Будучи еще молодым физиологом, Павлов занимался вопросами пищеварения, точнее частью этой проблемы — причинами секреции (выделения) слюны в полость рта и желудочного сока в желудок. Что же вызывает эту секрецию?
Напрашивалось предположение, что железистые клетки стенок желудка начинают выделять сок, когда их касаются проглоченные и пережеванные кусочки пищи. Проведя две операции на собаках, Павлов доказал, что такое объяснение неверно. Он разрезал пищевод и вывел конец отрезка, идущего от полости рта, в прорез кожи на шее; в результате каждый проглоченный животным кусок выпадал наружу. Кроме того, Павлов наложил на желудок фистулу. Фистула — это трубочка, которую одним концом вставляют в стенку желудка, а другой выводят на поверхность живота; образующийся в желудке сок по каплям вытекает по фистуле в специальный сосуд. Эти исследования показали, что при каждом приеме пищи у собаки вырабатывается желудочный сок, хотя в желудок никакая пища не попадает. Происходящее наглядно изображено на рис. 6.
Рис. 6. Схема опыта И. П. Павлова по изучению деятельности желудочных желез
Выходит, что секреция сока в желудке может быть вызвана только нервным возбуждением. Однако прямых нервных путей, которые вели бы от рта к желудку, нет, а есть только такие, которые идут от рта к мозгу и уже от мозга к желудку.
Еще до Павлова другой выдающийся русский физиолог, Иван Михайлович Сеченов (1829–1905), свел все происходящее в организме к рефлексам. Нервные пути рефлекса образуют так называемую рефлекторную дугу, которая состоит из чувствительной ветви, передающей в мозг все, что воспринимают органы чувств (разумеется, это чисто биологическая, а не физическая передача), и двигательной ветви, отходящей от мозга и идущей к «рабочим органам», то есть мышцам и железам.
Главное внимание Павлов уделил деятельности слюнных желез. Известно, что собака, в рот которой попал песок, выделяет большее количество слюны, чем во время еды. И у людей только при виде вкусного блюда может начаться слюноотделение. Об этом говорит и известное выражение «слюнки текут». В конце прошлого столетия существовало «ученое» мнение, что телесную секрецию обусловливает нетелесная радость, вызванная полученным или ожидаемым удовольствием. Считали, что нечто, не зависящее от тела и называемое душой, может таинственным образом влиять на работу органов. При этом оставались неясными два момента: во-первых, являлась ли действительно первопричиной какая-то радость, удовольствие, приятный вкус, желание, ожидание или даже мысль и, во-вторых, как проявляется это действие в каждом конкретном случае.
Физиологические исследования помогли Павлову понять ценность точных измерений. Он задался целью возможно полнее изучить выделение слюны, количество которой серьезно менялось в зависимости от обстоятельств. Эксперимент, который он поставил, выявляет в нем весьма искусного мастера операций на животных. Чтобы измерить количество выделяемой слюны, ему пришлось наложить фистулу на околоушную слюнную железу. Операция осложнялась тем, что трубка должна была точно входить в выделительный проток железы. Последующим исследователям не сразу удалось повторить эксперимент Павлова, Им пришлось вначале научиться тонкостям оперирования. Когда Павлов давал подготовленной таким образом собаке маленькие кусочки мяса, слюна капала из фистулы в подставленный под нее измерительный сосуд.
В других опытах Павлов сочетал кормление со звуковым раздражителем — звонком или шумом зуммера. Обычно воздействие на слух собаки не вызывает выделения слюны. С этой точки зрения шум является безразличным раздражителем. Но все изменяется, как только это воздействие неоднократно повторяется перед кормлением. В противоположность шуму раздражение полости рта во всех случаях вызывает выделение слюны. Это врожденный рефлекс в отличие от тех, которые вызывают секрецию лишь при определенных условиях. Павлов назвал рефлексы первого типа безусловными, а вторые — условными.
Установка, с которой работал И. П. Павлов, показана на рис. 7 в сильно упрощенном виде. Подопытную собаку закрепляли лямками в специальном станке, перед ней ставили миску, и спереди на раме был звонок. Как только он зазвонит, животное получает небольшую порцию корма. После нескольких повторений этой процедуры слюна выделяется сразу же после звонка, в том числе и тогда, когда, акустический сигнал не подкрепляется кормом. В этих случаях секреция вызывается условным рефлексом, сложившимся у животного в результате многократного сочетания звукового раздражителя с пищевым подкреплением.
Рис. 7. Собака в станке, предназначенном для исследования секреции пищеварительных желез
Но И. П. Павлов искал научное объяснение обнаруженным им фактам. Его интересовало, как раздражение органа слуха (или зрения), который не связан с пищеварением, влияет на железы рта. Значение разработанной Павловым теории, о которой большинство моих читателей уже слышали, можно правильно оценить только с учетом господствовавших в его время мировоззрений и общественных отношений.
По-прежнему встречались люди (нашелся такой человек и среди сотрудников Павлова), которые, как мы уже говорили, считали, что все объясняется действием духовных сил. Павлов, слушая их, только качал головой. Позднее он писал: «Среди моих сотрудников по лаборатории выделялся один молодой доктор. В нем виднелся живой ум, понимающий радости и торжество исследующей мысли. Каково же было мое изумление, когда этот верный друг лаборатории обнаружил истинное и глубокое негодование, впервые услыхав о наших планах исследовать душевную деятельность собака в той же лаборатории и теми же средствами, которыми мы пользовались до сих пор для решения различных физиологических вопросов. Никакие наши убеждения не действовали на него, он сулил и желал нам всяческих неудач. И, как можно было понять, все это потому, что в его глазах то высокое и своеобразное, что он полагал в духовном мире человека и высших животных, не только не могло быть плодотворно исследовано, а прямо как бы оскорблялось грубостью действий в наших физиологических лабораториях»[7].
Здесь я должен обратить внимание читателей на научные факты, которые нередко опускаются в многочисленных описаниях основных исследований Павлова. Речь пойдет о мозге, о функциях и строении которого до последней четверти прошлого столетия еще не имели ясного представления.
В начале 70-х годов прошлого века исследования мозга показали, что определенные, хорошо очерченные зоны коры головного мозга управляют отдельными участками тела, например мышцами лица, рукой или ногой. Если в результате тяжелого ранения головы оказывался поврежденным соответствующий участок мозга, то переставала действовать рука и только она, а не какая-нибудь иная часть тела. При повреждении другого участка мозга нарушалась деятельность какого-либо органа чувств: раненый слеп или глох. Такие участки головного мозга называют центрами; от них, как это теперь совершенно неоспоримо доказано, идут нервные пути соответственно к уху, языку или слюнным железам. Хотя учение о центрах было новым и для молодого Павлова, в его трудах существование этих центров рассматривается уже как нечто само собой разумеющееся. Теперь мы знаем, что учение о центрах не столь всеобъемлюще, как полагали в те годы; однако мы не будем подробно останавливаться на этом.
Павлов был физиологом-материалистом. Он понимал, что объяснение наблюдаемых им при выделении слюны явлений следует искать в реально существующих процессах, которые могут быть обнаружены путем точных исследований. В соответствии с учением о центрах он предположил, что при каждом воздействии раздражителя на вкусовые рецепторы рта возбуждается соответствующий центр, это возбуждение передается определенным путем второму центру, управляющему деятельностью слюнной железы, который и приводит подчиненный ему орган в активное состояние. Так объяснялся механизм безусловного рефлекса.
Если одновременно с возбуждением центра, управляющего слухом, многократно возбуждать центр, управляющий вкусовыми ощущениями, то между этими центрами устанавливается связь, которую Павлов назвал временной. Отныне любое раздражение первого центра приводит и к раздражению второго, а тот в свою очередь — к выделению слюны.
Очень важно отметить, что эта связь является временной. В период выработки условного слюноотделительного рефлекса, например на свет электрической лампочки, подопытное животное получает корм после каждого включения оптического сигнала. Специалисты говорят в таких случаях о подкреплении условного рефлекса безусловным. Условный рефлекс будет действовать, даже если прекратить подкреплять его, то есть включать световой раздражитель и не давать пищи. Но если условный раздражитель неоднократно применяют без подкрепления, то число выделяющихся капель слюны от опыта к опыту будет уменьшаться, пока слюноотделение в конце концов не прекратится совсем. Условный рефлекс угаснет.
