Джордж Джонсон - Десять самых красивых экспериментов в истории науки

Поначалу Павлов хотел стать священником, как его отец. Но в это же самое время он открыл для себя Дарвина. Завершались 60-е годы XIX века. Иван вместе с братом Дмитрием учились в семинарии, находившейся в Рязани, — там в то время жило семейство Павловых. Говорят, что по утрам Иван отправлялся в местную библиотеку почитать последний перевод книги Дарвина ‘‘Происхождение видов», а также книгу Джорджа Генри Льюиса «Физиология обыденной жизни» со схематическими рисунками внутренних органов или труд Ивана Сеченова «Рефлексы головного мозга», радикальное проявление материализма, доказывающее, что мозг — это просто исключительно сложная машина.

Сеченов предложил рассматривать любое проявление человеческого поведения от чихания до желания прочесть книгу как состоящее из рефлексов — мускульных движений, инициированных сигналами органов чувств. «Абсолютно все свойства внешних проявлений деятельности головного мозга, таких как возбуждение, страсть, насмешка, печаль, радость и т. п., — это результат большего или меньшего сокращения определенных групп мышц, — писал он, — что, как каждому известно, является чисто механическим действием». И даже когда в голове появляется случайная мысль, она является результатом действия определенного рефлекса или пробуждения памяти под воздействием внешнего сигнала. Сеченов мечтал о том, что наступит время, когда человек сможет анализировать внешние проявления работы головного мозга так же легко, как физик анализирует колебания музыкальной струны или свободное падение тел.

Эти идеи не могли не восхитить сына священника. В царствование Александра II в русскую глубинку стал проникать свет знаний. Книги и журналы, которые бы наверняка были запрещены при Николае I, теперь поступали в библиотеки, на пороге которых толпились люди, жаждавшие припасть к книжным сокровищам. Павлову иногда приходилось проникать в библиотеку через окно, предусмотрительно оставленное библиотекарем открытым.

Покоренный идеей о том, что живой организм подвластен научному познанию, он в 1870 году оставил семинарию и отправился учиться в Санкт-Петербург. К нему вскоре присоединился и брат Дмитрий. Они вместе изучали химию у Менделеева, создателя периодической таблицы элементов. Однако Иван больше увлекался физиологией и вскоре защитил докторскую диссертацию по медицине — темой диссертации стало регулирование кровяного давления и сердечной деятельности центральной нервной системой. В 1890 году он возглавил отдел физиологии Института экспериментальной медицины. Тут он, используя свои хирургические навыки, изучал «сложную химическую фабрику», в которой происходит переработка и усвоение пищи организмом.

Ученый заметил, что слюноотделение у собаки начинается до того, как кусочек еды окажется на ее языке: вода смешивается с муцином (гликопротеином, входящим в состав секретов всех слизистых желез), чтобы смазать пищу, поступающую в желудок, где уже приготовлена порция «аппетитного сока». Там, а затем в двенадцатиперстной кишке особые нервные рецепторы анализируют пищу, сигнализируя организму, какая смесь желудочного сока необходима для усвоения хлеба, молока, мяса и всего остального, что получила собака во время кормления.

Оказалось, что слюноотделение выполняет и другую функцию. Если собаке дать попробовать что-нибудь несъедобное — горчицу, слабую кислоту или соль, то слюна все равно будет выделяться, но на этот раз она будет состоять в основном из воды, чтобы защитить язык и смыть несъедобное вещество. В этом случае желудочные железы ничего не выделяют. Организм каким-то образом «узнает», что такие секреции не нужны.

Для измерения количества и состава слюны Павлов подвергал собак небольшой операции. Пока животное оставалось под наркозом, на его щеку или подбородок делался вывод (фистула), идущий от слюнных желез и фиксированный несколькими хирургическими стежками. После того как шов от хирургического вмешательства заживал, выделенная жидкость собиралась и анализировалась. Ученый обнаружил, что кусочки кварца практически не вызывали появления жидкости, тогда как при наличии песка выделялась вода, помогавшая собаке вымыть его из пасти. Следуя такой же физиологике, собака выделяла больше жидкости при наличии корочки хлеба, чем при появлении сочного куска мяса. Эволюция идеально настроила каждый рефлекс, приспосабливая животное к внешним воздействиям.

«Каждая материальная система может существовать как единое целое лишь до тех пор, пока его внутренние силы — влечение, когезия (сцепление) и т. п. — уравновешивают действующие на нее внешние силы, — писал он позднее. — Это в равной мере справедливо и по отношению к обычному камню, и по отношению к самым сложным химическим веществам, и эта истинность должна признаваться и в отношении живого организма… Рефлексы — это элементарные единицы в механизме постоянного уравновешивания».

В 1904 году Павлову была присуждена Нобелевская премия за труды по физиологии пищеварения. Поразительный человек, он был готов отказаться от этой награды, поскольку соперничавшая с ним лаборатория обнаружила, что он пропустил очень важный компонент системы — гормоны. «Совершенно очевидно, что у нас нет исключительного патента на открытие истины», — не без чувства горечи признавал он. Примерно в это же время он решил оставить исследования пищеварения и заняться тем, что он называл высшей нервной деятельностью.

В одном из своих опытов Павлов заметил, что для того, чтобы началось слюноотделение, наличие пищи в пасти животного совсем не обязательно. Запах, вид миски, даже скрип двери, когда наступает время кормления, иногда достаточен, чтобы запустить реакцию. Он называл это «психической секрецией».

В отличие от врожденных рефлексов, т. е. инстинктов, рефлексы приобретенные, или «условные*', можно изменять. Покажите собаке кусок мяса, а потом уберите его. Сделайте это несколько раз, и с каждым разом слюноотделение у собаки будет уменьшаться. Происходит «блокирование» рефлекса. Но вкус мяса, хлеба и даже — что парадоксально — неприятной кислоты восстановит («разблокирует») реакцию. Так же, как эволюция за долгие века «настраивала» каждый вид на внешнюю среду, прижизненный опыт животного «настраивает» конкретный организм на условия его существования. У него развивается способность к обучению.

Несколько ранее Павлов пытался объяснить это явление с точки зрения психологии, предполагая, что мысли собаки отражаются на ее «внутреннем экране». Животное перестает обильно выделять слюну после неоднократной демонстрации мяса потому, что устает и решает, что ее «усилия бесполезны». Но почему тогда попадание незначительного количества отвратительной кислоты вновь возвращает слюноотделение? Что при этом думает собака?