В свое время И.П. Павлов писал, что многие просчеты физиологии связаны с тем, что «представление об организме как целой системе коренится в нас недостаточно прочно» [30, т. II, кн. 2, с. 418]. «Только имея в виду целое, нормальный ход работы в том и другом отделе организма, – писал И.П.Павлов, – мы без труда отличаем случайное от существенного, искусственное от нормального, легко находим новые факты, часто быстро замечаем ошибки. Идея общей, совместной работы частей проливает яркий свет на всю исследуемую область» [там же, с. 258]. «...Вы видите, как все уравновешивается в организме! Это вполне понятно, так как организм – система, а в системе все должно быть согласовано» [там же, с. 180]. Цитированные выше, как и многие другие, места из научных работ И.П. Павлова явно противоречат утверждениям многих современных авторов о том, что Павлов якобы рассматривал организм не как целостную систему, а как агрегат частей, что у него не было системного подхода.
И.П. Павлов работал над конкретной функциональной системой (сердечно-сосудистой, пищеварительной) при помощи специфических для его времени методов и методик, но он не ставил задачу изучения особенноcтей системы как таковой. Он разработал объективный метод исследования нервной деятельности и пользовался системно-методическим подходом, который является в его учении подлинно материалистическим. Павлов четко представлял, что для исследования какой-либо деятельности (функции) организма необходимо выделить ее как целое, как систему, в рамках которой она имеет: а) биологический смысл; б) присущие ей специфические свойства и механизмы; в) отдельные составные структурные элементы, определенные связи между которыми составляют эту целостность.
Исследование отдельных функций И.П. Павлов проводил с позиций системной организации. Он рассматривал функции организма как «саморегулирующиеся системы», в которых гомеостаз является одним из основных механизмов регуляции постоянства внутренней среды организма. Хотя он не пользовался термином «гомеостаз» (этот термин ввел в науку в начале 30-х гг. нашего века американский физиолог У.Б. Кеннон), но фактически изучал те закономерности, которые составляют содержание современного учения о гомеостазе. Он пользовался понятием «постоянство внутренней среды организма», введенным в обиход физиологического исследования современником Павлова К. Бернаром, по своему смыслу тождественным термину «гемеостаз».
Уже в своих ранних исследованиях по физиологии сердечно-сосудистой и пищеварительной систем И.П. Павлов руководствовался принципами, лежащими в основе представлений о саморегуляции функций организма. Явления саморегуляции имеют место только в целостных системах, где процессы характеризуются поэтапным развитием: конец одного звена целостной системы как бы стимулирует начало развертывания другого звена, и так до выполнения целостного биологически важного приспособительного акта. При этом последовательно развертывающиеся звенья целостного процесса имеют по отношению друг к другу характер «противоположностей» (усиление одного приводит к ослаблению другого), что лежит в основе саморегуляции целостной системы, и, что особенно важно, в основе саморазвития.
Сущность павловского учения состоит не в одностороннем воздействии среды на организм, а в активном взаимодействии. Процесс активного взаимодействия организма со средой проявляется в физиологических формах отражения (материальных жизненных процессах). Физиологическое отражение знаменовало переход от неживой природы к живой. Общее свойство живой материи –раздражимость – в процессе эволюции обогатилось чувствительностью, возбудимостью, переживаемостъю и пр. В результате скачка от раздражимости к переживаемоеT на физиологической основе возникла психическая форма отражения. Процесс отражения является результатом не воздействия, а взаимодействия, т. е. результатом процессов, идущих как бы навстречу друг другу. Один из них есть процесс воздействия раздражителя на организм, другой – активность самой живой системы по отношению к воздействующему стимулу.
Активное взаимодействие организма и среды осуществляется по рефлекторному принципу. И.П. Павлов очень четко раскрывает этот тезис. Уравновешивание организма с внешней средой осуществляется благодаря безусловно-рефлекторной деятельности нервной системы. Безусловные рефлексы (как простые, так и сложнейшие – инстинкты) возбуждаются как внутренними агентами, так и внешними, что и обусловливает совершенство уравновешивания. Но достигаемое с помощью безусловных рефлексов равновесие организма и среды было бы совершенно только при абсолютном постоянстве внешней среды (гармонии внешних стимулов внутренним потребностям организма). А так как внешняя среда при своем чрезвычайном разнообразии вместе с тем находится в постоянном колебании, то безусловных рефлексов как устойчивых, «жестких» нервных связей оказывается недостаточно. Появляется необходимость дополнения их условными рефлексами, временными связями [28; 29].
Условные рефлексы, приобретаемые организмом в определенных условиях в форме индивидуального опыта, способны изменяться и даже «исчезать», если отсутствуют вызвавшие их условия, изменилась ситуация. Условные рефлексы (временная связь) являются универсальным приспособительным механизмом, обеспечивающим пластичные формы поведения.
В основе приспособительной изменчивости организма лежит координация функций, осуществляемая при помощи рефлекторной, в свою очередь строго координированной деятельности мозга. Рефлекторная деятельность мозга, возникающая в ответ на внешние воздействия, является всегда реакцией всей центральной нервной системы. Постоянно возникающие изменения внешней среды отражаются в непрерывных динамических перестройках реакций мозга, осуществляемых по рефлекторному принципу.
Таким образом, рефлекс – не раз навсегда заданный, сверхжесткий акт, а целостная саморегулирующаяся система. Гибкость рефлекса проявляется там, где есть несоответствие действия вызвавшей его причине. Неадекватное соотношение рефлекса внешним факторам заключается в том, что детерминантами (причинной обусловленностью) рефлекса являются не только текущие внешние воздействия, но и внутреннее состояние организма, определяемое в первую очередь наличием актуализированной потребности. В таком понимании рефлекса находит воплощение не только идея о внешней детерминации, но и принцип внутренней детерминации – самодетерминации как основы активности организма. Одним из важнейших механизмов внутренней детерминации рефлекторной деятельности организма являются потребности и связанное с ними мотивационное поведение. П.В.Симонов через активное рефлекторное взаимодействие механизмов внешней и внутренней детерминант определяет поведение как форму жизнедеятельности, которая изменяет вероятность и продолжительность контакта с внешним объектом, способным удовлетворить имеющуюся у организма потребность [37].
Согласно рефлекторной теории Сеченова-Павлова причина любого рефлекторного акта лежит вне его. И.П. Павлов делает очень важное замечание, что благодаря условным рефлексам явления внешней среды то отражаются в деятельности организма, то остаются для него индифферентными, незначащими. Иначе говоря, благодаря условным рефлексам организм активно избирательно относится к окружающей действительности. И.М. Сеченов утверждал, что чем выше чувственная организация организма в эволюционном ряду, тем шире сфера его жизненной среды, тем большая согласованность его жизненных потребностей с условиями среды. Это положение И.М. Сеченова нашло дальнейшее развитие в трудах его идейных и научных последователей (И.П. Павлова, Н.Е. Введенского и А.А. Ухтомского). Оценивая биологический смысл рефлекторных реакций, А.А. Ухтомский, в частности, подчеркивал, что рефлекс – это менее всего механизм устранения вызвавшей его причины и возвращения организма к некому безликому равновесному состоянию. Если бы это было так, то в процессе эволюции рефлекс выступал бы не как фактор прогрессивного развития высших животных, а как фактор регресса. Наделе же рефлекс выступает как аппарат, с помощью которого организм деятельно идет навстречу среде, осваивая и расширяя ее сферу в своих интересах. Рефлекс выступает, таким образом, как физиологический механизм активности организма. В рефлекторной реакции диалектически сочетаются принципы реактивности и активности.
Вырабатывая условный рефлекс, организм активно «преобразует» свою среду, превращая условный раздражитель в физиологический фактор среды. Условный рефлекс образуется как в элементарном, так и в сложнейших комплексах на основе безусловных рефлексов. Он образуется из всевозможных агентов внутренней и внешней среды. Отсутствие у условного рефлекса «обязательного» рецептивного поля и «гарантированная» возможность установления связи (точнее взаимосвязи) между любым рецепторным аппаратом и любым безусловным центром являются одной из главных предпосылок «свободы» организма, его активности [45].
Предпосылкой образования условного рефлекса является особое отношение организма к раздражителю.
На ранних этапах эволюции, когда организм еще непосредственно связан со средой, любое воспринимаемое воздействие извне вызывает ответную деятельность, т. е. ответная безусловная реакция является единственной формой восприятия раздражителя. Круг воспринимаемых раздражителей ограничен, соответственно ограничен и репертуар возможных ответных действий. По мере эволюционного развития организмов, усложнения и дифференцирования его взаимоотношений со средой возрастает и репертуар возможных ответных деятельностей и соответственно расширяется сфера воспринимаемых раздражителей. И наконец, приобретается возможность воспринимать раздражитель, но не реагировать на него в прежнем «безусловном» значении для организма (воспринимать его как индифферентный), иными словами, возникает способность адаптироваться к действию раздражителей. В процессе эволюции с совершенствованием центральной нервной системы способность воспринимать, но не «реагировать» преобразуется в особую форму безусловной нервной деятельности – ориентировочный рефлекс. Эта специализированная форма деятельности направлена на сенсорное выделение нового объекта, оценку значимости этого раздражителя.
Воспринимаемый, но индифферентный, безответный раздражитель, временно утративший способность вызывать собственную реакцию, может приобрести любое сигнальное значение. Индифферентный раздражитель, став сигналом к новой деятельности, входит в функциональную структуру условного рефлекса. Формирование условного рефлекса путем придания индифферентному раздражителю «нового», сигнального значения есть проявление особой высшей формы активности организма.
Со времен И.П. Павлова критиковалась рефлекторная теория деятельности нервной системы. Так, неоднократно высказывалась точка зрения, что принцип рефлекторной дуги якобы игнорирует принцип активности организма и, таким образом, является выражением механистической причинности в деятельности организма (по схеме «стимул-реакция»). Однако учение И.П. Павлова включало идею, что выражением действительных отношений является не «рефлекторная дуга», а принцип «рефлекторного кольца», движение по которому может быть начато в любой его точке (а следовательно, и изнутри) и который таким образом отражает «активность» организма, идущего не на поводу у среды, а активно преодолевающего ее изменения. Согласно одному из широко известных представлений преобразование рефлекторной дуги в рефлекторное кольцо может осуществляться за счет «обратной афферентации» от исполнительных органов к нервным центрам. По концепции Н.А. Бернштейна [5] вклад «обратной афферентации» в рефлекторный акт приводит к формированию механизма сличения реальных результатов действия с ожидавшимися. Это сличение реализуемого действия с моделью «цели действия», с моделью «потребного будущего» осуществляется, таким образом, по принципу «нервного кольца», и является, по П.К. Анохину [1], завершением рефлекторного акта, целенаправленного поведения.
Однако при ближайшем рассмотрении «рефлекторное кольцо» оказывается не чем иным, как системой классических рефлекторных дуг, а «обратная афферентация» не просто завершает данный рефлекторный акт, а представляет собой начальное, афферентное, звено следующего рефлекторного акта. Сличение реальных результатов действия с ожидавшимися не является самоцелью, оно осуществляется для достижения полезного приспособительного эффекта. Последний достигается, разумеется, не сличением, а действием. В случае же, если «обратная афферентация» сигнализирует о недостаточности осуществленных действий, она опять-таки выступает как афферентное звено нового, корригирующего, рефлекса [17].
Мысль К. Бернара о «кольцеобразной замкнутости» организменных процессов оказалась, безусловно, плодотворной. Большое внимание ей уделял и Сеченов; именно ему принадлежит открытие циклически повторяющихся рефлекторных процессов, на базе которых возникают оценочные чувствования, выступающие в качестве регуляторов движений, приспособительных, полезных действий.
Правда, критики рефлекторной теории «рефлекторное кольцо» называют «цепным рефлексом», в котором якобы отсутствует «оценочное звено» действия или поведенческого акта, осуществляемое по принципу «обратной афферентации». В рефлекторной теории Сеченова-Павлова давно учтена роль так называемой «обратной связи» (как внешней, так и внутренней), за счет которой порождается активная деятельность организма, избирательное его отношение к окружающей действительности. И.П. Павлов писал, что если в поведении организма главенствующую роль играли бы абсолютно замкнутые кольцеобразные процессы, то развитию организма пришел бы конец, они были бы «огромной помехой для сношения коры с. внешним миром, почти исключиЛи бы эту их наиглавнейшую роль» [30, т. III, кн. 2, с. 160]. Организм, по Сеченову и Павлову, – это в одно и то же время и постоянно «кольцеобразно замкнутая» система, и постоянно «скачкообразно разомкнутая», к чему ее вынуждают постоянно непрерывно-прерывные взаимоотношения с окружением.
И.П. Павлов отмечал, что нельзя чрезмерно преувеличивать роль «обратно направленной связи», в частности идущей от кинестетических реакций, двигательных актов. Если бы обратные (проприоцептивные) афферентные сигналы от всех движений действительно поступали в достаточной степени в большие полушария, то при их массе они являлись бы огромной Помехой для сношения коры с внешним миром.
Моменты постоянной «кольцеобразной замкнутости» и постоянной «скачкообразной разомкнутости» представляют собой единый диалектический процесс жизнедеятельности организма. Первый момент обусловливает собой относительную устойчивость (гомеостатичность), повторяемость и тем самым выполняет функцию сохранения организма (самодетерминацию, внутреннюю детерминацию). Этим объясняется устойчивость отдельного организма и его вида в целом. Напротив, момент «скачкообразной разомкнутости» представляет собой движущую сторону процесса изменения и прогрессивного развития; прерывистость кольцеобразной замкнутости приводит к возникновению качественно новых кольцевых процессов, нового качества вообще, т. е. является истинно движущим моментом, благодаря чему совершенствуется организм, осуществляется процесс эволюции. Такова диалектика этой проблемы.
Основные черты полной рефлекторной теории И.П. Павлов сформулировал в своей знаменитой работе «Ответ физиолога психологам» (1932). Из всего комплекса принципов, на которых создана рефлекторная теория высшей нервной деятельности, он выделил три основополагающих принципа: принцип детерминизма, принцип структурности и принцип анализа и синтеза.
Первый принцип – принцип детерминизма (причинности) гласит: «Нет действия без причины». Всякая деятельность организма, каждый акт нервной деятельности вызван определенной причиной, воздействием из внешнего мира или внутренней среды организма. Целесообразность реакции определяется специфичностью раздражителя, чувствительностью организма к раздражителям. Результатом рефлекторной деятельности, ее естественным завершением является подчинение внешних условий потребностям организма. Рефлекторный акт – это прежде всего практическое взаимодействие между организмом и средой. Всякая деятельность организма, какой бы сложной она ни казалась, всегда есть причинно обусловленный, закономерный ответ на конкретные внешние воздействия.
Согласно второму принципу – принципу структурности – в мозге нет процессов, которые не имели бы материальной основы, каждый физиологический акт нервной деятельности приурочен к структуре.
По Сеченову и Павлову, принцип структурности – это прежде всего принцип расположения «действий силы» внешних раздражителей в пространстве мозга, приурочение динамики нервных процессов к структуре. В филогенезе внешние раздражения, многократно повторяясь однотипным системным образом, задействуют в организме определенную морфофизиологическую структуру, которая затем передается из поколения в поколение (генетически детерминированно). Она соответствует более или менее постоянным отношениям окружающей действительности. Такую морфофизиологическую структуру, реализующую безусловно-рефлекторную деятельность, И.П. Павлов назвал врожденной.
Окружающая действительность вечно изменяется и преобразуется, и вследствие этого раздражители никогда не бывают тождественными, соответственно изменяется и преобразуется морфофизиологическая структура нервной деятельности. Ту «часть» структуры, которая находится в постоянном динамическом преобразовании, Павлов назвал «динамической, функциональной структурой». Применительно к нервным структурам первая (т. е. врожденная) – это структура постоянных нервных связей (субстрат безусловных рефлексов). Вторая (т. е. динамическая, приобретаемая в индивидуальном развитии) – это структура временных связей (субстрат условных рефлексов), или, иначе, динамическая функциональная структура нервной деятельности. Соотношение этих структур постоянных и динамических нервных связей представляет тот единый нервный субстрат, на котором действуют «силы» внешних раздражителей, который сплошь занят нервными процессами, представляющими собой не что иное, как процесс анализа и синтеза раздражителей по их значению, по их смыслу для жизнедеятельности организма.
Все нервные функции приурочены к морфофизиологической структуре. Причем структура сама по себе содержит в виде следов прошлых раздражении своеобразную динамику, которой соответствуют определенные смысловые значения окружающей действительности, отражавшиеся в прошлом. Обучение в любой его форме есть изменения в мозговом субстрате, а структура дает возможность накопления истории взаимоотношений организма и среды, она обеспечивает возможность хранения и воспроизведения индивидуального опыта. Благодаря тому, что структура дает возможность хранить и во времени воспроизводить смысловые значения предметных отношений действительности, возникает возможность ориентироваться как в прошлой и настоящей действительности, так и в будущей.
Третий принцип – принцип анализа и синтеза раздражителей внешней и внутренней среды. Иными словами, в мозге непрерывно происходит анализ и синтез как поступающей информации, так и ответных реакций. В результате организм извлекает из среды полезную информацию, перерабатывает, фиксирует ее в памяти и формирует ответные действия в соответствии с обстоятельствами и потребностями.
Примером процесса синтеза является формирование любого условного рефлекса. Аналитическая деятельность мозга заключается в избирательном реагировании на отдельные составляющие внешних воздействий. Оба эти процесса обусловливаются тем, что, с одной стороны, специализированные рецепторы, анализаторы обеспечивают избирательную реакцию на отдельные сигналы среды (анализ, дифференцировку сигналов), с другой стороны, обеспечивают целостное восприятие всей совокупности воздействий (синтез сигналов).
Принцип анализа и синтеза в рефлекторной деятельности охватывает всю область динамических процессов превращения внешних воздействий во внутреннюю и внешнюю деятельность, приспосабливающую организм к окружающей действительности. К этим процессам относятся возбуждение и торможение, функциональное замыкание и размыкание нервных связей, качественные переходы одних состояний в другие и т. д., то есть принцип анализа и синтеза охватывает всю высшую нервную деятельность и, следовательно, все психические явления.
Как конкретное проявление анализа и синтеза поступающих извне раздражителей И.П. Павлов рассматривал борьбу рефлексов и все связи, возникающие на основе этой борьбы. При этом процесс анализа и синтеза всякий раз принимает новое течение, переключается то в одном, то в другом рефлекторном направлении и представляет собой крайне гибкий, подвижный процесс. Каждый момент изменения среды действует на организм все новой и новой комбинацией своих отношений, которые необходимо « отразить «, оценить с точки зрения их значения для физиологической деятельности организма. Нервная система, аккумулировав все прежние влияния внешней среды и будучи приведенной внешними раздражителями в деятельное состояние, постоянно оказывает огромное влияние на общий итог, синтез, баланс высшей нервной деятельности.
Именно поэтому И.П. Павлов, высоко оценивая роль внутренней среды организма, внутренние детерминанты (диалектику самой внутренней организации), в противоположность бихевиористам, рассматривал поведение организмов не как «алгебраическую сумму» внешних воздействий, а как активное преобразование внешнего во внутреннее, как активный анализ и синтез всех влияний, идущих от организма и внешних воздействий, как активное приспособление организма к окружающим условиям существования.
Анализ и синтез – это всегда взаимосвязанные, одновременные и неотделимые друг от друга процессы.
В своем историческом развитии анализ и синтез проходят ряд ступеней. Внутри каждой ступени эволюционного развития нервной системы имеются, конечно, свои специфические формы анализа и синтеза, соответствующие конкретным задачам животных, конкретным условиям их развития и обитания, а также возрастным особенностям.
Анализ и синтез особенно сложно протекают у человека, у которого в связи с его словесным мышлением вводится качественно новый двухсигнальный принцип высшей нервной деятельности. Корковый анализ и синтез здесь делится на низший и высший. Низший анализ и синтез присущ первой сигнальной системе. Высший анализ и синтез – это анализ и синтез, осуществляющийся совместной деятельностью первой и второй сигнальных систем при обязательном участии осознания предметных отношений действительности.
Любой процесс анализа и синтеза обязательно включает в себя в качестве составной части свою завершающую фазу – результаты действия. И.П. Павлов показал несостоятельность взгляда В. Кёлера о том, что обезьяна якобы «мыслит» в момент кратковременных перерывов между действиями. Напротив, все мышление обезьян, по Павлову, сплошь проявляется в действии, в результатах совершенных действий, все оно сплошь «ручное».
Человек поднялся на высшую ступень эволюции благодаря исключительно дробному анализу и синтезу своих «ручных» действий, результатов этих действий. У человека это относится не только к анализу и синтезу действия рук, результатам его трудовой деятельности, но и к анализу и синтезу движений, речи. Речедвигательный анализ и синтез, по Павлову, составляет «базальный компонент» человеческого анализа и синтеза.
Таким образом, рефлекторная теория Сеченова– Павлова придает исключительно большое значение не только анализу и синтезу раздражений, которые поступают из внешнего мира, но и анализу и синтезу двигательных актов, результатам движений, деятельности. При этом рефлекторная теория не выделяет одну только «обратную афферентацию», поскольку она имеет вторичное значение, а рассматривает ее в неразрывной связи со всем единым рефлекторным процессом.
Этот принцип открывает сущность и природу психических явлений как непосредственных продуктов процессов анализа и синтеза, в которых открываются для организмов смысл, значение предметных отношений действительности, направление и характер действия, которые, будучи обусловленными внешней действительностью, выступают в роли регуляторов самого действия и которые всегда остаются только отражениями.
Итак, сеченовско-павловская рефлекторная теория – это диалектическое понимание того, как внешний мир «пересаживается» во внутреннее бытие организма, как он там многократно преобразуется в специфические деятельности организма, как в результате мозгового анализа и синтеза порождаются психические явления.
2. Эволюционные закономерности интегративной деятельности мозгаОсновными факторами эволюции являются: изменчивость, наследственность и естественный отбор. Теория эволюции живой природы Ч. Дарвина сводится к тому, что в результате борьбы за существование происходит отбор животных, наиболее приспособленных к определенной среде. Иными словами, в борьбе за существование выживают лишь те индивиды, чьи далее незначительные отклонения в признаках или свойствах случайно дают им преимущества в приспособлении к условиям жизни.
Изменчивость видов может определяться рекомбинацией генов, а также скачкообразными наследственными изменениями – мутациями. Таким образом, есть тенденция к возрастанию изменчивости вида. Однако принцип отбора ограничивает изменчивость, так как естественный отбор способствует в основном организмам с генным набором благоприятных комбинаций свойств. Отбор ограничивает частоту и распространенность неудачных вариантов путем ослабления их выживаемости или малого шанса на размножение. Эти диалектические отношения между повышением изменчивости, с одной стороны, и ограничением изменчивости вследствие отбора – с другой, составляют основной механизм эволюции в целом.
Проанализировав эволюционные закономерности морфологических преобразований мозга и нервно-психической деятельности, И.М. Сеченов сформулировал принцип этапности развития нервной системы. По его гипотезе в процессе саморазвития мозг последовательно проходит критические этапы усложнения и дифференцировки как в морфологическом, так и в функциональном отношении. Общая тенденция эволюции мозга в онтогенезе и филогенезе осуществляется по универсальной схеме: от диффузных, слабодифференцированных форм деятельности к более специализированным, локальным (дискретным) формам функционирования.
В филогенезе, несомненно, существует тенденция, действующая в направлении совершенствования морфофункциональной организации мозга и соответственно повышения результативности его нервной (психической) деятельности. Биологическое совершенствование организмов состоит в развитии у них «способности» со все нарастающей эффективностью овладевать, «расширять» сферу окружающей среды, становясь в то же время все менее зависимым от нее.
Без знания «законов жизни», как писал крупнейший дарвинист А.Н. Северцов (1866-1936), «без понимания законов эволюции мы не можем понять и законов индивидуального развития», поскольку «онтогенез есть функция филогенеза». А.Н. Северцов выдвигает идею создания эволюционной физиологии, основателями которой в 30-е гг. стали известные советские физиологи Л. А. Орбели и Х.С. Коштоянц.
Раскрывая формулу связи филои онтогенеза организма, Орбели в 1961 г. писал, что те формы поведения, механизмы деятельности мозга, которыми отличались наши предки, находятся в «свернутом» виде и при определенных условиях проявляются. Л.А. Орбели, Х.С. Коштоянц и их последователи (Л.Г. Воронин, А.И. Карамян, Г.И. Поляков, Е.И. Крепе, Л.В. Крушинский и др.) разработали представления об этапах и принципах совершенствования мозговой деятельности в процессе видового и индивидуального развития организма, основы эволюции поведения.
На основании фактов о связи между процессами онтогенетического развития потомков и филогенеза предков был сформулирован биогенетический закон Мюллера-Геккеля: онтогенетическое (особенно зародышевое) развитие индивида сокращенно и сжато повторяет (рекапитулирует) основные этапы развития всего ряда предковых форм – филогенеза. При этом в значительно большей степени рекапитулируют те признаки, которые развиваются в форме «надстроек» конечных стадий развития, т. е. более близких предков, признаки отдаленных предков в большей степени редуцируются.
В теории этапности развития животного мира критическим периодом принято считать такой этап развития нервной системы, когда под давлением внешних и внутренних факторов отмечаются коренные прогрессивные и регрессивные изменения ее структурной и функциональной организации, когда проявляются характерные признаки функционирования организма.
Прогрессивное структурное развитие сопровождается функциональным объединением нервных центров, что приводит к формированию новой интегративной системы. Процесс интеграции неизбежно сопровождается редукцией и соподчинением отдельных частей, составляющих целостную систему. Такой принцип присущ не только развитию интегративной деятельности мозга в целом, но и формированию целостных функциональных систем организма (1).
В процессе эволюции только после значительного ограничения функциональной диффузности (генерализованности) нервной системы оказалось возможным усложнение образа жизни и в первую очередь двигательной активности. Одновременно с сенсорной и двигательной специализацией мозговых образований шло повышение лабильности нервных центров (нейронных модулей) и развивалась функция замыкания временных связей, т. е. появлялись физиологические механизмы, лежащие в основе высшей интегративной деятельности мозга. Возможность временного функционального объединения нескольких нервных центров, возможность участия одного нервного центра в различных функциях организма значительно усовершенствовала адаптивную функцию организма.
Обобщая результаты онтогенетических исследований, П.К. Анохин [1] сформулировал широко известную концепцию «гетерохронного системогенеза», основанную на принципах гетерохронного и гетеротипного созревания структурных и функциональных особенностей нервной системы в процессе онтогенетического развития животных. Основное содержание этой концепции сводится к тому, что в ходе эмбриогенеза избирательно и ускоренно развиваются те образования, которые в целом создают функциональную систему, обеспечивающую выживание развивающегося организма к моменту рождения и его дальнейшее развитие. Сначала формируются более древние, неспецифические структуры и формы функционирования мозга, а затем в ходе дальнейшего развития постепенно вычленяются специализированные системы, координированная деятельность которых обеспечивается высшими отделами мозга, в филогенетическом отношении более новыми.
С биологической точки зрения онтогенез является развитием, «расшифровкой» генетической программы, происходящей под постоянным влиянием среды. Механизм генетической детерминанты прежде всего задает программу развитию врожденных двигательных актов. Раннее возникновение диффузных движений, вызванных временно доминирующими очагами возбуждения в диффузной нервной системе, приводит к развитию дифференцированных двигательных актов и формированию мощной афферентной (проприоцептивной) импульсации в мозг. Эта ранняя «обратная афферентация» модулирует уровень возбудимости центральных отделов мозга, способствует их дифференцировке и обеспечивает их подготовленность к реагированию на афферентные сигналы других анализаторов, созревающих позже. Раннее структурообразование в онтогенезе мозга обусловливается его связями с внешней средой через афферентные пути и рецепторные аппараты. Каждому этапу онтогенеза соответствует гетерохронное (разновременное) созревание и функциональное подключение определенного анализатора. Их гетерохронное развитие не исключает того же принципа, что новая система может занять в функциональном отношении ведущее место.
Аналогичные гетерохронный и гетеротипный принципы развития и созревания обнаруживаются для корковых структур мозга человека. В процессе развития первыми появляются признаки общего плана, архитектоники, последними – признаки узкой функциональной специализации структур. Но различные по генезу структуры имеют гетерохронное созревание. Первичное обособление неокортекса происходит в ранние периоды онтогенеза человека. Затем намечается тенденция к ускоренному развитию фронтальных отделов корковой пластинки по сравнению с окципитальной. Межуточная и старая кора формируются более быстрыми темпами, обгоняя новую. Формирование лимбической коры у человека и обезьян происходит в более поздние сроки, чем гиппокампа и энторинальной коры. Межуточная область коры, так же как архикортекс, опережает лимбическую. Те же тенденции обнаруживаются и в развитии подкорковых образований.
Структурное созревание мозговых образований сопровождается гистологической дифференцировкой, которая на раннем этапе обнаруживается в усложнении дендритных и аксонных ветвлений клеток, в частности апикальных дендритов. Классические данные по морфологии нервной системы С. Района-Кахаля, опубликованные еще в 1900 г., стали основой для дальнейших исследований закономерностей роста и созревания центральной нервной системы. Обнаружена весьма важная закономерность, что на ранних этапах онтогенеза доминирует аксодендритный тип синаптических связей, а на поздних этапах возрастает значение аксосоматических контактов. Сначала превалирует мультисинаптический тип организации межцентральных связей, затем прогрессивно формируются моносинаптические связи. Эволюционные изменения отмечаются в самих синапсах. По мере созревания синаптических структур значительно увеличивается количество синаптических пузырьков, возрастает их специфичность. Одним из критериев высокой степени специализации высших отделов мозга является наличие шипикового аппарата в межклеточных связях. В ходе эволюционных (филогенетических) преобразований устанавливается строгая корреляция между степенью специализации в структурах мозга и свойствами рефлекторной деятельности. На самом раннем этапе филогенетического развития организма (в условиях слабодифференцированной диффузной нервней системы) вырабатываются первичные натуральные условные рефлексы по типу сенсибилизации или суммационных рефлексов. Для последующих этапов развития животных характерно возникновение специализации ядерных образований в диэнце-фальных структурах и вычленение архи-, палеои неокортекса, в связи с этим возникает возможность образования истинных условных рефлексов различной сложности. Прогресс способности к образованию условных рефлексов сопровождается соответствующей «редукцией» врожденных рефлексов. И наконец, на более поздних этапах эволюции у высших животных появляется способность к формированию высших форм ассоциативных связей. Это обусловливается мощным развитием ассоциативных систем, объединением проекционных систем мозга (зрительной, слуховой, обонятельной, соматокинестетической) в единую интегрированную морфофункциональную структуру, а также усложнением таламокортикальных связей. Эволюционное преобразование мозга идет по пути появления и ускоренного развития мозговых новообразований с высшими интегративными и условнорефлекторными функциями. Организация все более совершенных способов интегративной деятельности генетически детерминирована, но реализация генетической программы в каждом вышестоящем эволюционном ряду становится все более зависимой от индивидуального обучения.
Гипотеза «критических периодов» нашла приложение к изучению этапности физиологических функций нервной системы у животных, нормально развивающихся в пренатальном (до рождения) и постнатальном (после рождения) онтогенезе. Исследования формирования различных рефлекторных актов млекопитающих в пренатальный период онтогенеза (в эмбриогенезе) показали, что развитие рефлекторной деятельности у плодов происходит по принципу этапности, или стадийности. Выделяют 4 характерных этапа в развитии нервной деятельности мозга: 1) стадия первичных локальных рефлексов; 2) стадия первичной генерализации рефлексов в форме быстрых рефлекторных реакций головы, туловища и всех конечностей; 3) стадия вторичной генерализации рефлексов в виде медленных тонических движений всей мускулатуры тела; 4) стадия специализации рефлексов, выражающаяся в координированных движениях отдельных частей тела. У плодов всех млекопитающих период возникновения первичных локальных реакций является «критическим» в функциональном развитии нервной системы.
Изучение безусловных и условных рефлексов в постнатальном онтогенезе у различных представителей млекопитающих позволило установить, что этот период развития нервной деятельности тоже следует принципу этапности. В качестве основного критерия выделения этапов использовался приспособительный характер врожденных и приобретенных рефлекторных реакций, У рождающихся незрелыми млекопитающих (собака, кошка, кролик и др.) отчетливо выступают 4 последовательных этапа развития нервной деятельности в постнатальной жизни организма: 1) этап преимущественно безусловно-рефлекторной адаптации (врожденные рефлексы); 2) этап первичной условно-рефлекторной адаптации (формирование суммационных рефлексов и доминантных приобретенных реакций); 3) этап вторичной условнорефлекторной адаптации (образование истинных условных рефлексов); 4) этап формирования индивидуальных (выработка временных связей по типу сложных ассоциаций) и типологических особенностей нервной системы.
Среди названных последовательных этапов этап вторичной условнорефлекторной адаптации является «критическим». На этом этапе выявляются качественно новые формы адаптивных поведенческих реакций: активное общение животного с внешним миром осуществляется за счет яркого проявления ориентировочно-исследовательских рефлексов и игровых реакций, которые стимулируют образование новых условнорефлекторных связей типа сложных ассоциаций. Все это является основой для внутривидовых (внутригрушговых) взаимодействий развивающихся животных. «Критическим», по существу, следует считать и этап формирования индивидуальных (типологических) особенностей нервной деятельности. В течение этого этапа структурная и цитохимическая дифференцировка мозговых образований достигает уровня взрослого животного. Формирование условных рефлексов по многообразию и сложности достигает высокой степени адаптации к среде. По классическим павловским условнорефлекторным тестам четко выявляются индивидуальные (типологические) характеристики основных свойств нервных процессов. Позднее появляются сложные реакции взаимоотношений между родственными особями, в частности проявляются поведенческие акты, связанные с продолжением вида.
Принцип стадийности развития отмечается также и в процессе онтогенеза (преи постнатального периодов) человека. Несмотря на различия в длительности стадий, дети проходят все указанные стадии, после чего у них наступает стадия развития речи (второй сигнальной системы) как высшей формы условнорефлекторной деятельности.
Все общие закономерности онтогенеза обусловлены генетическими и средовыми факторами и имеют определенное значение для видовой этапности развития рефлекторной деятельности и поведения. Для понимания ранних этапов антропогенеза особое значение имеет анализ формирования временных связей у приматов. На ряду с выделением у них ассоциаций типа сигнального условного рефлекса, обнаруживается принципиально новая разновидность ассоциаций, в основе которой, в отличие от обычного рефлекса, лежит, по Павлову, начало образования знания, улавливание постоянной связи между вещами. Можно предполагать, что эта разновидность ассоциаций, посредством которой отражаются объективно и независимо от организма существующие причинно-следственные отношения между объектами, лежит в основе многих навыков и решения антропоидами сложных задач, внешне напоминающих разумные действия человека.
