как целого к условиям существования. С позиции нервизма тот факт, что клетки многоклеточного организма обладают свойственным им обменом веществ, дыханием, раздражимостью, способностью к размножению, совсем не означает что эти клетки являются самостоятельными организмами; их деятельность подчинена организму как целому.
Учение о нервизме основывалось на огромном количестве фактов, собранных на протяжении всего XIX иска. Изучение нервной регуляции явилось одним из самых крупных достижений физиологии этого столетия. Труды многих ученых с помощью методик электрического и химического раздражения и перерезки различных нервов установлен нервный механизм регуляции функции внутренних органов. Особо следует отметить выяснение иннервации сердца и сосудов.
Братьями Э. и Э. Вебер было открыто тормозящее действие блуждающего нерва на сердце, И. Ф. Ционом — учащающее сердечные сокращения действие симпатического нерва, a И. П. Павловым — усиливающее действие этого нерва на coкращение сердца. А. П. Вальтером, а затем Кл. Бернаром была обнаружена сосудосуживающая иннервация; позднее Кд. Бернар и многие другие исследователи открыли сосудорасширяющую иннервацию. К. Людвигом и К. Ф. Циоиом были найдены центростремительные волокна, идущие, от сердца л аорты, рефлекторно изменяющие работу сердца и тонус сосудов. В. Ф. Овсянников обнаружил в продолговатом мозгу центр регуляции сосудистого тонуса, а Н. А. Миславский подробно изучил открытьпй ранее Леголуа и Флураноом расположенный также в продолговатом мозгу дыхательный центр.
В XIX веке были высказаны и экспериментально обоснованы представления о трофической функции нервной системы. Подобные представления высказал Ф. Мажанди, описавший в 1824 г. патологические изменения в тканях после перерезки иннервирующих нервов, Кл. Бернар, наблюдавший изменения углеводного обмена после уколи в определенный участок продолговатого мозга («сахарный укол»). И. П. Павлов установил трофическое действие нервов на сердце и в дальнейшем обобщил весь имевшийся до него материал в учение о трофической функции нервной системы, которое получило подтверждение и развитие уже в XX века.
В XIX веке была создана рефлекторная теория нервной деятельности. В начале XIX века были изучены спинномозговые рефлексы и проведен анализ рефлекторной дуги: обнаружено Ф. Мажанди и И. Мюллером распределение центробежных и центростремительных волокон в спинномозговых корешках (закон Мажандп). В 20 годах XIX века были проведены исследования М. Флуранса. который удалял у птиц большие полушария головного мозга и экспериментально доказал их роль в возникновений ощущении и произвольных движении.
Выдающееся значение имели труды И. М. Сеченова, открывшего в 1862 г . процесс торможения в центральной нервной системе, а в 1863 г. опубликовавшего гениальное произведение «Рефлексы головного мозга».
В этой книге И. М. Сеченов развил идею о рефлекторной природе процессов, происходящих в головном мозгу, включая наиболее сложные из них— процессы человеческого мышления. Тем самым И. М. Сеченов заложил основу разработанной в дальнейшем И. П. Павловым физиология высшей нервной деятельности.
Во второй половине XIX века было начато изучение функционального значения различных отделов центральной нервной системы, для чего применяли методики раздражения и удаления определенных участков головного или спинного мозга. Важное значение для развития физиологии в XIX веке имела разработка хирургической методики физиологического эксперимента. Xирургическая методика получила особенно широкое применение в физиологии после того, как начал: применяться наркоз и были разработаны правила асептики и антисептики, обеспечившие предохранение оперированного животного от инфекции, лучшее заживление ран и выживание после операции. В XIX столетии были разработаны десятки различных операций для изучения функций разных органов.
С помощью оперативно-хирургической, фистульной методики была создана, главным образом трудами И. II. Павлова и его учеников, современная физиология пищеварения. На протяжении XIX столетия, особенно его второй половины, физиологические знания чрезвычайно расширились и углубились. Успехи физиологии способствовали научному обоснованию материалистического миропонимания, которым в значительной степени прониклось естествознание этого столетия. Виталием, являвшийся преобладающим направлением в мировоззрении биологов начала XIX столетия, вынужден был сдать своп позиции. Все же в трудах разных ученых на протяжении всего столетия можно обнаружить виталистические и другие идеалистические концепции. Так, в это время среди физиологов, в особенности в Германии, распространились идеалистические направления: физиологический идеализм, агностицизм, кондиционализм и др. Физиологический идеализм — направление, развитое известным немецким физиологом И. Мюллером получившее название от критиковавшего его философа-материалиста Л. Фейербаха, — пытался обосновывать антинаучное представление о невозможности познания внешнего мира органами чувств. Доказывалось, что якобы этими органами воспринимаются присущие им качества, а не существующая вне нас реальная действительность. Агностицизм, пропагандировавшийся Э. Дюбуа-Реймоном, состоит в признании, что некоторые проблемы естествознания, в том числе проблемы жизни и человеческого мышления, никогда не будут решены, они являются непознаваемыми. Кондиционализм, представителем которого в физиологии был М. Ферворн, отрицает причинное объяснение явлений. Все эти направления являлись по существу своему глубоко реакционными и антинаучными.
Отходу ряда естествоиспытателей от материализма способствовало то, что последний еще оставался метафизическим, механическим, страдал ограниченностью; недостаточно понимались связи и переходы между отдельными явлениями. В XIX столетии было накоплено множество научных фактов, которые не могли быть объяснены на основе существовавшей методологии, с позиций механического материализма. В итоге часть физиологов, как писал В. И. Ленин, «скатилась к реакционной философии, не сумев прямо и сразу подняться от метафизического материализма к диалектическому материализму». Следует отметить, что характерным для русских физиологов второй половины XIX века являлось последовательное отстаивание материалистических взглядов. Это было обусловлено мощным влиянием русских философов-материалистов А. И. Герцена, В. Г. Белинского, Д. И. Писарева, Н. Г. Чернышевского.
4. Развитие физиологии в XX столетии
В XX столетии начался новый этап в развитии физиологии, характерной чертой которого был переход от узкоаналитического к широкому синтетическому пониманию жизненных процессов. Важнейшим достижением физиологии явилось созданное И. II. Павловым учение о высшей нервной деятельности. И. II. Павлов чрезвычайно расширил и развил рефлекторную теорию и на ее основе раскрыл нервный механизм, обеспечивающий наиболее совершенные и сложные формы реагирования человека и высших животных на воздействия внешней среды. Этим механизмом является условный рефлекс, а органом высшей; нервной деятельности — кора больших полушарий головного мозга.
II. П. Павловым совместно с многочисленными учениками и сотрудниками были изучены основные процессы, протекающие в коре больших полушарии головного мозга и экспериментально доказано, что мозговая кора обеспечивает наиболее сложные формы соотношения организма со средой и высшую интеграцию организма (т. е. объединение функции всех его органов, тканей и клеток).
Выяснение закономерностей высшей нервной деятельности животных позволило вплотную подойти к раскрытию законов деятельности головного мозга человека. Результатом этого явилось учение о двух сигнальных системах, вторая из которых, присущая только человеку, связана с речью и абстрактным мышлением.
И. П. Павлов, создатель нового направления мировой физиологии, был убежденным и последовательным материалистом и признавал первичность материи и вторичность сознания. Он утверждал, что «психическая деятельность есть результат физиологической деятельности определенной массы, головного мозга». Учение Павлова о высшей нервной деятельности имеет большое философское значение, так как оно дает естественнонаучное обоснование теории отражения, созданной В. И. Лениным. Развитие этого учения нанесло тяжелейший удар идеализму. Предвидя отрицательное отношение ученых-идеалистов к своему учению, И. П. Павлов еще в 1906 г. указывал: «Прикосновение истинного, последовательного естествознания к последней грани жизни не обойдется без крупных недоразумений и противодействий со стороны тех, которые издавна и привычно эту область явлений природы обсуждали с другой точки зрения и только эту точку зрения признавали единственно законном в данном случае».
Наряду с достижениями на пути синтетического изучения жизненных явлений дальнейших крупных успехов достигло в настоящее время аналитическое исследование физиологических процессов. Не только органы и ткани, но и отдельные клетки и даже структурные элементы клетки (ядра, митохондрии, одиночные нервные волокна) стали объектами физиологического и биохимического исследования. Развилась особая область науки, которую называют микрофизиологией, занимающаяся изучением, с одной стороны, микрообъектов, а с другой, процессов, протекающих в микроинтервалы времени (в промежутки, равные или меньшие тысячных долен секунды). Возможность измерения чрезвычайно малых но величине и коротких по продолжительности процессов в организме и его структурных элементах явилась результатом использования в физиологии и биологической химии достижений физики и электроники, физической, неорганической и органической химик. В XX столетии были подвергнуты детальному исследованию процессы межуточного обмена, т. е. процессы последовательных превращений различных химических соединении в клетках, тканях и органах. От изучения химической статики исследователи перешли к выяснению химической динамики. В этом отношении в последние годы очень большую помощь физиологии и биохимии оказала методика меченых атомов, т. е. введение в организм веществ, содержащих радиоактивные тяжелые изотопы. Наличие в каком-либо соединении изотопа является кш бы «меткой», позволяющей проследить за судьбой, т. о. за химическими превращениями, данного соединения в организме. Большое применение получили методики микрохимического анализа для обнаружения ел сдои некоторых веществ в тканях и их экстрактах. В этом отношении заслуживают упоминания методики электрофореза и хроматографии.
На основе изучения химической динамики в opганизме удалось установить связь различных химических процессов с функциональными помещениями, с физиологической деятельностью, зародилось направление, которое называют химический физиологией, или функциональной биохимией. Крупным достижением этой области являются выяснение химической динамики мышечного сокращения и установление источников энергии, используемой при работе мышц (О. Мейергоф, Я. О. Парнас.). Оказалось, что отщепление молекулы фосфорной кислоты от некоторых органических соединения, содержащих ее остаток, сопровождается освобождением больших количеств энергии, используемой при работе мышц. Физиологи и биохимики вплотную подошли к выяснению природы мышечного сокращения: показано, что при изменении коллоидно-химических свойств и физико-химического состояния белков мышцы — миозина и актомиозина — освобождается механическая энергия, т. о. выполняется внешняя работа, и что сократительный белок .мышцы — миозин — обладает ферментативными свойствами, катализирует отщепление одной молекулы фосфорной кислоты из аденозинтрифосфорной кислоты.
freepapers.ru
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
С незапамятных времен внимание человека привлекали проявления психической жизни. Откуда берутся мысли? Как понимать сознание, вмещающее весь мир и управляющее нашими поступками? Что такое память, хранящая все, что мы узнаем? Зачатки психической деятельности можно было видеть уже в целесообразном поведении животных, диктуемом обстановкой, в их способности приобретать жизненный опыт и руководствоваться им. Психика человека давно стала предметом специальной науки — психологии. Но только в нашем столетии в итоге трудного пути познания и преодоления многих препятствий возникла наука — физиология высшей нервной деятельности, которая изучает работу мозга как материального субстрата психических процессов.
В трудах ученых до второй половины XIX века высказывания о психике как результате деятельности мозга встречались редко.
Античная наука о Природе породила многочисленные попытки проникнуть в сущность мыслительной деятельности человека. Под влиянием повседневных наблюдений, под впечатлением, например, картин смерти, когда с последним вздохом от человека отлетает сознание и он превращается в бесчувственный, неподвижный труп, в умах древних мыслителей складывалось понятие психического (от греч. psichos — душа). Однако надо признать, что древние греки еще не вкладывали в него религиозно-мистического содержания, это произошло позднее, в эпоху Средневековья.
В IV в. до н.э. Платон и Аристотель оказывали глубокое влияние на философскую мысль человечества. В философии Аристотеля хотя и содержались некоторые постулаты идеализма (прежде всего постулат о том, что двигателем всех земных существ является высшая бестелесная форма), его учение имело некоторые черты биологического направления, другими словами, в нем доминировали материалистические тенденции. Аристотель учил, что душа состоит из трех частей. Растительная часть регулирует питание, рост, размножение. Животная часть ведает простой чувствительностью, подвижностью, эмоциями. Наконец, человеческая часть осуществляет мышление, т.е. умственную деятельность Душа, согласно Аристотелю, — это целесообразно работающая органическая система. «Если бы глаз был живым существом, душою его было бы зрение», — писал Аристотель. С Аристотелем связывают также первую попытку определить физиологический механизм ассоциаций. Он полагал, что душа обладает способностью посредством «общего чувствилища» восстанавливать в органах чувств следы прежних впечатлений, которые производились внешними объектами. С именем Аристотеля связано описание некоторых феноменов психики. Например, он описал последовательные образы, явления сенсорной адаптации, некоторые иллюзии восприятия и вместе с тем отвергал представление о том, что органом психики является мозг. Аристотель исходил из установленного факта, что поверхность мозга не обладает чувствительностью.
Римский врач К. Гален (II в. н. э.) высказал догадку, что душевная деятельность осуществляется головным мозгом и собственно является его функцией. Имеются сведения, что опыты ставились на живых людях (на гладиаторах и приговоренных к смерти преступниках), которым, например, механическим путем раздражали обнаженный мозг. Органами души Гален считал мозг, сердце и печень. Каждому из них приписывалась одна из психических функций, предложенных еще Платоном: печень — носитель вожделений, сердце — гнева, мозг — разума. Гален указывал, что в головном мозге есть центры глотания, жевания, мимики.
Другой выдающийся врач древности Гиппократ предложил теорию темпераментов человека, которая дошла до наших дней.
Глубокие изменения в Средние века произошли в анатомии и медицине. Был поколеблен, а затем низвергнут авторитет Галена. Появился трактат А. Везалия (1514 — 1564) «О строении человеческого тела» (1543). Одновременно появилась знаменитая книга Н. Коперника «Об обращении небесных сфер», которая произвела переворот не только в астрономии, но и в мировоззрении людей того времени.
У истоков материалистической мысли стоит Рене Декарт (1596 — 1650). Начиная с Декарта термины «тело» и «душа» наполняются новым содержанием. Во всех воззрениях до Декарта устройство организма мыслилось подобным механическим машинам и организующим началом считалась душа. Декарт выдвинул гипотезу, согласно которой есть две сущности. Тело является одной сущностью -протяженной субстанцией, тогда как душа является субстанцией, т.е. особой сущностью. Душа состоит из непротяженных явлений сознания, или «мыслей». К этой категории были отнесены не только разум, но и ощущения, чувства, представления — все, что осознается. Так возникло знаменитое высказывание Декарта: «cogito ergo sum» («Я мыслю, следовательно, я существую»).
Крупнейшим событием XVII в. было открытие рефлекторного принципа в поведении организмов. Понятие о рефлексе возникло в физике Декарта и было призвано завершить механистическую картину мира, включив в нее и поведение живых существ. Декарт полагал, что взаимодействие организма с внешней средой опосредовано «нервной машиной», состоящей из мозга как центра и нервных трубок, расходящихся от него радиусами. Такая конструкция очень напоминала систему кровообращения, открытую У. Гарвеем. Нервный импульс мыслился близким по составу и способу действия процессу перемещения крови по сосудам. Потоки этих частиц Декарт обозначил термином «животные духи», который часто употреблялся учеными того времени. Термин «рефлекс» в трудах Декарта отсутствовал, но основные контуры этого понятия были четко намечены. Рефлекторную реакцию Р. Декарт представлял так: «Если, например, огонь приближается к ноге, то мельчайшие частицы этого огня, движущиеся, как вам известно, с большой скоростью, обладают способностью привести в движение то место кожи, к которому они прикасаются. Нажимая этим самым на нежное волокно, прикрепленное к этому месту кожи, они в тот же момент открывают поры (мозга), у которых заканчивается это волоконце, так же, как мы дергаем за веревку, чтобы зазвонил колокольчик на другом ее конце. Когда эти поры открыты, то животные духи из углубления входят в трубку и переносятся ею частично к мускулам, отдергивающим ногу от огня, частично к тем мускулам, которые заставляют голову повернуть к огню и глаза смотреть на огонь, и, наконец, к тем, которые служат для того, чтобы протянуть руки и согнуть все тело для его предохранения» (цит. по П.К.Анохину, 1945).
XVIII столетие ознаменовалось тем, что понятие рефлекса, которое строилось на принципах физики, получило в трудах чешского физиолога И. Прохазки (1749 — 1820) биологическое основание. Он ввел термин «рефлекс» и развивал представления о рефлексах как механизме приспособления организма к условиям жизни.
Материалистические идеи стали чрезвычайно быстро распространяться по Европе и прежде всего во Франции. Это был канун Великой французской революции. Очень интересна фигура французского врача Ж.О. де Ламетри (1709 — 1751). Он писал, что душа действительно существует, но ее невозможно отделить от тела. Если тело — машина, то и человек в целом со всеми его душевными способностями всего лишь чувствующая, мыслящая и стремящаяся к наслаждениям машина.
Представление о различных уровнях интеграции органов «человеческой машины» развил П.Ж. Кабанис (1757 — 1808). Он был непосредственным участником французской революции. Именно ему Конвент поручил выяснить, не причиняет ли нож гильотины физические страдания человеку, которому отсекают голову. Ответ Кабаниса был отрицательным. Он заключил, что движения обезглавленного тела носят чисто рефлекторный характер, а сознательные ощущения после отсечения головы невозможны. По странному стечению обстоятельств, И.П. Павлов также интересовался этой проблемой. Вывод Кабаниса был основан на представлении о трех уровнях поведения: рефлекторном, полусознательном и сознательном. Преемственность между ними, по его мнению, выражалась в том, что низшие центры при отпадении «высших способны к самостоятельной активности».
Со времен Р. Декарта, которому мы обязаны открытием рефлекторного механизма простых двигательных актов, установился традиционный подход к изучению организма: соматические и вегетативные процессы причинно обусловлены и имеют рефлекторную природу. Психика — душевная жизнь со всеми ее сложными явлениями нечто непознаваемое, имеет иную, особую природу и изучению с помощью естественнонаучных методов не подлежит. Такой дуалистический подход к проблеме физиологического и психического продержался в науке до середины XIX века и препятствовал изучению психических явлений физиологами. Естественно, что не существовало и физиологических методик, с помощью которых можно было бы изучать психические функции.
Открытия в области анатомии спинного мозга, сделанные в XIX в., еще больше укрепляют учение о рефлексах. Английский невролог Ч. Белл (1774 — 1842) установил различие в функции задних и передних корешков спинного мозга. Благодаря этому открытию достаточно умозрительное представление о рефлексе превратилось в естественнонаучный факт. Независимо от Белла к такому же выводу пришел французский физиолог Ф. Мажанди (1783 — 1855). Переход импульсов с задних корешков на передние корешки спинного мозга получил название закона Белла — Мажанди. Таким образом, идея рефлекса впервые получила бесспорное анатомическое подтверждение.
Другим важным направлением в европейской науке была физиология органов чувств. Немецкий ученый И. Мюллер (середина XIX столетия) провозгласил принцип «специфической энергии органов чувств». Согласно этому принципу, каждый из органов чувств воспринимает только специфическую для него энергию. Даже если орган чувств (глаз, ухо и др.) возбудить не свойственным ему видом энергии, например вместо световой энергии нанести по глазу механический удар, все равно в нашем мозгу возникнет световое ощущение, так называемый фосфен.
«Вульгарные материалисты». В середине XIX века стали интенсивно развиваться физика и химия, и на этой основе некоторые исследователи пытались объяснить и психические процессы. Известную роль в развитии проблемы «мозг — психика» сыграла группа ученых, которых называли «вульгарными материалистами». В группу входили зоолог К. Фогт, физиолог Я. Молешотти, Л. Бюхнер, естествоиспытатель и философ. Каждый из них стремился найти материалистическое толкование таких процессов как мышление, воля, сознание.
В работе «Физиологические письма» К. Фогт писал: «Мозг выделяет мысль, как печень желчь». Позже в это высказывание, подвергшееся нападкам ученых, была внесена поправка: «Имеется в виду лишь то, что мозг также необходим для мышления, как печень для желчеобразования».
Я. Молешотти писал статьи, в которых пытался доказать, что вещества, из которых складывается пищевой рацион человека, не безразличны для процессов в мозге, формирующих личность. «Мясная пища развивает технические и математические способности, а фруктово-овощная — приводит к развитию способности к литературному и поэтическому творчеству».
Ближе других к материалистической позиции в отношении проблемы «мозг и психика» подошел Людвиг Бюхнер — выдающийся для своего времени естествоиспытатель и философ. В частности, он опровергал представление о божественной целесообразности в построении организма и его деятельности (телеология), а также представление о мистической жизненной силе, отметающей живое от неживого.
«Вульгарные материалисты» и их сторонники и последователи заметно повлияли на направленность мышления физиологов.
К 60-м годам XIX века материалистическая оценка процессов, протекающих в мозге, стала основой мировоззрения многих исследователей. К этому времени относится начало работ молодого И.М. Сеченова в области физиологии центральной нервной системы. В 1863 году в России вышла небольшая по объему работа И.М. Сеченова «Попытка подвести физиологические основы под психическую деятельность», позже названная «Рефлексы головного мозга». В этой книге впервые утверждалось, что в основе психических процессов лежит рефлекторный принцип деятельности.
Сеченов приводил убедительные доказательства рефлекторной природы психической деятельности, указывая, что ни одно впечатление, ни одна мысль не возникают сами по себе, что поводом является действие какой-либо причины: физиологического раздражителя. Он писал, что самые разнообразные переживания, чувства, мысли в конечном итоге ведут, как правило, к каким-то ответным действиям. «Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к Родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактом является мышечное движение». Сеченов не оставил без объяснения и те случаи, когда человек, подумав о чем-либо, не предпринимает соответствующего действия. Понять такие случаи работы мозга помог факт описанного «сеченовского торможения», которое может задержать осуществление исполнительного звена рефлекса. Такой рефлекс «с задержанным концом» является основой мысли, не приведенной в действие.
«Рефлексы головного мозга» привлекли к Сеченову горячие симпатии передовых людей и вызвали гонения со стороны царских властей. Книга была арестована, а автор привлечен к суду. Обвинительный акт гласил: «Эта материалистическая теория, разрушая моральные устои общества в земной жизни, уничтожает и религиозный догмат жизни будущей; она не согласна ни с христианским, ни с уголовно-юридическим воззрением и ведет положительно к развращению нравов».
В ожидании суда Сеченов говорил друзьям: «Не буду я брать адвокатов, а возьму с собой лягушку и покажу судьям мои опыты: пусть прокурор их опровергает». Однако протест широких общественных кругов предотвратил судебную расправу над ученым.
Психика детерминирована внешней средой и факторами этой среды. Поведение человека — это психические, соматические и вегетативные компоненты. В целом человек представляет собой психофизиологическое единство. Так благодаря работам И.М. Сеченова был впервые введен новый методический подход к изучению природы человека: психофизиологический монизм, заменивший господствовавший длительное время дуализм. Из этого вытекало, что мозг и мышление наряду с психологами должны изучать физиологи, используя при этом свои методы.
Однако до начала XX столетия еще не существовало методик, с помощью которых можно было бы исследовать механизмы процессов, протекающих в мозге.
В России становление и развитие исследований высшей нервной Деятельности связано с именем Ивана Петровича Павлова. Он не был прямым учеником И. М. Сеченова.
Научная деятельность И.П. Павлова. Начало XX века привело к коренному повороту в сторону экспериментального изучения физиологических основ психики. Центром этих работ стали лаборатории, руководимые И.П. Павловым.
Исследование И.П. Павловым физиологии условных рефлексов было подготовлено всей предшествующей его научной деятельностью. Новые приемы физиологического эксперимента, разработанные И.П. Павловым при исследовании кровообращения, получили дальнейшее развитие в изучении системы пищеварения. Павлов выполнил классические исследования деятельности пищеварительных желез в условиях хронического эксперимента, за которые был удостоен в 1904 г. Нобелевской премии. До этих работ физиологи считали, что выделение желудочного сока происходит в результате соприкосновения пищи со стенками желудка, т.е. без участия нервной системы. Доказательство нервного влияния на отделение желудочного сока было получено И.П. Павловым в опыте с «мнимым кормлением». Собака с перерезанным пищеводом и фистулой желудка нормально ест. Однако пища вываливается обратно в миску, не попадая в желудок, тем не менее в пустом желудке железы выделяют пищеварительный сок. Каким образом пища, не находящаяся в желудке, заставляет работать его пищеварительные железы? При перерезке блуждающего нерва сокоотделение прекращается — это и есть ответ на заданный вопрос.
Условными рефлексами И.П. Павлов называл реакции животных на сигналы, под которыми подразумевались воздействия, предшествующие данному безусловному раздражителю, например, свет, предшествуя даче пищи, начинал сам по себе вызывать слюноотделение. Звук, предшествуя раздражению током конечности у собаки после ряда повторений, сам по себе начинал вызывать сгибание конечностей — оборонительную реакцию и т. д. Возникла специфическая терминология: условный раздражитель — это сигнал, т. е. какой-либо фактор, избранный экспериментатором и включаемый до предъявления безусловного раздражителя — подкрепления. Например, сигнал — свет, подкрепление — пища, реакция — слюноотделение. Опыт, в котором используют сигнал и подкрепление, был назван сочетанием. Оказалось, что после ряда сочетаний образуется условный рефлекс, т. е. реакция на сигнал даже без сопровождения его подкрепления.
В результате проведенных исследований И.П. Павлов пришел к выводу: высшая (психическая) деятельность головного мозга заключается в образовании временных связей между нервными центрами, т. е. в образовании новых условных рефлексов.
Таким образом, в отличие от постоянных, врожденных рефлексов, обеспечивающих жизнедеятельность организма (кровообращение, дыхание, пищеварение и др.), условные рефлексы бесконечно разнообразны, изменчивы и точно приспосабливают организм к постоянно меняющимся условиям жизни.
Открытие элементарного физиологического явления психической работы мозга — условного рефлекса — положило начало научному исследованию сложного поведения животных, а также мышления и поступков человека, являющихся предметом изучения физиологии высшей нервной деятельности.
Современными задачами физиологии высшей нервной деятельности является изучение процессов, протекающих в головном мозге, локализация психологических функций в центральной нервной системе, изучение физиологических основ мышления, памяти, сна, эмоций, мотиваций и второй сигнальной системы.
www.ronl.ru
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
С незапамятных времен внимание человека привлекали проявления психической жизни. Откуда берутся мысли? Как понимать сознание, вмещающее весь мир и управляющее нашими поступками? Что такое память, хранящая все, что мы узнаем? Зачатки психической деятельности можно было видеть уже в целесообразном поведении животных, диктуемом обстановкой, в их способности приобретать жизненный опыт и руководствоваться им. Психика человека давно стала предметом специальной науки — психологии. Но только в нашем столетии в итоге трудного пути познания и преодоления многих препятствий возникла наука — физиология высшей нервной деятельности, которая изучает работу мозга как материального субстрата психических процессов.
В трудах ученых до второй половины XIX века высказывания о психике как результате деятельности мозга встречались редко.
Античная наука о Природе породила многочисленные попытки проникнуть в сущность мыслительной деятельности человека. Под влиянием повседневных наблюдений, под впечатлением, например, картин смерти, когда с последним вздохом от человека отлетает сознание и он превращается в бесчувственный, неподвижный труп, в умах древних мыслителей складывалось понятие психического (от греч. psichos — душа). Однако надо признать, что древние греки еще не вкладывали в него религиозно-мистического содержания, это произошло позднее, в эпоху Средневековья.
В IV в. до н.э. Платон и Аристотель оказывали глубокое влияние на философскую мысль человечества. В философии Аристотеля хотя и содержались некоторые постулаты идеализма (прежде всего постулат о том, что двигателем всех земных существ является высшая бестелесная форма), его учение имело некоторые черты биологического направления, другими словами, в нем доминировали материалистические тенденции. Аристотель учил, что душа состоит из трех частей. Растительная часть регулирует питание, рост, размножение. Животная часть ведает простой чувствительностью, подвижностью, эмоциями. Наконец, человеческая часть осуществляет мышление, т.е. умственную деятельность Душа, согласно Аристотелю, — это целесообразно работающая органическая система. «Если бы глаз был живым существом, душою его было бы зрение», — писал Аристотель. С Аристотелем связывают также первую попытку определить физиологический механизм ассоциаций. Он полагал, что душа обладает способностью посредством «общего чувствилища» восстанавливать в органах чувств следы прежних впечатлений, которые производились внешними объектами. С именем Аристотеля связано описание некоторых феноменов психики. Например, он описал последовательные образы, явления сенсорной адаптации, некоторые иллюзии восприятия и вместе с тем отвергал представление о том, что органом психики является мозг. Аристотель исходил из установленного факта, что поверхность мозга не обладает чувствительностью.
Римский врач К. Гален (II в. н. э.) высказал догадку, что душевная деятельность осуществляется головным мозгом и собственно является его функцией. Имеются сведения, что опыты ставились на живых людях (на гладиаторах и приговоренных к смерти преступниках), которым, например, механическим путем раздражали обнаженный мозг. Органами души Гален считал мозг, сердце и печень. Каждому из них приписывалась одна из психических функций, предложенных еще Платоном: печень — носитель вожделений, сердце — гнева, мозг — разума. Гален указывал, что в головном мозге есть центры глотания, жевания, мимики.
Другой выдающийся врач древности Гиппократ предложил теорию темпераментов человека, которая дошла до наших дней.
Глубокие изменения в Средние века произошли в анатомии и медицине. Был поколеблен, а затем низвергнут авторитет Галена. Появился трактат А. Везалия (1514 — 1564) «О строении человеческого тела» (1543). Одновременно появилась знаменитая книга Н. Коперника «Об обращении небесных сфер», которая произвела переворот не только в астрономии, но и в мировоззрении людей того времени.
У истоков материалистической мысли стоит Рене Декарт (1596 — 1650). Начиная с Декарта термины «тело» и «душа» наполняются новым содержанием. Во всех воззрениях до Декарта устройство организма мыслилось подобным механическим машинам и организующим началом считалась душа. Декарт выдвинул гипотезу, согласно которой есть две сущности. Тело является одной сущностью -протяженной субстанцией, тогда как душа является субстанцией, т.е. особой сущностью. Душа состоит из непротяженных явлений сознания, или «мыслей». К этой категории были отнесены не только разум, но и ощущения, чувства, представления — все, что осознается. Так возникло знаменитое высказывание Декарта: «cogito ergo sum» («Я мыслю, следовательно, я существую»).
Крупнейшим событием XVII в. было открытие рефлекторного принципа в поведении организмов. Понятие о рефлексе возникло в физике Декарта и было призвано завершить механистическую картину мира, включив в нее и поведение живых существ. Декарт полагал, что взаимодействие организма с внешней средой опосредовано «нервной машиной», состоящей из мозга как центра и нервных трубок, расходящихся от него радиусами. Такая конструкция очень напоминала систему кровообращения, открытую У. Гарвеем. Нервный импульс мыслился близким по составу и способу действия процессу перемещения крови по сосудам. Потоки этих частиц Декарт обозначил термином «животные духи», который часто употреблялся учеными того времени. Термин «рефлекс» в трудах Декарта отсутствовал, но основные контуры этого понятия были четко намечены. Рефлекторную реакцию Р. Декарт представлял так: «Если, например, огонь приближается к ноге, то мельчайшие частицы этого огня, движущиеся, как вам известно, с большой скоростью, обладают способностью привести в движение то место кожи, к которому они прикасаются. Нажимая этим самым на нежное волокно, прикрепленное к этому месту кожи, они в тот же момент открывают поры (мозга), у которых заканчивается это волоконце, так же, как мы дергаем за веревку, чтобы зазвонил колокольчик на другом ее конце. Когда эти поры открыты, то животные духи из углубления входят в трубку и переносятся ею частично к мускулам, отдергивающим ногу от огня, частично к тем мускулам, которые заставляют голову повернуть к огню и глаза смотреть на огонь, и, наконец, к тем, которые служат для того, чтобы протянуть руки и согнуть все тело для его предохранения» (цит. по П.К.Анохину, 1945).
XVIII столетие ознаменовалось тем, что понятие рефлекса, которое строилось на принципах физики, получило в трудах чешского физиолога И. Прохазки (1749 — 1820) биологическое основание. Он ввел термин «рефлекс» и развивал представления о рефлексах как механизме приспособления организма к условиям жизни.
Материалистические идеи стали чрезвычайно быстро распространяться по Европе и прежде всего во Франции. Это был канун Великой французской революции. Очень интересна фигура французского врача Ж.О. де Ламетри (1709 — 1751). Он писал, что душа действительно существует, но ее невозможно отделить от тела. Если тело — машина, то и человек в целом со всеми его душевными способностями всего лишь чувствующая, мыслящая и стремящаяся к наслаждениям машина.
Представление о различных уровнях интеграции органов «человеческой машины» развил П.Ж. Кабанис (1757 — 1808). Он был непосредственным участником французской революции. Именно ему Конвент поручил выяснить, не причиняет ли нож гильотины физические страдания человеку, которому отсекают голову. Ответ Кабаниса был отрицательным. Он заключил, что движения обезглавленного тела носят чисто рефлекторный характер, а сознательные ощущения после отсечения головы невозможны. По странному стечению обстоятельств, И.П. Павлов также интересовался этой проблемой. Вывод Кабаниса был основан на представлении о трех уровнях поведения: рефлекторном, полусознательном и сознательном. Преемственность между ними, по его мнению, выражалась в том, что низшие центры при отпадении «высших способны к самостоятельной активности».
Со времен Р. Декарта, которому мы обязаны открытием рефлекторного механизма простых двигательных актов, установился традиционный подход к изучению организма: соматические и вегетативные процессы причинно обусловлены и имеют рефлекторную природу. Психика — душевная жизнь со всеми ее сложными явлениями нечто непознаваемое, имеет иную, особую природу и изучению с помощью естественнонаучных методов не подлежит. Такой дуалистический подход к проблеме физиологического и психического продержался в науке до середины XIX века и препятствовал изучению психических явлений физиологами. Естественно, что не существовало и физиологических методик, с помощью которых можно было бы изучать психические функции.
Открытия в области анатомии спинного мозга, сделанные в XIX в., еще больше укрепляют учение о рефлексах. Английский невролог Ч. Белл (1774 — 1842) установил различие в функции задних и передних корешков спинного мозга. Благодаря этому открытию достаточно умозрительное представление о рефлексе превратилось в естественнонаучный факт. Независимо от Белла к такому же выводу пришел французский физиолог Ф. Мажанди (1783 — 1855). Переход импульсов с задних корешков на передние корешки спинного мозга получил название закона Белла — Мажанди. Таким образом, идея рефлекса впервые получила бесспорное анатомическое подтверждение.
Другим важным направлением в европейской науке была физиология органов чувств. Немецкий ученый И. Мюллер (середина XIX столетия) провозгласил принцип «специфической энергии органов чувств». Согласно этому принципу, каждый из органов чувств воспринимает только специфическую для него энергию. Даже если орган чувств (глаз, ухо и др.) возбудить не свойственным ему видом энергии, например вместо световой энергии нанести по глазу механический удар, все равно в нашем мозгу возникнет световое ощущение, так называемый фосфен.
«Вульгарные материалисты». В середине XIX века стали интенсивно развиваться физика и химия, и на этой основе некоторые исследователи пытались объяснить и психические процессы. Известную роль в развитии проблемы «мозг — психика» сыграла группа ученых, которых называли «вульгарными материалистами». В группу входили зоолог К. Фогт, физиолог Я. Молешотти, Л. Бюхнер, естествоиспытатель и философ. Каждый из них стремился найти материалистическое толкование таких процессов как мышление, воля, сознание.
В работе «Физиологические письма» К. Фогт писал: «Мозг выделяет мысль, как печень желчь». Позже в это высказывание, подвергшееся нападкам ученых, была внесена поправка: «Имеется в виду лишь то, что мозг также необходим для мышления, как печень для желчеобразования».
Я. Молешотти писал статьи, в которых пытался доказать, что вещества, из которых складывается пищевой рацион человека, не безразличны для процессов в мозге, формирующих личность. «Мясная пища развивает технические и математические способности, а фруктово-овощная — приводит к развитию способности к литературному и поэтическому творчеству».
Ближе других к материалистической позиции в отношении проблемы «мозг и психика» подошел Людвиг Бюхнер — выдающийся для своего времени естествоиспытатель и философ. В частности, он опровергал представление о божественной целесообразности в построении организма и его деятельности (телеология), а также представление о мистической жизненной силе, отметающей живое от неживого.
«Вульгарные материалисты» и их сторонники и последователи заметно повлияли на направленность мышления физиологов.
К 60-м годам XIX века материалистическая оценка процессов, протекающих в мозге, стала основой мировоззрения многих исследователей. К этому времени относится начало работ молодого И.М. Сеченова в области физиологии центральной нервной системы. В 1863 году в России вышла небольшая по объему работа И.М. Сеченова «Попытка подвести физиологические основы под психическую деятельность», позже названная «Рефлексы головного мозга». В этой книге впервые утверждалось, что в основе психических процессов лежит рефлекторный принцип деятельности.
Сеченов приводил убедительные доказательства рефлекторной природы психической деятельности, указывая, что ни одно впечатление, ни одна мысль не возникают сами по себе, что поводом является действие какой-либо причины: физиологического раздражителя. Он писал, что самые разнообразные переживания, чувства, мысли в конечном итоге ведут, как правило, к каким-то ответным действиям. «Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к Родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактом является мышечное движение». Сеченов не оставил без объяснения и те случаи, когда человек, подумав о чем-либо, не предпринимает соответствующего действия. Понять такие случаи работы мозга помог факт описанного «сеченовского торможения», которое может задержать осуществление исполнительного звена рефлекса. Такой рефлекс «с задержанным концом» является основой мысли, не приведенной в действие.
«Рефлексы головного мозга» привлекли к Сеченову горячие симпатии передовых людей и вызвали гонения со стороны царских властей. Книга была арестована, а автор привлечен к суду. Обвинительный акт гласил: «Эта материалистическая теория, разрушая моральные устои общества в земной жизни, уничтожает и религиозный догмат жизни будущей; она не согласна ни с христианским, ни с уголовно-юридическим воззрением и ведет положительно к развращению нравов».
В ожидании суда Сеченов говорил друзьям: «Не буду я брать адвокатов, а возьму с собой лягушку и покажу судьям мои опыты: пусть прокурор их опровергает». Однако протест широких общественных кругов предотвратил судебную расправу над ученым.
Психика детерминирована внешней средой и факторами этой среды. Поведение человека — это психические, соматические и вегетативные компоненты. В целом человек представляет собой психофизиологическое единство. Так благодаря работам И.М. Сеченова был впервые введен новый методический подход к изучению природы человека: психофизиологический монизм, заменивший господствовавший длительное время дуализм. Из этого вытекало, что мозг и мышление наряду с психологами должны изучать физиологи, используя при этом свои методы.
Однако до начала XX столетия еще не существовало методик, с помощью которых можно было бы исследовать механизмы процессов, протекающих в мозге.
В России становление и развитие исследований высшей нервной Деятельности связано с именем Ивана Петровича Павлова. Он не был прямым учеником И. М. Сеченова.
Научная деятельность И.П. Павлова. Начало XX века привело к коренному повороту в сторону экспериментального изучения физиологических основ психики. Центром этих работ стали лаборатории, руководимые И.П. Павловым.
Исследование И.П. Павловым физиологии условных рефлексов было подготовлено всей предшествующей его научной деятельностью. Новые приемы физиологического эксперимента, разработанные И.П. Павловым при исследовании кровообращения, получили дальнейшее развитие в изучении системы пищеварения. Павлов выполнил классические исследования деятельности пищеварительных желез в условиях хронического эксперимента, за которые был удостоен в 1904 г. Нобелевской премии. До этих работ физиологи считали, что выделение желудочного сока происходит в результате соприкосновения пищи со стенками желудка, т.е. без участия нервной системы. Доказательство нервного влияния на отделение желудочного сока было получено И.П. Павловым в опыте с «мнимым кормлением». Собака с перерезанным пищеводом и фистулой желудка нормально ест. Однако пища вываливается обратно в миску, не попадая в желудок, тем не менее в пустом желудке железы выделяют пищеварительный сок. Каким образом пища, не находящаяся в желудке, заставляет работать его пищеварительные железы? При перерезке блуждающего нерва сокоотделение прекращается — это и есть ответ на заданный вопрос.
Условными рефлексами И.П. Павлов называл реакции животных на сигналы, под которыми подразумевались воздействия, предшествующие данному безусловному раздражителю, например, свет, предшествуя даче пищи, начинал сам по себе вызывать слюноотделение. Звук, предшествуя раздражению током конечности у собаки после ряда повторений, сам по себе начинал вызывать сгибание конечностей — оборонительную реакцию и т. д. Возникла специфическая терминология: условный раздражитель — это сигнал, т. е. какой-либо фактор, избранный экспериментатором и включаемый до предъявления безусловного раздражителя — подкрепления. Например, сигнал — свет, подкрепление — пища, реакция — слюноотделение. Опыт, в котором используют сигнал и подкрепление, был назван сочетанием. Оказалось, что после ряда сочетаний образуется условный рефлекс, т. е. реакция на сигнал даже без сопровождения его подкрепления.
В результате проведенных исследований И.П. Павлов пришел к выводу: высшая (психическая) деятельность головного мозга заключается в образовании временных связей между нервными центрами, т. е. в образовании новых условных рефлексов.
Таким образом, в отличие от постоянных, врожденных рефлексов, обеспечивающих жизнедеятельность организма (кровообращение, дыхание, пищеварение и др.), условные рефлексы бесконечно разнообразны, изменчивы и точно приспосабливают организм к постоянно меняющимся условиям жизни.
Открытие элементарного физиологического явления психической работы мозга — условного рефлекса — положило начало научному исследованию сложного поведения животных, а также мышления и поступков человека, являющихся предметом изучения физиологии высшей нервной деятельности.
Современными задачами физиологии высшей нервной деятельности является изучение процессов, протекающих в головном мозге, локализация психологических функций в центральной нервной системе, изучение физиологических основ мышления, памяти, сна, эмоций, мотиваций и второй сигнальной системы.
www.ronl.ru
