Логика дальнейших открытий И.П.Павлова

Интеллект решает неординарные проблемы

Сформировав достаточно полное представление об условном рефлексе, Павлов превращает его в инструмент познания всей высшей нервной деятельности. Объектом воздействия при более общем взгляде на предмет является кора больших полушарий мозга. Названный инструмент обладает большими исследовательскими возможностями, с его помощью "анализ проникает довольно глубоко, - с гордостью заявляет наш физиолог, - и, что особенно интересно, на этой глубине он сохраняет неизменный характер большой точности". В реакциях слюнной железы весьма разносторонне проявляет себя деятельность центральной нервной системы. А для того чтобы получить больше данных, имеющих отношение к этой деятельности, необходимо разнообразить агенты и способы их воздействия, варьировать силу воздействия, строить из них различные комбинации, изменять количество воздействий, модифицировать условия и виды экспериментов. При такой методике экспериментирования скрытые свойства нервной деятельности проявят себя достаточно разносторонне и разнообразно. Помимо специальных опытов можно использовать данные, предоставляемые нервной системой в патологии. Последняя в данном случае ценна тем, что дает множество всевозможных вариаций и комбинаций функций организма. "В самом деле, - пишет Иван Петрович Павлов, - вместо нашего страшно грубого, по сравнению со сложностью и тонкостью изучаемого механизма, метода разрушения частей мозга как аналитического приема, можно было рассчитывать в некоторых случаях на более ясное, отчетливое и более тонкое разложение целостной работы мозга на элементы, на разграничение отдельных функций мозга вследствие патологических причин, иногда достигающих чрезвычайно высокой степени дифференцировки действия". Патология, с одной стороны, помогала обнаружить проявления новых, ранее неизвестных характеристик деятельности мозга, а с другой - ставила новые задачи перед лабораторными исследованиями.

Продвигаясь постепенно к формированию целостного образа высшей нервной деятельности, академик Павлов руководствовался четко сформированной стратегией, включавшей в себя комплекс общих задач. Среди них были задачи такого рода: выявить основные компоненты, свойства и законы высшей нервной деятельности; определить деятельность и значение каждого компонента в рамках целого; выявить определяющий фактор этой деятельности; установить отношения между компонентами, а также между компонентами и целым; свести огромное разнообразие проявлений нервной деятельности к более или менее ограниченному числу основных свойств этой системы с их комбинациями и градациями, что позволит различить типы нервной деятельности, то есть те или другие комплексы основных свойств нервной системы.

На первых этапах своих исследований Павлов смог установить ряд существенных характеристик высшей нервной деятельности и коры больших полушарий как органа этой деятельности. Эти характеристики стали для него руководящими идеями в последующей работе. К числу таких характеристик относится прежде всего условно-рефлекторный характер данной деятельности. Кроме того, было сформировано связанное с предыдущей характеристикой представление о сигнальной деятельности больших полушарий как самой общей их характеристики. С самого начала своих исследований центральной нервной системы Павлов исходил из сформированного им понимания главнейшей ее функции, заключающейся в установлении равновесия между организмом и окружающей средой. Наконец, он всегда принимал в расчет идею наличия вполне определенного соответствия, определенных корреляций между раздражением и процессами в мозгу, между реакциями и этими процессами, выражая такое соотношение, например, через понятие точной зависимости между внешними явлениями и ответными реакциями организма.

Перечисленные выше идеи выполняли в теоретических построениях академика роль регулятивов, определяющих тем или иным образом основные черты формируемых им реконструктов - как отдельных элементов высшей нервной деятельности, так и этой деятельности в целом.

К формированию же общего представления о высшей нервной деятельности Иван Петрович Павлов стремился на протяжении всех своих исследований этой деятельности и притом стремился с большим нетерпением и величайшим усердием. Это видно, например, в характере вопросов, которые он остро ставил в лекциях о работе больших полушарий головного мозга, читавшихся им в 1924 году в Ленинграде в Военно-медицинской академии: "Где общая схема высшей нервной деятельности? Где общие правила этой деятельности? Перед этими законнейшими вопросами современные физиологи стоят поистине с пустыми руками". Но эти вопросы скорее относились к представителям других школ физиологии, а не к школе великого русского физиолога, которая к этому времени уже много сделала для получения ответов на требовательно поставленные вопросы.

При решении многих проблем Иван Петрович Павлов интуитивно руководствовался фундаментальными общими представлениями, опираясь на них как на основание содержательных логических правил, хотя таковые далеко не всегда были эксплицитно сформулированы наукой его времени. Как раз так обстояло дело при определении Павловым общего характера высшей нервной деятельности. Прочтем внимательно следующее его рассуждение и попытаемся затем выявить то соотношение, которое явилось основанием для завершающего это рассуждение вывода. Вот это рассуждение: "Большие полушария, этот высший отдел центральной нервной системы, представляет собой довольно внушительную величину. Затем, эта масса - чрезвычайно сложной конструкции: она состоит из миллиарда (у человека из миллиардов) клеточек, то есть центров, очагов нервной деятельности. Эти клеточки разных величин, форм и расположений соединены между собой бесчисленными разветвлениями их отростков. При такой сложной конструкции больших полушарий естественно предполагать, что они обладают и грандиозно сложной функцией".

К сделанному выводу можно прийти, если руководствоваться правилом адекватности структуры и функции, в том числе адекватности по характеру организации. Если сложна структура объекта, то таковой будет и функция этой структуры. Вывод Павлова, казалось бы очевидный, имел тем не менее большое эвристическое значение, поскольку ориентировал на поиск сложных механизмов деятельности полушарий.

К постановке такой задачи Павлов пришел и с другой, противоположной стороны. Этой стороной был внешний мир, который воздействует на организм огромным количеством самых разнообразных раздражителей. Однако при этом организм умеет успешно справляться с потоком раздражений, избирательно реагируя на них. Павлов приходит к выводу, что тот центр в мозгу, который воспринимает и перерабатывает внешние раздражения, должен представляться "чрезвычайно усложненным". В основе рассуждения, приведшего к такому выводу, также просматривается правило адекватности структуры и функции.

Поставленная с двух сторон задача требовала определения того, что представляет собой этот центр, этот "центральный аппарат". Представление о нем в тогдашних исследованиях было "неясным и туманным". Павлов ставит задачу устранения этой неясности: "Когда я осматриваю для себя многократно весь тот материал, который мной собран, для меня становится ясным, что здесь именно никакой неясности быть не должно и что сущность дела требует выставить этот пункт на первый план...". Этот материал был собран методом эффектов и теперь Павлов начинает мыслительно обрабатывать его, чтобы получить искомый реконструкт.

В физиологии высшей нервной деятельности еще до Павлова сформировалось представление о существовании в больших полушариях мозга воспринимающих центров, связанных с соответствующими органами чувств. Однако не было ясного представления о том, что представляют собою эти центры. Павлов обратил внимание на характер поступающих в сенсорный аппарат организма раздражений и на характер ответных реакций на эти раздражения. Каждое животное испытывает на себе воздействие огромного множества всевозможных внешних и внутренних влияний, идущих непрерывным потоком, хаотично, в невероятно сложных сочетаниях. Эффект этих воздействий, то есть реакции организма, носят иной характер: они не так многочисленны, часто представляют собой ответы лишь на некоторые элементы сложных воздействий, отличаются упорядоченностью, соответствуют потребностям организма. Такая асимметрия агентов и эффектов свидетельствовала о том, что объект воздействия, которым являются большие полушария мозга, выполняют большую и сложную деятельность по обработке и переработке поступивших раздражений, в которой в первую очередь присутствуют такие действия, как анализ и синтез. Поскольку указанные выше свойства появились у эффекта после прохождения раздражений через центральную нервную систему по рефлекторной дуге, то вполне резонно считать их функцией этой дуги. Таким образом, здесь снова мышление действовало на основе правила функционального отношения.

Но рефлекторный путь, или дуга, состоит из нескольких частей: 1) того или иного органа чувств, центростремительного нерва и совокупности клеток в коре больших полушарий; 2) соединительного, или замыкательного аппарата, находящегося также в этой коре; 3) другой совокупности клеток, от которой идет центробежный нерв к рабочему органу. Нужно определить, какая из этих частей выполняет описанную выше функцию анализа и синтеза раздражений. Павлов в данном случае действует в соответствии с правилом адекватности эффекта и его продуцента, избрав в качестве исходного данного сложность процесса реагирования. При таком подходе сразу отпадает третья часть дуги, поскольку она намного проще и менее изменчива, чем первая часть. Сложность реагирования соответствует сложности первой части, поэтому ее Павлов и определяет продуцентом реакций организма. "К этому центру, - делает он вывод, - прикладываются все раздражения, как внешние, так и внутренние, и этот центр занимается, так сказать, анализом всего того, что попадает в центральную нервную систему". Таким центрам (а их столько, сколько органов чувств), взятым в совокупности с центростремительными нервами и их периферическими окончаниями, Павлов дает название анализаторов. Каждый анализатор является чрезвычайно "территориально распространенным" в больших полушариях. Их мозговые концы (воспринимающие центры) в совокупности занимают весь объем полушарий.

Какая логика привела нашего физиолога к открытию двух важных процессов в коре больших полушарий, а именно процессов иррадиации и концентрации раздражений?

С целью обнаружения все новых и новых фундаментальных характеристик высшей нервной деятельности Павлов изобретал самые неожиданные способы применения метода условных рефлексов. Так, он начал использовать прием сдвоенных контрастных экспериментов. Определенное явление сначала изучалось с помощью одного эксперимента, а затем исследование продолжалось с помощью противоположного эксперимента. Этот прием в конце концов и привел Павлова к только что упомянутому открытию.

Какие факты были получены с помощью этого приема и каким образом на их основе были сформированы понятия названных процессов?

Первая часть сдвоенного эксперимента. Экспериментатор выбирает условный рефлекс на 800 колебаний метронома в секунду. После этого он пробует другие тона. Оказывается, что и они вызывают секреторную реакцию слюнной железы, даже если и достаточно сильно отличаются числом колебаний от первоначального тона: реакцию вызывают тона в 100, 200 и даже в 2000, 3000 колебаний. Больше того, животное реагирует и на любые другие звуки. Павлов в своих опытах руководствовался идеей, что каждый определенный раздражитель (определенный звук и тому подобное) фиксируется в мозгу в определенных клетках. В этом случае реакция должна бы быть только на первоначальный тон. Но поскольку эффект показывает иную картину, он делает вывод, что этот раздражитель не закрепляется в каких-то определенных клетках, а распространяется по всему слуховому центру и поэтому всякий другой звук вызывает ответную реакцию. Логическим основанием для такого вывода было правило изоморфизма: поскольку реакция вызывается любым звуком (первое множество внешне наблюдаемых элементов), то в коре мозга исходный условный раздражитель распределился по такому же множеству пунктов слухового центра. Рассуждение академика звучит так: "Вот этот факт, - что мы соединили пищевой центр только с одним раздражением, а раздражение оказалось обобщенным, - дает основание говорить о законе иррадиирования, представлять себе дело так, что раздражение, пришедшее в определенные клетки больших полушарий, не остается там, куда попало впервые, а разливается по клеткам соседним".

Вторая, контрастная часть эксперимента. Если в первой части опыта рефлекс вырабатывался в течение относительно короткого времени, то теперь раздражитель в 800 колебаний повторяется довольно долго. Это приводит к тому, что постепенно отпадают реакции на другие тона, пока, наконец, реакцию вызывает только тон в 800 колебаний, а тон даже в 812 колебаний реакции уже не дает. Перед нами противоположная картина: с одной стороны - множество различных раздражающих тонов, а с другой - реакция только на один тон. Правило изоморфизма позволяет установить отношение только между одной реакцией и одним видом раздражителя, остальные же раздражители не имеют своих коррелятов в слуховом центре - они исчезли, исходный раздражитель зафиксировался в одном пункте. У Павлова это соотношение получает такую трактовку: "Раньше разлившееся раздражение теперь концентрируется, собирается к одному пункту. Это подало повод рядом с законом иррадиирования выставить и закон концентрирования".

Особенностью описываемого приема экспериментирования является то, что он дает две агенто-эффектные структуры, то есть структуры, объединяющие в себе агенты, объекты воздействия и эффекты. Сопоставление этих структур еще до того, как были сделаны заключения относительно процессов в мозгу, выявляет противоположный характер как первых компонентов этих структур - агентов, так и третьих - эффектов. Но если противоположны друг другу крайние компоненты соотнесенных структур, то должны быть противоположны и средние компоненты. Этого требуют правила адекватности компонентов внутри каждой структуры. Такой вывод весьма эвристичен, так как ориентирует исследователя на формирование искомого реконструкта в виде противоположных факторов. Противоположность внешних ситуаций указывала на наличие противоположностей во внутренних, недоступных наблюдению процессах. Результативность описываемого приема экспериментирования говорит о полезности использования в опытах разных пар агентов, причем последние должны обладать противоположными характеристиками. Каждая из таких пар может способствовать выявлению какой-либо пары противоположных факторов в изучаемом явлении.

Это правило может, в частности, способствовать тому, что та или иная пара полярных агентов может быть применена к другой форме или к другому проявлению открытого ранее с помощью другого сдвоенного эксперимента феномена. Именно так случилось, когда Иван Петрович Павлов начал проводить опыт по воздействию на агрессивный центр собаки. Этот опыт уже с другой стороны подвел к открытию процессов иррадиации и концентрации. Этот эксперимент также позволил получить систему из двух контрастных агенто-эффектных структур. Обнаруженная в результате сопоставления этих структур противоположность внешних моментов указала на наличие противоположности внутренних, ненаблюдаемых моментов.

Конкретный характер вновь открытых процессов был определен Павловым путем сопоставления вполне определенных содержаний начального и конечного компонентов каждой из структур - раздражителей и реакций на них. Эффективность приема контрастных экспериментальных структур состоит в том, что в них искомые данные выступают в виде различий, которые легко выявляются при сопоставлении этих структур. Таким образом относительно легко удается получить необходимые для последующей мыслительной работы факты. Операции же с полученными данными осуществляются на основе уже известных в данной дисциплине соотношений, зависимостей, законов. А кроме того, искомые выводы из данных формируются с помощью более общих, часто универсальных содержательных правил, сформулированных на основе таких отношений, как каузальные, функциональные, изо- и гомоморфные и тому подобных. Весь комплекс подобных правил, как частных, так и общих, и образует содержательную логику поискового мышления.

Итак, оперируя методом эффектов и охарактеризованной только что логикой творческого поиска, Павлов сделал еще одно открытие - открытие закона иррадиации и концентрации раздражений, во многом определяющего ход нервных процессов в больших полушариях. Оценивая значение этого закона, ставя его по важности наряду с законом взаимной индукции, Павлов писал: "Деятельность больших полушарий, как, надо думать, и всей центральной нервной системы с ее двумя процессами - раздражения и торможения, управляется двумя основными законами: законом иррадиирования и концентрирования каждого из этих процессов и законом их взаимной индукции".

Кстати, если внимательно всмотреться в подробно описанный выше словами Ньютона его опыт с тремя призмами, то в нем также можно увидеть использование приема сдвоенных контрастных экспериментов. Таким образом, история применения этого приема достаточно давняя и тем не менее до сих пор неисследовавшаяся.

Анатолий Степанович Майданов, 1998 год