Помните, как мы, будучи школьниками, изучали на уроках биологии эксперименты Павлова над собаками? И долго смеялись, какие глупые у него собаки, что приступали к еде по сигналу? А потом звенел звонок и мы весело бежали в столовую. И, разумеется, чувствовали себя заметно умнее, чем собаки Павлова, привыкшие питаться после звукового или светового сигнала.
Возможно, это так и есть, а лучше разобраться в хитросплетениях человеческой мысли и научиться анализировать различные ситуации, взглянув на них со стороны, вы научитесь на нашей программе «Когнитивистика».
Пока же мы подробнее поговорим собственно об экспериментах великого российского ученого, первого российского Лауреата Нобелевской премии Ивана Петровича Павлова (1849-1936), внесшего неоценимый вклад в изучение высшей нервной деятельности, условных и безусловных рефлексов, вдохновившего новое поколение ученых на дальнейшие исследования. И, конечно, скажем пару слов о нем самом.
Исторический экскурс
Сегодня мало кто вспоминает нюансы биографии академика Павлова, однако изначально предполагалось, что Иван Петрович станет… священнослужителем. Предки будущего академика по отцовской и материнской линии посвятили свою жизнь служению русской православной церкви, сам Павлов закончил духовное училище, а затем духовную семинарию в Рязани.
Все бы так и шло по заранее намеченному плану, однако на последнем курсе семинаристу Ивану Павлову попала в руки книга «Рефлексы головного мозга», написанная российским физиологом и естествоиспытателем Иваном Михайловичем Сеченовым (1829-1905) [И. Сеченов, 2014]. Биографы утверждают, что именно эта книга стала поворотным моментом в выборе жизненного пути Павлова.
Так это или не так, сейчас судить сложно, однако по окончании духовной семинарии Павлов отправился не на церковную службу, а в Санкт-Петербургский университет. Изначально выбор у обладателя диплома о церковном образовании был не слишком широк, и Павлову пришлось подать документы на юридический факультет.
Спустя 17 дней после поступления, преодолев все формальности и реально действовавшие ограничения, Павлов перевелся на естественнонаучное отделение физико-математического факультета. Больше никаких колебаний в выборе профессии у Павлова не было, и всю свою научную жизнь он посвятил изучению высшей нервной деятельности млекопитающих, формирования условных и безусловных рефлексов на примере пищеварительной функции.
Поэтому сегодня можно смело считать, что все проведенные Павловым исследования – это один большой эксперимент длиною в жизнь. Наиболее исчерпывающее представление обо всех его достижениях дает «Полное собрание сочинений» в 6 томах, куда вошли все труды академика Павлова, и в их числе описание эксперимента Павлова над собаками [И. Павлов, 1951].
Остается добавить, что до того, как приступить к своим экспериментам, Павлов успел поучиться в Медико-хирургической академии, которая позднее была переименована в Военно-медицинскую, и пройти стажировку в Германии. Везде его наставниками были величайшие ученые своего времени: Константин Устимович, Рудольф Гейденгайн, Сергей Боткин и другие.
С 20-х годов 20-го столетия и до конца своей жизни Павлов работал в специально созданном под его запросы институте физиологии в Колтушах, что в Ленинградской области. В частности, знаменитые эксперименты над собаками он проводил в так называемой «Башне молчания» – полностью изолированном от проникновения внешних звуков здании.
Кроме того, там была создана система помещений, позволяющая наблюдать за поведением подопытных животных так, чтобы они не видели ученых. Если требовали условия исследования, животных можно было зафиксировать в определенном положении или ограничить их свободу перемещения. Итак, что же это были за эксперименты?
Эксперимент Павлова: кратко о сути простыми словами
Мы начали нашу статью с того, что большинство освоивших программу общеобразовательной школы людей помнят в общих чертах суть эксперимента Павлова и знают, что такое «собаки Павлова». К слову, этим словосочетанием часто обозначают не только животных, задействованных в опытах великого ученого.
Частенько называют словами «Собака Павлова» эксперимент, который поставил ученый над животными. В этом смысле словосочетание «собака Павлова» стало именем нарицательным, обозначающим и собак, задействованных в эксперименте, и сам эксперимент, и людей, склонных к слишком уж простым алгоритмам действий на основе очевидных раздражителей. Для того чтобы последний вариант стал понятнее, напомним вкратце суть эксперимента Павлова для тех, кто подзабыл детали.
Изначально ученый взялся за изучение темы пищеварения у млекопитающих, а собаки были выбраны в качестве объекта для опытов как подходящие по размеру и более терпеливые и спокойные, чем большинство других видов животных. В процессе наблюдения за выделением слюны у собак ученый заметил, что слюноотделение усиливается, когда в помещение заходит его ассистент, приносивший животным еду. Причем усиление слюноотделения наблюдалось до того, как собаки начинали поглощать пищу.
Павлов предположил, что собаки «узнают» его ассистента по белому халату, в который тот всегда был одет, и уже запомнили, что визит человека в белом халате означает скорое начало трапезы. Такую реакцию животных Павлов условно назвал «рефлекторной», причем разделил рефлексы на условные и безусловные.
Так, слюноотделение при получении пищи было отнесено к безусловным рефлексам, а отделение слюны при виде белого халата к условным или, другими словами, приобретенным. Чтобы проверить свои предположения, ученый организовал кормление собак с использованием других сопутствующих раздражителей.
Как вариант, началу трапезы предшествовал световой или звуковой сигнал, либо несильный удар электрическим током, а собственно еду подавали в автоматическом режиме без участия ассистента, чтобы исключить влияние нескольких факторов одновременно и облегчить трактовку результатов наблюдений.
Впоследствии из этой цепочки еду убрали и обнаружили, что при подаче привычного для животного сигнала слюна по-прежнему выделяется, даже если после этого никакого угощения не последует. Таким образом, рефлекторная реакция срабатывала при отсутствии еды.
Это наблюдение подтвердило изначальное предположение ученого, что природа рефлекторных реакций неоднородна и все рефлексы можно разделить на условные и безусловные. И, соответственно, его гипотезу, что в условных рефлексах задействован психологический механизм реакции на сигнал вкупе с готовностью собак к получению пищи.
В упрощенном виде эти эксперименты Ивана Павлова можно представить несколькими схематическими картинками, иллюстрирующими взаимосвязь между приемом пищи, сопутствующими внешними раздражителями и рефлекторной реакцией животных:
По ходу исследования встал вопрос о фиксации результатов и точности измерений. Более 10 лет своей научной карьеры Павлов потратил на изобретение и усовершенствование фистулы – особого приспособления, позволяющего выводить наружу все выделения из пищеварительной системы, начиная от слюны и заканчивая желудочным соком.
Изначальная сложность такой идеи заключалась в том, что выделявшийся желудочный сок начинал как бы «переваривать» кишечник и брюшную стенку, вызывая их эрозию. Ушло достаточно много времени прежде, чем удалось найти особый способ сшивать кожу и слизистую оболочку пищеварительной системы так, чтобы избежать повреждения тканей выделяемым соком.
Академику Павлову удалось сшить ткани так, чтобы туда можно было вставить металлические трубки, закрывающиеся пробками. Если вы не слишком брезгливы и впечатлительны, можете посмотреть видео «Собака Павлова» с описанием эксперимента, как это выглядело на практике:
В итоге можно было получить для исследования, например желудочный сок, просто открыв пробку в нужном месте. Выделения из пищеварительной системы нужны были для исследования количественных и качественных параметров: количество, интенсивность, химический состав и прочие данные. И, конечно, для продолжения экспериментов и подробного изучения механизмов взаимосвязи нервной и пищеварительной системы.
Для дальнейших исследований эксперимент усложнили и организовали процедуру так называемого «мнимого кормления». Для этого подопытной собаке хирургическим путем под наркозом перерезали пищевод таким образом, чтобы еда не попадала в желудок. Далее с животным проводили такую же серию экспериментов, как с его обычными сородичами, у которых пищевод не был нарушен, и еда при кормлении, соответственно, попадала в желудок.
Оказалось, что механизм рефлекторных реакций полностью совпадает и в случае, когда еда попадает в желудок, и в случае, когда еда не попадает в желудок. Так, безусловный рефлекс срабатывает, как только пища попадет в пасть собаки, а условный рефлекс начинает работать в ответ на сопутствующий внешний сигнал-раздражитель, звуковой, световой или электрический.
Далее эксперимент Павлова был усложнен еще больше и ученый попытался выяснить, как будет реагировать организм подопытного животного, если еду вводить непосредственно в желудок или кишечник. Как оказалось, и в этом случае у собак начинал выделяться желудочный сок. Сумма полученных результатов укрепила ученого в предположении, что пищеварительная система управляется не сама по себе, а регулятором, находящимся за пределами органов пищеварения, и что таким регулятором может быть нервная система.
Для проверки предположения в ходе дальнейшего эксперимента некоторым особям сделали денервацию органов пищеварения. Проще говоря, заблокировали чувствительные нервные окончания с целью препятствования их проводимости. После этого все ранее наблюдаемые в ходе эксперимента реакции исчезли. Академик Павлов впоследствии описал все свои опыты в книге «Вначале была собака. Двадцать лет экспериментов» [И. Павлов, 2018]. В книге эксперимент Павлова и его итоги описаны более сложным научным языком.
Итак, в чем же суть открытий Павлова, сделанных в ходе вышеописанных исследований? Попытаемся объяснить простыми словами. Для тех, кто пройдет нашу программу «Здоровье человека» это действительно будет несложно. Всем остальным будем пояснять суть научных терминов, которые использованы в описании.
«Собака Павлова» (эксперимент) – кратко об итогах:
- Обнаружено стимулирующее действие блуждающего нерва на желудочную секрецию и тормозное влияние симпатических нервных волокон.
- Удалось выяснить, что секреция желудочного сока усиливается под влиянием центральной нервной системы, которая получает сигналы от рецепторов в пасти собаки и отправляет в ответ по блуждающему нерву команду железам слизистой оболочки желудка.
- Удалось обнаружить, что сосуды, которые отвечают за кровоснабжение желудка и кишечника, находятся под влиянием нервных симпатических волокон.
- Обнаружено, что в пищеварительной системе есть рецепторы, от которых по чувствительным волокнам в мозг передается информация о наличии либо отсутствии еды.
- Удалось выяснить зависимость состава желудочного сока и скорости его выделения от характеристик еды, в частности, таких как соотношение белков, жиров и углеводов, наличия либо отсутствия ингредиентов, раздражающих слизистую желудка.
- Удалось выявить тормозное действие жировых субстанций на процесс секреции желудочного сока.
Теперь предлагаем обещанные пояснения терминов для тех, кто не силен в медицине и физиологии.
Итак, блуждающим нервом называют десятую пару черепных нервов, идущую от мозга по направлению к брюшной полости и иннервирующую («охватывающую») голову, шею, органы в грудной и брюшной полости. Именно поэтому он называется «блуждающим», т.к. он проходит («блуждает») практически через всю основную часть тела. Дополнительно уточним, что блуждающий нерв является самым длинным из всех черепных нервов.
Симпатическая нервная система – это часть вегетативной нервной системы. Симпатические волокна выходят на протяжении от первого-второго грудного сегмента спинного мозга до второго-четвертого поясничного сегмента спинного мозга и иннервируют все органы млекопитающих.
Теперь, когда мы внесли ясность в нюансы и результаты экспериментов академика Павлова, остается вопрос: зачем? Разумеется, цивилизованные люди понимают ценность научных исследований как таковых. И, особенно, исследований, которые, так или иначе, «проливают свет» на функционирование систем и органов млекопитающих, к коим относится и человек.
Однако всегда интересен не только сугубо теоретический, но и прикладной аспект исследований. В этом плане результаты эксперимента академика Павлова весьма значительны, потому что нашли применение в самых разных сферах медицины, экономики и даже шоу-бизнесе.
Значение эксперимента Павлова
В первую очередь исследования, проведенные академиком Павловым за его долгую научную жизнь, оказали огромное влияние на развитие медицины. Павлов настолько расширил знания о высшей нервной деятельности, физиологии пищеварения и взаимодействии нервной и пищеварительной систем, что это дало мощный толчок поиску методов лечения многих заболеваний.
Знание о механизме возникновения различных нервных рефлекторных реакций позволили расширить арсенал воздействия на организм человека с целью излечения. Если ранее лечение сводилось, в основном, к доступным методам воздействия на больной орган, то с открытием закономерностей функционирования центральной нервной системы появились новые возможности поиска первопричин заболевания и, соответственно, нахождения способов их устранения.
Эксперименты Павлова с собаками позволили разобраться, в какой части головного мозга формируется сигнал для запуска той или иной реакции, что стало новым словом в развитии нейрохирургии. Благодаря открытиям академика Павлова, врачи научились лечить пациентов с самыми разными расстройствами функций центральной нервной системы, что помогло и помогает многим больным вернуться к полноценной жизни.
Заметим, что работы Павлова нашли признание не только в России, но и далеко за рубежом. Спустя десятилетия к ним обращаются новые поколения ученых, а его научные методы и сделанные выводы по-прежнему вызывают интерес ученой общественности.
Так, на стыке тысячелетий в зарубежных научных изданиях появилось сразу несколько работ, посвященных экспериментам академика Павлова. Например, обзор Pavlov’s conceptualization of voluntary movements within the framework of the theory of higher nervous activity («Осмысление Павловым произвольных движений в рамках теории высшей нервной деятельности») [G. Windholz, 1998]. Или, к примеру, исследование Pavlov and integrative physiology («Павлов и интегративная физиология») [G. Smith, 2000].
А буквально пару лет назад вышла весьма интересная статья The kingdom of dogs: Understanding Pavlov’s experiments as human–animal relationships («Царство собак: понимание экспериментов Павлова как взаимоотношений человека и животного») [M. Adams, 2019].
А еще выводы, сделанные академиком Павловым, нашли широкое применение в сельском хозяйстве и, в частности, животноводстве для защиты от хищников. Так, возле мест скопления животных сельскохозяйственного назначения (пастбище, животноводческая ферма) на ночь оставляют свежее мясо с такой дозой отравляющего вещества, которое не убивает хищника, однако вызывает у него длительное отравление.
Хищник в полном соответствии со своими инстинктами съедает мясо, после чего у него формируется четкая взаимосвязь между отравлением и поеданием мяса возле места содержания или пребывания животных. Как итог, представители данной популяции хищников, обитающих в окрестностях пастбища или животноводческой фермы, более не посягают на крупный и мелкий рогатый скот и прочих животных сельскохозяйственного назначения.
И, конечно же, исследования академика Павлова бесценны для дрессировки животных в цирке, подготовки служебных собак для силовых структур, полиции, пограничных войск, частей МЧС. Фактически весь процесс дрессировки и влияния на поведение животных как раз и построен на формировании условных рефлексов. После того, как животное в точности выполнило команду, оно получает угощение, и в дальнейшем беспрекословно следует командам, даже если в данный момент нет возможности дать собаке угощение, а нужно задержать, к примеру, опасного преступника.
Более того, механизмы формирования условных рефлексов в той или иной степени задействует каждый владелец домашнего животного, когда пытается, например, приучить щенка к туалету, отучить котенка лазить по шторам или научить говорящего попугайчика каким-то определенным словам.
Конечно же, описание эксперимента Павлова с собаками и рассказ о его значении будет неполным, если не помянуть «добрым тихим словом» критиков методов научных изысканий Павлова. Критика сводится, в основном, к манипулированию темой жестокого обращения с животными. С одной стороны, животных, конечно же, всегда жаль. С другой стороны, людей, которые могут не получить полноценную медицинскую помощь из-за того, что наука не сможет обнаружить какие-то нюансы функционирования организма, тоже жаль.
Так или иначе, тема защиты животных стала мейнстримом отнюдь не сегодня в эпоху гласности и толерантности. Самое первое «Общество защиты животных» было организовано в 1875 году британской феминисткой Фрэнсис Пауэр Кобб. Причем это общество выступало в первую очередь против вивисекции (хирургических операций над животными с целью исследования функций их организма). Впоследствии организация получила название «Национальное общество против вивисекции», однако остановить эру научных экспериментов она не смогла.
Заметим, что академик Павлов вовсе не был бездушным палачом, как его пытаются представить некоторые «гуманисты», которые, кстати, не способны предложить альтернативные методы проведения исследований в научных и медицинских целях. В 1935 году по инициативе ученого на Аптекарском острове в Санкт-Петербурге был установлен памятник собаке в благодарность за службу на благо человечества:
А еще он бережно хранил «Необычный диплом И. П. Павлова и фотоальбом его четвероногих «друзей», подаренный ему коллегами в 1926 году «на 25-летний юбилей условных рефлексов» [Е. Басаргина, Л. Громова, 2018]:
Уточним, что датой открытия условных рефлексов в научной среде считается 1901 год, и Павлов решил отметить такой вот своеобразный юбилей в кругу единомышленников. Помимо поздравительного адреса, диплом содержит акварельный рисунок с изображением четырех собак, в которых угадываются 4 типа темперамента. Ныне эта реликвия хранится в Санкт-Петербургском филиале архива Российской академии наук.
На самом деле об экспериментах Павлова и их значении можно говорить бесконечно долго. Так, эксперименты Павлова над собаками и описание выявленных с их помощью механизмов условных и безусловных рефлексов получили наибольшую известность среди широких народных масс благодаря их изучению в рамках школьного курса биологии.
Однако Павлов Иван Петрович эксперименты ставил не только с целью разобраться в рефлекторных реакциях млекопитающих. Он изучал физиологию сна, патологии высшей нервной деятельности, типы темперамента у людей и так называемый «рефлекс свободы» у животных.
Поясним, что «рефлекс свободы» в контексте исследований Павлова – это натуральная и стереотипная реакция живого организма на внешние физические ограничители движения. И. П. Павлов, эксперименты великого ученого предопределили развитие науки на долгие годы вперед, а результаты его исследований используются в самых разных сферах человеческой деятельности по сегодняшний день.
Мы желаем, чтобы ваш «рефлекс свободы» вас никогда не подводил, чтобы у вас всегда была свобода выбора, свобода действий, свобода слова и свободный доступ к информации. Извлекать из информации максимум вы научитесь на нашей программе «Когнитивистика», а сейчас мы предлагаем вам ответить на вопрос по теме статьи, выбрав вариант ответа, наиболее полно отражающий вашу ситуацию:
