Избранные труды. Кибернетика функциональных систем

IV

ИНФОРМАЦИОННЫМ ЭКВИВАЛЕНТ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ

к сборнику “Электроника и кибернетика в биологии и медицине”

Кибернетическое направление в современной науке получает все более и более широкое распространение. Это объясняется тем, что те закономерности, которые вскрывает и изучает кибернетика, имеют столь общий принципиальный характер, что практически составляют неотъемлемую часть самых разнообразных направлений науки, техники и даже общественной жизни. Совершенно очевидно, что такой широкий охват различных областей культурной жизни одним научным направлением неизбежно должен был привести к развитию многочисленных линий исследований, многочисленных ответвлений этой науки и, конечно, к раскрытию новых закономерностей, общих для всех классов явлений.

Так, например, кибернетика как наука об управлении сложными саморегулирующимися системами и как наука, стремящаяся раскрыть общие законы этой саморегуляции, к настоящему времени дала начало целому ряду новых теорий, как, например, теория информации, теория связи и т.д. Разработка этих теорий в свою очередь стала столь обширной, что в сущности каждое из этих новых направлений имеет тенденцию стать самостоятельной наукой, иногда даже с забвением того общего корня, на котором выросли все эти дочерние теории.

Вместе с тем углубленная разработка общих черт у различных классов явлений, как, например, в области техники, электроники и биологии, привела к необходимости изучения весьма глубоких, часто проявляющихся на молекулярном уровне механизмов деятельности живого организма. Так постепенно наметились две четко очерченные линии разработки кибернетического направления.

Первая из этих линий охватывает все вопросы, относящиеся

^ В кн.: Электроника и кибернетика в биологии и медицине. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963, с. 5—9.

к сопоставлению, корреляции и взаимообогащению различных наук на уровне общих закономерностей кибернетики. Среди этих закономерностей прежде всего выступает важнейшая из них — сам принцип саморегуляции с его основными механизмами, разновидности этих механизмов и место каждого из них в природе в самом широком смысле этого слова.

К сожалению, приходится еще часто встречаться с тем, что именно этот коренной вопрос кибернетики маскируется другими, может быть, внешне более актуальными и более близкими к практическим задачам проблемами. Между тем, по сути дела, все многочисленные ответвления кибернетики приобретают смысл и значение только в том случае, если они находят свое место в этой всеобъемлющей концепции кибернетики.

В самом деле, смысл любой обширной системы саморегуляции как в живой, так и в неорганической природе — в различного рода технических устройствах — сводится к тому, что весь циклический процесс непременно заканчивается получением какого-то полезного эффекта. И именно этот эффект, т.е. его достаточность или недостаточность_у его соответствие или несоответствие исходному замыслу, управляет всеми многочисленными узлами и коммуникациями системы, как бы их много ни было. И даже больше того, любые перестройки системы и ее пластические изменения на путях получения конечного результата непременно должны быть оправданы получением конечного полезного эффекта для саморегулирующейся системы.

Отсюда становится ясным, что самый характер информации, ее расшифровка и ее изменения по ходу саморегуляции всегда являются функцией конечного эффекта системы. Естественно поэтому, что отрыв теории информации от общих принципов кибернетики нельзя считать полезным. Изучение всех этих взаимозависимостей непосредственно в саморегулирующейся системе как целостной организации и составляет прямую задачу первой линии исследовательских работ в области кибернетики.

Эта линия исследований должна вскрыть конкретные механизмы, если можно, даже и в математическом выражении, тех общих свойств саморегуляции, которые еще в 1932 г. были сформулированы И.П.Павловым. Говоря об организме, он подчеркнул именно эту общую закономерность его деятельности: организм, по его словам, есть “система, в высшей степени саморегулирующаяся, которая сама себя поддерживает, сама себя исправляет и даже усовершенствует”

Неизбежно должна была развиться также и другая линия исследования. Это большей частью биофизическое и электронное исследование детальных процессов большой циклической системы. Применительно к организму эти исследования проводятся часто на уровне отдельной клетки или даже на уровне молекулярных взаимоотношений. Такие исследования являются совершенно естественным следствием углубленного подхода к различным частям большой системы при выявлении закономерностей в соотношении этой большой саморегулирующейся системы с различными дробными субсистемами.

На деле в настоящее время обе линии исследований органически связаны, но в силу обширности полученных результатов они печатаются в раздельных публикациях, а часто и являются предметом специальных симпозиумов.

В советской переводной литературе появилось уже несколько работ зарубежных авторов, относящихся как к первой, так и ко второй линиям работ в области кибернетики. К числу первой категории работ можно отнести работу Косса “Кибернетика и мозг 2, симпозиум по биологической регуляции^, интересную книгу Эшби “Конструкция мозга”^ и др.

К числу второй категории работ надо отнести ряд биофизических сборников, выпущенных Издательством иностранной литературы^ и др.

Настоящий сборник переводов относится ко второй категории исследований, поскольку в нем сгруппированы публикации, касающиеся нейробиофизики, детальных биологических феноменов,

1 Павлов И.П. Полное собрание трудов, 1949, в статье “Ответ физиолога психологам”, опубликованной в 1939 г.

2 Косса П. Кибернетика и мозг. Изд-во иностр. лит-ры, 1958.

^ Процессы регулирования в биологии. Сборник. Изд-во иностр. лит-ры,

1960.

4 Эшби У.Р. Конструкция мозга. Изд-во иностр. лит-ры, 1962.

^ Вопросы биофизики. Сборник под ред. Г.М.Франка. Изд-во иностр. лит-ры, 1957.

6 Современные проблемы биофизики. Т. 1 и 2. Под ред. Г.М.Франка и А.Г.Пасынского. Изд-во иностр. лит-ры, 1961.

а также публикации, касающиеся моделирования реакций на молекулярном уровне.

Учитывая, однако, огромный интерес советских читателей к новейшим попыткам конструирования различных технических приспособлений для изучения биологических процессов, мы ввели в этот сборник целый ряд специальных публикаций, посвященных и этому вопросу. Они относятся к использованию электроники и вычеслительной техники для диагностики заболеваний и для изучения различных физиологических процессов. Конечно, приведенные в этом разделе работы не исчерпывают всех тех многочисленных публикаций, которые появились за последние 3—5 лет в иностранной печати. Однако избранные работы могут дать читателю общее представление о направлении тех исканий, которыми сейчас заняты, например, конструкторы диагностических машин. Как известно, в этом направлении работы ведутся довольно успешно и у нас в Советском Союзе.

В качестве примера тончайших исследований на молекулярном уровне даны три работы из разных областей знания. Эти работы, скорее, знакомят с общей тенденцией применения электроники к изучению биологических систем и не могут, конечно, дать представление о всем том, что сделано в этих областях. В настоящее время появилось так много публикаций подобного типа, что нет никакой возможности сколько-нибудь полно отразить их в небольшом по объему сборнике.

Наибольшее количество исследований из числа помещенных в сборнике посвящено тонким электронным характеристикам нервной системы и кровообращения. Это как раз те направления, по которым, так сказать, оттачиваются биофизические\>сновы в применении к детальным и тончайшим процессам организма. Достаточно указать, например, что в этом разделе дана биофизическая трактовка синаптической передачи, триггерной функции нервной клетки, биофизической стороны проводящей функции нерва и т.д.

Особенно обращают на себя внимание работы Леттвина с сотр. и Франка. Важность работ подобного типа проистекает уже из того, что в широкой среде физиологов и даже среди нейрофизиологов до сих пор имеет распространение такое суммарное понятие, как “стимул”, “раздражение”, “очаг возбуждения” и т.д. Современный уровень исследования нервных процессов уже не довольствуется этими суммарными понятиями: ставится вопрос о том, что представляет собой стимул, приложенный к коже или к сетчатке глаза, по той сумме информации, которую он несет с собой из внешнего мира. Ставится вопрос о том, что закодировано в каждом стимуле, какие параметры внешних энергетических факторов и сколько их отражает каждый стимул и какова судьба этого сложным образом закодированного стимула?

Проблема кодирования стимула выросла в последние годы, с одной стороны, из потребностей технической кибернетики (алгоритмы, программирование и т.д.), с другой — из новейших результатов нейрофизиологических исследований. В самом деле, индивидуальная характеристика восходящих влияний от подкоркового уровня к коре больших полушарий показала, что уже простой стимул в форме, например, прикосновения к коже приобретает на подкорковом уровне чрезвычайную дисперсию и поэтому кора головного мозга в конечном итоге получает от этого, казалось бы, очень элементарного стимула десятки различных по количественным и качественным показателям возбуждений. Спрашивается, какой физиологический смысл в этой исключительно богатой дисперии исходного стимула на подкорковом уровне? Несомненно, происходит какое-то раскодирование всего того, что было заложено в этом стимуле, и, следовательно, понимание конечного итога этой информации для мозга складывается из понимания двух механизмов: а) механизма кодирования исходного стимула на рецепторном уровне и б) механизма раскодирования его на уровне подкорковых аппаратов и коры мозга.

Как может видеть читатель, перед исследователем нервной системы раскрываются широчайшие горизонты новых подходов, новых трактовок и новых обобщений в области функционирования мозга. С этой точки зрения работа, например, Леттвина и др. является весьма ярким доказательством того, что уже на рецепторном уровне происходит анализ и синтез действующего стимула с фиксацией в нервном процессе его наиболее важных параметров.

Нельзя не отметить, что Леттвин и др. подметили одну замечательную особенность высоко специализированной нервной ткани, состоящую в том, что возбуждение может опережать ход событий, если эти события подчиняются правилу регулярности развития и повторяемости.

В самом деле, уже на рецепторном уровне имеются отдельные клетки (сетчатка глаза), которые способны “предвосхитить” траекторию движения внешнего тела. Можно ли удивляться, что в центральной нервной системе с ее бесчисленными и многообразными циклическими связями процесс возбуждения, фиксированный многими повторениями, опережает события, раскрывая возможность самых высоких творческих успехов человеческого ума в овладении будущим?

Интересной является также и статья Барлоу о преобразовании сенсорных посылок, хотя с автором отнюдь нельзя согласиться в том, что мнение Маха о гипотезе хоть в какой-то степени может помочь пониманию принципа ограничения избыточной информации.

Сборник в целом, несомненно, принесет пользу советскому читателю, хотя бы уже благодаря тому, что он ознакомит широкий круг специалистов с многочисленными исследовательскими тенденциями современной кибернетики. Этим самым сборник может пробудить критическую мысль, постановку более совершенных экспериментов и создать перспективу дальнейших исследований в самых разнообразных направлениях биологии и физиологии под углом зрения последних успехов кибернетики.

Едва ли кто решится отрицать ту огромную роль, которую теория отражения сыграла в прогрессе материалистического познания природы в понимании этой последней как объективно существующего движения материи, адекватно отражающегося в мозгу и сознании человека (К.Маркс, Ф.Энгельс, В.И.Ленин). Огромная литература, которая посвящена этой проблеме, является прямым доказательством философской силы этой теории, позволившей классикам марксизма убедительно и успешно полемизировать с представителями всех оттенков философского и научного агностицизма (см. В.И.Ленин. “Материализм и эмпириокритицизм”; Ф.Энгельс. “Диалектика природы”, и др.).

На протяжении многих лет, вплоть до наших дней, марксистская философская наука изучает и вскрывает все новые и новые стороны процесса отражения, показывая несостоятельность таких идеалистических концепций о внешнем материальном мире, которые ведут к агностицизму, солипсизму и к многим другим философским течениям, гносеологически не допускающим самую возможность существования объективного внешнего мира и познания его с помощью тончайших мыслительных операций человеческого мозга.

Ясно, что реальное существование объективного внешнего мира и возможности познания его свойств средствами человеческого мозга представляют собой центральное гносеологическое положение диалектического материализма. Это положение ведет нас к ряду дальнейших выводов, которые имеют огромное фи-лософско-теоретические значение. Прежде всего оно ведет нас к правильному пониманию как биосоциальной сущности человека, так и его практической целенаправленной деятельности.

Такое широкое внимание к проблеме отражения является залогом того, что она будет обогащаться новыми материалами и аргументами, что сделает ее конкретным методологическим пособием исследователей конкретных наук, особенно в области биологических знаний.

Вместе с тем нельзя не отметить один существенный недостаток в этих общих усилиях: они направлены почти исключительно на гносеологическую сторону проблемы, и, вместе с тем, не имеется сколько-нибудь значительного количества работ, ставящих акцент на том, какими материальными средствами организм и особенно его мозг делают достоверным отражаемый в мозгу и сознании внешний объективный мир.

До какой степени и в чем именно проявляется это достоверное отражение объективного мира? Как индивидуализировано это отражение от организма к организму и, наконец, все ли, что существует в объективном мире, отражается в каждом отдельном случае, а если не все, то в чем же смысл отображаемого объективного мира в конкретном поведении каждого отдельного животного? Иначе говоря, современная разработка теории отражения должна максимально полно вскрыть конкретные механизмы отражательного процесса, его формы и его роли в различных деятельностях организма. И на этом пути теория отражения должна использовать все современные достижения самой нервной деятельности, работу целого мозга и т.д.

Я глубоко убежден в том, что для подавляющего бол!|Шинства исследователей, да и для многих философов, вопрос о гносеологической роли отражения объективного внешнего мира в сознании под напором блестящих достижений нейрофизиологии, нейрохимии и молекулярной биологии уже перестал быть спорным вопросом.

Наоборот, ощущается настоятельная необходимость разработки теории отражения на путях самих средств отражательной деятельности. Именно здесь надо искать наиболее значительные аргументы и иллюстрации, подтверждающие всеобщее значение теории отражения и в философии, и в исследовании, и в практической деятельности.

Вся сила марксистско-ленинского анализа действительности должна быть направлена на использование всего того, что дает нам для разработки теории отражения современная наука. Подлинная наука не может не укреплять основной тезис диалекти-ко-материалистической гносеологии о реальном существовании объективного мира.

На пути глубокого научного исследования процесса отражения, свойственного высшим животным, мы встречаемся с весьма важной проблемой и философии, и науки о мозге. Я имею в виду формирование в процессе эволюции организмов идеальной формы отражения — субъективного сознания.

Сознание и субъективная жизнь человека, несомненно, являются закономерным продуктом эволюционного прогресса организмов и специально эволюции мозга. В этом смысле основная формула гносеологии диалектического материала “материя первична — сознание вторично” остается в силе. Но эта гносеологическая ясность неизбежно ставит перед нами ряд вопросов: как осуществляется этот критический переход от материального к идеальному? Какие естественные процессы живой протоплазмы способствуют этому скачку на высшем пункте эволюции? Имеет ли материальная основа психики — нервные процессы, какие-либо определенные и закономерные причинно-следственные отношения с идеальным, т.е. с отражением внешнего объективного мира в сознании человека?

Хотя полностью и исчерпывающе ясно мы еще и не можем ответить на все эти вопросы, однако, мы должны на основе всех достижений науки о мозге попытаться подойти непосредственно близко к этому критическому пункту диалектико-материалистической гносеологии.

Отражательный процесс развертывается таким образом, что внешний объект через непрерывный ряд физических и физиологических процессов как бы ассимилируется организмом, т.е. отражается сначала в его структурах, а потом и в сознании. Такой порядок развития процессов отражения приводит к естественному выводу, что по сути дела этот процесс от этапа к этапу формируется в соответствии с теорией передачи информации. Такой подход к проблеме отражения уже был применен не раз (см., например, Т.Павлов, 1965; Б.С.Украинцев, 1960;

Н.В.Медведев, 1963, и др.). Однако я считаю полезным еще раз возвратиться к нему с приложением всех тех последних нейрофизиологических данных, которые освещают в этом аспекте распространение возбуждений, вызванных внешними объектами по нервной системе.

Приступая к разбору отражательного процесса в аспекте теории информации, нам важно установить, как оценивали сами классики теории отражения точность соответствия отражаемого объекта и того образа объекта, который создается в конце концов в сознании человека. Конечно, в этом отношении нам прежде всего интересны высказывания самого В.И.Ленина.

К сожалению, привлечение теории информации к разрешению или даже к иллюстрации теории отражения всегда было недостаточно глубоким. Между тем именно теория информации в настоящее время дает нам наиболее реальную возможность расшифровки нейрофизиологических механизмов отражения и, особенно, момент перехода материальных нервных процессов в субъективный образ, в сознание.

Роль теории информации состоит не только в том, что она еще раз демонстрирует реальное существование действительности. Главная роль теории информации состоит в том, что она полностью исключает необходимость говорить о “копиях”, “символах”, “иероглифах” и т.д. Благодаря ей весь процесс отражения может быть представлен в достаточно четких, научно обоснованных понятиях и в хорошо поддающихся обучению механизмах.

Передача информации в живых и технических ^объектах обычно происходит с исключительно большим количеством специфических звеньев, однако, она подчиняется одному важному закону: между начальным и конечным звеном этой передачи должна быть точная и адекватная информационная эквивалентность.

Так, например, когда мы просим ребенка изобразить звук “а-а”, соответствующий зрительному изображению буквы “а”, информационный процесс охватывает огромное количество звеньев. Звуковые волны, продуцируемые моим аппаратом речи, перекодированные барабанной перепонкой в механические колебания, попадают на кортиев орган слушателя и производят здесь избирательное возбуждение отдельных рецепторных клеток этого органа. Избирательность здесь весьма тонкая, она может касаться частоты волнообразных колебаний воздуха, продуцируемых мною, она может отражать интенсивность, тембр и другие параметры звуковой речи.

Все эти параметры с информационной точки зрения могут служить информационным эквивалентом воздушных колебаний, соответствующих звуку “а”. Так же развивается и следующий этап — движение нервных импульсаций от кортиева органа по направлению к мозгу. Объем этих импульсаций, их частота и рисунок разрядов в нерве являются информационно эквивалентными звуку V, хотя, конечно, в слуховом нерве нет ни единой “звуковой волны”.

Нервные импульсации возникают одновременно в тысячах волокон слухового нерва, но можно с достоверностью утверждать, что ни одно слуховое волокно с точки зрения общей конфигурации нервных разрядов не похоже на другое. Таким образом, в целом этот множественный поток нервных импульсаций, бегущий к мозгу по тысячам волокон слухового нерва, является истинным информационным эквивалентом слуха “а”, поступившего на барабанную перепонку.

Можно ли из этих потоков импульсов, которые по своей физической природе ничего общего не имеют с воздушными звуковыми волнами, извлечь каким-нибудь способом тот первичный натуральный “объект”, который определил весь путь формирования отражательной деятельности? Оказалось, что можно. Это было хорошо показано в опытах Уивера и Брея. Если на слуховой нерв, по которому идут потоки нервных импульсаций, в которых эквивалентно закодирован звук “а”, наложить электроды, и если получающиеся при этом биотоки нервных волокон преобразовать соответствующим образом, то на репродукторе можно услышать именно звук “а”. Замечетельный факт! Он убеждает нас в том, что по слуховому нерву в самом деле бежит звук “а”, но лишь только в другом коде. Центральная же нервная система делает все то, чтобы с исключительной бережливостью передать звук “а” в специфическом информационном эквиваленте на каждом звене всей длинной цепи перекодирований и достаточно точно расшифровать его на конечном этапе.

Исключительно интересным в этом смысле является один из экспериментов, проделанных в нашей лаборатории. Речь идет о передаче информации в пределах дыхательной системы с сохранением исходного эксперимента на каждом этапе передачи.

Учтя все сигнализации от различных частей организма о потребности организма в кислороде, дыхательный центр дает периферическим рабочим аппаратам приказ — “взять в легкие 500 кубиков воздуха”. Эта команда, как известно, дается по диафрагмальному нерву к дыхательным мышцам.

Следовательно, команда о взятии 500 кубиков воздуха, содержащаяся в потоках нервных импульсаций, теперь уже перекодирована в силу мышечных сокращений. Однако, несмотря на отличие самого явления сокращения от нервных импульсаций, в этом сокращении имеется тот же информационный эквивалент — взять 500 кубиков воздуха. Расширение легкого и растяжение альвеол являются следующим этапом перекодирования первичной команды центра. Однако несмотря на различие природы этих явлений, взятых в отдельности, они принципиально несут тот же информационный эквивалент — взять 500 кубиков воздуха.

Но вот теперь по чувствительным нервам (блуждающий нерв), идущим от альвеол легкого, в мозг бежит обратный поток нервных импульсаций, которые в сумме несут информацию “взять 500 кубиков воздуха”.

Таким образом, на всем пути передачи информации в организме, несмотря на принципиально различные средства перекодирования, информационный эквивалент первичного охраняется.

В нашей лаборатории был проделан следующий эксперимент: было решено сопоставить и заменить информацию о взятии 500 кубиков воздуха с командой для взятия этого воздуха. Это было осуществлено с помощью посылки командных нервных импульсаций по каналу извещения о взятии воздуха в количестве 500 кубиков. Технически это достигалось тем, что командные нервные импульсации, минуя дыхательные мышцы, легкие, альвеолы, преобразуются через стимулятор, переходят прямо на блуждающий нерв, который должен был бы информировать уже о взятии воздуха. Иначе говоря, мы хотели решить задачу: могут ли нервные импульсации, в которых закодирована команда взятия 500 кубиков воздуха, подменить информацию об уже взятых 500 кубиков воздуха. Такое сопоставление показало, что центральная нервная система не принимает по каналу обратной афферентации “команду” вместо “результата”. Происходит полная дезинтеграция дыхания, и животное может погибнуть.

Однако для того чтобы понять самый инструмент информационного анализа, надо прежде всего понять, какими средствами теория информации определяет самую законность и научность выводов и применения ее аналитического аппарата.

Кибернетика стремится ввести в обсуждение общий язык, термины и понятия, которые могут быть подвергнуты измерительной и математической проверке. Я согласен с теми автора-ми-философами, которые утверждают, что нельзя в понятиях и теориях математики объяснить субъективно-психический образ объективно существующего внешнего мира. Но вместе с тем нельзя и надеяться на то, что мы сможем раскрыть материалистическую природу психического феномена без того, чтобы на подступах к нему, т.е. в самом процессе отражательной деятельности, мы не изучили и не поняли материального существа передачи информации.

Мы не должны забывать того, что когда мы измеряем кубатуру комнаты, то наши измерительные приборы одновременно скользят и по объекту, и по нашему “образу комнаты”.

Так, например, в теории информации существует представление о точности передачи информации о каком-либо объекте независимо от перекодирования. Я назвал бы эти этапы передачи информации информационным эквивалентом объекта. Это значит, что процесс информации, в каком бы звене передачи мы его ни уловили, принципиально содержит в себе все то, что составляет наиболее характерные черты исходного объекта, однако эти признаки могут быть представлены в разных кодах. Иначе говоря, исходный объект мог бы быть воспроизведен во всех своих чертах, если бы мы нашли способ декодировать поток информации именно в данном звене ее передачи.

Здесь возникает необходимость разобрать некоторые базисные понятия теории информации, поскольку все эти понятия полностью применимы и к процессам отражательной деятельности организмов до формирования субъективных образов включительно.

Прежде всего мы должны указать на значение понятия параметра и параметризации, которые лежат в основе оценки всякого объекта или явления. Параметр — это какое-либо элементарное свойство или признак данного объекта, который в сумме с другими параметрами составляет исчерпывающую характеристику данного объекта. Параметры должны быть измеримы или, по крайней мере, выражены в каких-то общепринятых единицах.

Так, например, стоящая на столе чайная чашка имеет цвет, форму, сюжет росписи, ручку или отсутствие ручки и т.д. Все эти параметры воздействуют на зрительный аппарат. Но эта же чашка имеет параметр веса, температуры, форму, оцениваемую по мышечным рецепторам, и т.д. К этим же параметрам чашки можно прибавить ее емкость, что является ее рабочей характеристикой. Все эти параметры являются индивидуальной характеристикой этой чашки и при наличии достаточного количества способствуют воспроизведению в нашем мозгу субъективного образа этой чашки. Конечно, не все параметры являются одинаково важными по отношению к основной функции чашки, как, например, цвет, однако сравнительная оценка этих параметров нервной системой лежит уже в плоскости других форм деятельности.

Значимость отдельных параметров чашки может в некоторой степени меняться в зависимости от данной ситуации. Если мы испытываем сильную жажду, то ведущим ее параметром будет емкость, если же мы покупаем чашку для преподнесения ее в качестве подарка, то ее форма, антикварность и другие параметры приобретают главнейшее значение.

Художественное течение под именем “импрессионизм” хорошо показало, как нарочитым подчеркиванием каких-либо весьма ограниченных, но решающих параметров такого сложного объекта, как лицо человека, можно сформировать полный и, главное, желаемый образ человека.

Итак, для оценки отдельных этапов отражательного процесса объект должен быть параметризован, ибо в дальнейших преобразованиях в пределах центральной нервной системы отражательный процесс будет находиться в прямой зависимости от этих параметров.

Первой стадией, где происходит перекодирование параметров, например, зрительного объекта, является сетчатка глаза. В результате фотохимического процесса здесь возникают нервные импульсы, которые в самых разнообразных комбинациях и аранжировках во времени бегут по зрительному нерву в центральную нервную систему.

Современная нейрофизиология хорошо знает, что в этой стадии формирования отражательного процесса полностью отсутствуют те волновые колебания, которые соответствовали зрительным параметрам наблюдаемого нами объекта. И тем не менее, мы имеем в этом интеграле импульсаций, развивающихся с различной скоростью, амплитудой и частотой, эквивалентный образ наблюдаемого нами объекта, точнее говоря, эквивалент его зрительных параметров.

Однако самое главное здесь заключается в том, что этот поток импульсов несет ту же информацию об объекте, какую несли до этого и различные волновые колебания эфира, вызванные различными зрительными параметрами самого объекта. Преобразованные благодаря фотохимическому процессу в нервные импульсации эти волновые колебания были лишь перекодированы, без потери точности информации об объекте.

Мы указали лишь только на первый этап в формировании отражательного процесса. На последующих путях распространения зрительной информации об объекте по центральной нервной системе она будет обрабатываться и перекодироваться много раз и с различным результатом. Некоторые из нервных импульсаций оторвутся от общего нервного потока и пойдут через филогенетически самые древние зрительные центры (например, через передние холмы четверохолмия и через ретикулярную формацию мозга). Другие потоки нервных импульсаций пойдут по более молодым зрительным центрам подкоркового аппарата (например, наружние коленчатые тела). Естественно, что ни в одном из этих центров, взятом в отдельности, мы уже не имеем того кода зрительного объекта, который мы имели на уровне оптического нерва — все имульсации нерва получили разнообразную с точки зрения истории развития самого мозга обработку. И тем не менее, совокупность всех нервных импульсаций во всех подкорковых центрах, вовлеченных в этот зрительный поток, представляет собой более высокую степень организации отражательного процесса на путях построения субъективного зрительного образа видимого объекта.

Как хорошо известно, теперь в нейрофизиологии все эти разнообразные компоненты зрительного потока, в целом сохраняющие информационную точность о всех реальных параметрах или свойствах объекта, поднимаются в кору головного мозга совершенно различными нервными путями. Здесь в коре мозга эти потоки информации вновь объединяются и подвергаются значительной обработке перед критическим моментом построения субъективного образа наблюдаемого объекта. На этом высшем этапе первичная зрительная информация еще много раз перекодируется по различным клеткам и по различным синаптическим организациям коры мозга.

Конечно, здесь и речи быть не может о том, чтобы увидеть первичные колебания эфира, световые волны, которые передали совокупность зрительных параметров наблюдаемого объекта глазу, сетчатке, ее фотохимическим элементам. И тем не менее, с информационной точки зрения все свойства реального объекта точнейшим образом и в совершенно измеримых нервных процессах были переданы в эту высшую инстанцию без потери информационной эквивалентности между наблюдаемым объектом и тем конечным образом, который складывается на конечной стадии зрительного восприятия.

Приходится удивляться тому, с какой старательностью эволюционный процесс “охранял” точность передачи всех детальных параметров наблюдаемого объекта в высшие инстанции мозга. Нет опасности в том, что первичные свойства предмета “исказятся”, например, на уровне фотохимических процессов сетчатки или в процессе распространения нервньц импульсаций по отдельным волокнам зрительного нерва.

Здесь их неприкосновенность гарантирована самой структурой волокон, изолированных от различных помех. Но совершенно по другому распространение зрительной информации происходит на высших инстанциях — при обработке зрительной информации на уровне подкорковых центров и самой коры мозга. Здесь в возбуждение втягиваются миллиарды нервных клеток, объединенных в так называемую “нервную сеть”. Здесь каждый этап таит в себе опасность искажения первичных и, следовательно, самых верных информаций о реальных физических параметрах объекта.

Но эволюция “обошла” эту трудность самыми разнообразными и всегда остроумными механизмами. Уже на первом этапе вступления нервных импульсов в центральную нервную систему включаются аппараты так называемого “побочного торможения”. Эти механизмы с хладнокровной “жестокостью” отметают все побочные “шумы”, все возможные вмешательства, рождаемые “нервной сетью” и не относящиеся к первичному воздействию натурального объекта. Таким способом нервная система достигает поразительной точности информации мозга о первоначальных воздействиях внешних объектов. Насколько важно дойти до высших центров всему своеобразию именно первичных, натуральных параметров объекта, видно из последних данных нейрофизиологии. У многих животных уже периферические рецепторные процессы переработки внешней информации об объекте насыщены биологическим смыслом, вырабатываемым естественным отбором на протяжении многих миллионов лет эволюции.

Так, например, было доказано, что сетчатка глаза лягушки имеет специальные ганглиозные элементы, высокочувствительные к весьма тонким нюансам выпуклостей, т.е. как раз к тому, что составляет специфическую черту в “образе” насекомых, являющихся добычей для лягушек. У млекопитающих животных, например, движущийся предмет является раздражителем не только в пунктах своего реального движения, но имеются специальные элементы сетчатки, экстраполирующие будущие возможные передвижения предмета.

Приведенные примеры свидетельствуют с определенной очевидностью, что набор параметров покоящегося и движущегося объекта чрезвычайно разнообразен и потому так важно донести до окончательной обработки первоначальную, непосредственно полученную от объекта информацию. Именно чрезвычайно важные в биологическом отношении параметры первичного воздействия из внешнего мира и должны быть точно отражены на самых высших этапах обработки информации, что, несомненно, повышает вероятность наиболее точного отражения объекта и в психике животных и в сознании человека.

Можно привести многочисленные примеры того, как периферическая натуральная информация от внешнего объекта на всем дальнейшем пути формирования отражательной деятельности охраняется с максимальной бережливостью от нарушения чистоты и точности передачи отражаемого объекта.

Информационная природа отражательной деятельности с особенной драматичностью проявляется в так называемой “ночной войне в воздухе”. Речь идет о летучих мышах, которые при помощи ультразвуковой локации с поразительной точностью засекают съедобную для них ночную бабочку.

Как известно, сама суть этой “погони” за жертвой состоит в том, что летучая мышь с помощью специального органа производит специальные ультразвуковые сигналы, которые распространяются в различные стороны. Там, где эти ультразвуковые волны не встречают препятствий, они рассеиваются на огромные пространства. Там же, где они встречают твердый предмет, например, бабочку, куст дерева или что-нибудь другое, они отражаются и направляются обратно, т.е, к самой летучей мыши.

Летучая мышь обладает довольно тонким органом слуха, который получает это обратное ультразвуковое отражение и “читает” по его колебаниям ту информацию, которую он приносит. Стоит представить себе на минуту, какое огромное разнообразие ответных потоков ультразвуковых волн имеет мышь при погоне за добычей, чтобы понять тот “образ внешнего мира”, на основании которого она строит свое поведение. Она имеет в подлинном смысле слова картину внешнего мира, составленную из пустот, откуда мышь не получила отражения, и из разнообразных модуляций исходного ультразвукового сигнала в зависимости от того предмета, от которого отражалась посылка.

Больше того, эта способность “читать” обратную, т.е. отраженную ультразвуковую посылку по частотному и амплитудному коду столь совершенна, что мышь может вполне различать породу бабочки (!), съедобную или несъедобную для нее.

Однако и жертва не остается невооруженной. Она также “использует” информационные закономерности и довольно успешно ими защищается. В процессе эволюции и на основе естественного отбора мотыльки вырабатывают специальные рецепторы, способные воспринимать именно ультразвуковые сигналы. Получив сигнал, предназначенный летучей мышью для поимки жертвы, мотылек немедленно или падает, или зигзагообразно начинает менять уровни своего полета, спасаясь от нападения.

Некоторые же мотыльки поступают еще “хитрее”. Они пользуются тем, что различные породы мышей издают различные по спектру ультразвуковые сигналы. Этого достаточно, чтобы мотылек с поразительной точностью различал те породы мышей, для которых он как раз и не является съедобным. Естественно, что открытие даст ему в этом случае законное право оставаться спокойным и не спешить с защитой.

Однако имеются породы мотыльков, которые решают вопрос своей защиты опять-таки на основе естественного отбора, еще более радикального: у них вырабатывается такой густой и пушистый покров, который полностью погашает все ультразвуковые сигналы, в результате чего летучая мышь остается без отражаемого ультразвука, чем имитируется для нее полное отсутствие жертвы.

Мы знаем сейчас, что летучая мышь посылает различные сигналы и для улавливания отраженных сигналов от жертвы имеет специальные аппараты.

Весь этот материал показывает огромную роль информационных взаимоотношений в мире живых существ и вместе с тем убеждает нас, что отражение действительности в мозгу животных всегда соответствует реальной объективной действительности, что подтверждается практикой точного приспособительного поведения.

Однако, если бы мы попытались понять, в каком виде “образ мыши” отражается в нервной системе мотылька, какие параметры мыши кодируются в его нервной системе, то мы увидели бы, что этот образ может быть понят только на основе учета информационных кодов. В самом деле, вероятнее всего, что мотыльки никогда не получали каких-либо других стимуляций от мыши, кроме стимулов от ее страшного оружия — ультразвука. Те же мотыльки, которым “посчастливилось” увидеть или тактильно ощутить мышь, несомненно, были съедены и, следовательно, уже давно были элиминированы естественным отбором.

Итак, “образ мыши” представлен в нервной системе мотылька почти исключительно комбинацией частоты и специфичностью испускаемых его ультразвуковых колебаний. Однако это весьма редуцированная сигнализация приводит в действие только такие комплексы нервных возбуждений в нервной системе, которые совершенно точно отражают объективные предметы и их глубокое биологическое значение.

Итак, теория информации показывает, что любой отражаемый в нервной системе внешний объект через ряд перекодирований

первичного сигнала на конечном этапе совершенно точно отражает главнейшие, биологически важные параметры отражаемого объекта. Эти параметры во всех своих комбинациях могут дать и не обязательно “зрительный образ” реального объекта, как это мы вообще принимаем для первичных зрительных возбуждений.

Как мы видели, у мотылька этот образ отражается почти целиком в сфере всевозможных модуляций ультразвуковых колебаний. Однако этот “образ”, будучи выражен в звуковых кодах, всегда отражает тончайшие нюансы физических параметров реального мира. Эти звуковые модуляции с большой точностью перекодированы в механические комбинации уже на стадии воспринимающего слухового аппарата мыши. На дальнейших этапах отражательного процесса в нервной системе эти потоки ультразвуковой информации будут перекодированы еще несколько раз. Однако конечный образ реального объекта сохраняет свой информационный эквивалент, в точности соответствующий исходному воздействию реального объекта.

Возьмем для примера крота. Для него “образ” камня, который он встречает в своем продвижении под землей, представлен только тактильно-обонятельными и, может быть, вкусовыми параметрами. Однако окончательное отражение этой своеобразной для крота действительности в его мозгу всегда с точностью соответствует важнейшим параметрам внешнего и важного для него объекта. Надо помнить лишь, что значимость этих параметров находится в прямой зависимости от своеобразных экологических факторов данного вида животных.

Блестящим и доказательным примером того, что образ внешнего мира может отразиться в мозгу и в сознарии набором самых разнообразных параметров действительного мира, является поведение слепо-глухонемых людей. Замечательный внутренний мир и отражательная деятельность этих людей представляет собой весьма яркое доказательство двух положений: а) внешний мир может быть отражен в мозгу человека после целого ряда перекодирований вполне реальными параметрами, точно характеризующими этот внешний мир, причем каждый из этих параметров может приобрести ведущее значение, если почему-либо устранены другие; б) наличие точного отражения параметров внешнего мира даже при исключении важнейших из них доказывается тем, что поведение животных и человека находится в полном соответствии с теми физическими параметрами внешнего мира, которые в данной ситуации являются жизненно важными.

Итак, заключая этот раздел нашей работы, мы можем сказать, что современные успехи нейроморфологии, нейрофизиологии, кибернетики и, особенно, теории информации не оставляют сомнения в том, что окружающий нас мир является реальным миром. Вся же эволюция живого и особенно эволюция мозга была направлена именно на то, чтобы на всех уровнях дешифровки первичной информации, т.е. “впечатления от самой действительности”, этот реальный мир получил бы наиболее точное отражение.

Для решения вопроса о том, в каком именно виде окончательно синтезируется вся информация, обработанная на многочисленных узлах нервной системы, мы должны помнить, что кора головного мозга и сознание производят окончательный синтез всей этой обработки и формируют образ отражения, не упустив из него более или менее важных параметров объекта внешнего мира. Здесь следует отметить, что решающим условием охвата параметров внешнего мира является пропускная способность наших органов чувств, которые имеют вполне определенный диапазон чувствительности.

Так, например, мы не воспринимаем той части спектра, которая соответствует инфракрасному излучению. Мы не можем видеть в темноте. Однако научные исследования различных живых объектов убеждают нас в том, что этого сделать мы не можем лишь потому, что сетчатка нашего глаза не способна начать фотохимический процесс под влиянием именно этой волны инфракрасного излучения.

Мы не видим вен на человеческом теле и не воспринимаем лица своих знакомых как картину своеобразных распределений температур по различным точкам. Однако мы знаем, что черный таракан имеет такой глаз, в котором находится весьма чувствительная субстанция, именно, по отношению к инфракрасному излучению, что дает ему высокую чувствительность к инфракрасной картине мира, почему он и видит хорошо в темноте.

Итак, внешний реальный мир имеет гораздо больше параметров, из которых можно было бы составить, отразить реальный образ внешнего мира, но экологические особенности каждого животного и его индивидуальная эволюция способствовали развитию или тех, или других датчиков, или на те или на другие параметры. Этим набором параметров и определяются в конечном счете отраженные образы действительности у различных животных: ночной мотылек “видит” летучую мышь с помощью нервных процессов, вызванных своеобразным ультразвуковым колебанием, образ от общей обстановки у таракана в темноте определяется различной температурой тел, и, следовательно, различным инфракрасным излучением.

Что касается человека, то отображаемый им мир является гораздо более богатым с точки зрения количества физических параметров внешнего мира, и это обеспечивает образование более полноценного и детализированного образа внешнего мира. Именно этот процесс формирования последнего синтетического этапа и составляет предмет особого внимания при гносеологическом подходе к теории отражения. Однако, зная теперь, как от этапа к этапу преобразуется (перекодируется) первичная натуральная информация, и зная, с какой настойчивостью эволюционный процесс удерживал на этих этапах все важные в приспособительном смысле параметры внешних объектов, мы не можем хоть в какой-нибудь степени сомневаться в реальности таковых параметров у внешних объектов и, следовательно, в точности отражения их в информационном эквиваленте на различных этапах распространения возбуждений по нервной системе.

Пусть отдаленным, но с информационной точки зрения весьма аналогичным процессу отражения внешнего мира в организмах является механизм телевизионной передачи.

Для тех, кто часто бывал в телевизионной студии, является вполне обычным факт весьма интересной для разбираемой нами проблемы. Допустим, что мы видим и слышим в этой студии непосредственно поющую певицу. Мы знаем, что и зрительный образ певицы, и звук ее голоса воспринимаются соответствующими датчиками (киноскоп и микрофон) и поступают в цепь различных преобразователей. На каком-то этапе преобразования возникают электромагнитные колебания в эфире, которые широко распространяются по нашей атмосфере, а может быть даже и в космос. Строго говоря, волнообразные колебания эфира, полученные от вида певицы и от ее голоса, с рассмотренной выше точки зрения представляют собой информационный эквивалент реального образа певицы.

Несмотря на несомненную точность перекодирования внешних параметров певицы, мы не видим ее ни в атмосфере неба, ни у себя в комнате. Нужны еще дальнейшие преобразования этих электромагнитных колебаний, чтобы образ певицы целиком восстановился на экране телевизора. В ряде случаев уже в самой студии вы можете одновременно видеть и реальную певицу, и тут же недалеко от нее телевизионное изображение этой певицы (монитор). Однако мы знаем, что этот отраженный на экране телевизора образ мог быть получен только потому, что физические параметры этого образа, несмотря на многоступенчатые преобразования, смогли быть вновь синтезированы физическими средствами в экранный образ.

Наш мозг и сознание представляют собой как бы специальный компаратор, который может сравнить реальный образ внешнего мира (поющая певица) и его отражение через многие этапы перекодирования исходных параметров реального объекта.

Представим себе на минуту, что наше сознание, приобретенное нами на протяжении сотен миллионов лет эволюции живого, как раз и есть этот последний синтезирующий фактор, собирающий всю ту информацию об объекте, которая по путям передачи претерпела и дисперсию, и редукцию, и синтез. И теперь на последней инстанции все воспринятые параметры вновь воссоздаются в том образе, который мы видим в своем сознании. Тогда субъективное сознание было бы лишь совершенным продуктом эволюции нашего мозга, который под стать последнему каскаду телевизора вновь восстанавливает исходный объективный мир во всей его красочной полноте.

Мы видим, что при таком подходе в материалистической концепции отражения нет места допущению чего-то нематериального и несуществующего. И только лишь конкретные механизмы рождения субъективного в сознании не поддаются пока аналитическому описанию, однако их точная информационная связь с исходными параметрами объективного мира не может быть подвергнута сомнению.

Как можно было видеть из предыдущего изложения, теория информации, приложенная к исследованию отражательного процесса, не оставляет сомнений в том, что главнейшие параметры внешнего мира, значимые для данного животного или человека, несмотря на многочисленные перекодирования, практически создают точное отражение действительности, хотя и в различных кодах. Для нейрофизиолога не может быть сомнения в том, что эта смена кода от звена к звену является лишь специальным инструментом нервной системы, сохраняющим в точности информационный эквивалент внешнего объекта от периферических органов до момента появления образа в сознании. И даже больше того само сознание является, несомненно, наиболее совершенной формой кодирования параметров внешнего мира, т.е. инструментом создания образа внешнего мира.

Однако сам момент превращения последних кодов внешнего мира в нервных процессах неизбежно переходит в сознание, в “субъективный образ объективного мира”, остается еще мало известным в онтологическом аспекте, хотя его гносеологическая сущность и является ясной. Формирование специфических черт сознания, фокусирующего весь организм на определенных субъективных состояниях, по-прежнему остается “крепким орешком”. У нас нет сомнения в том, что сознание является вторичным продуктом исторического развития на путях совершенствования приспособительных способностей животных и человека. А если это так, т.е. что историческому развитию сознания предшествовало прогрессивное развитие нервной организации, то значит, к развитию сознания во всем полном объеме приложимы все дарвиновские законы развития, включая и естественный отбор. Именно под этим углом зрения — под углом зрения исторического развития — сознание обычно не обсуждается. А между тем при оценке отражательного процесса, как феномена естественной природы, прежде всего и необходимо вскрыть биологические корни сознания.

Проблема психического для нейрофизиолога и философа стала своеобразным “силомером”. Только выразив свое отношение к этой проблеме, нейрофизиолог находит свое место в потоке исследовательской мысли и более четко намечает перспективы своей дальнейшей работы. Именно это обстоятельство, я бы сказал, направляющее значение проблемы психического, и делает ее притягательным объектом для нейрофизиолога.

Мы не должны забывать также, что богатейшие исследования в области условных рефлексов и общей нейрофизиологии делаются оправданными только в том случае, если они хоть в малой степени приближают нас к пониманию движущих сил и природы человеческого поведения, психической деятельности человека. С этой точки зрения вряд ли можно надеяться, что кто-либо в одиночку мог разрешить всю проблему психического со всеми его корнями и высшим развитием у человека. Мы должны быть довольны скромными успехами каждого из нас, лишь бы только все многочисленные вариации мысли, оттенки формулировок и объяснений материальной основы психического привнесли хоть немножко нового в эту огромную проблему. Джеймс был прав, когда говорил: “Мы все знаем, что такое сознание, пока не пытаемся формулировать его”...

Диалектический материализм указывает точное гносеологическое определение, считая его функцией высокоорганизованной материи — мозга. Наряду с этим мы не имеем к этой формулировке соответствующей физиологической расшифровки, основанной на работах по высшей нервной деятельности и по физиологии нервной системы.

Именно эти трудности, как мне кажется, и создали целый ряд противоречивых, а часто и конъюнктурных формулировок психического. В этом смысле мы должны в дружных усилиях найти те наиболее срочные “параметры” психического, которые могли бы нас приблизить к общеприемлемой формулировке психического.

Конечно, нельзя прийять весьма упрощенных формулировок психического, когда просто отождествить условный рефлекс и психическое. На этой почве вырастает представление, что условный рефлекс это именно и есть психический акт, в то время как безусловный рефлекс является “беспсихическим” феноменом. Едва ли что-либо большее может нам дать, когда психическое отождествляется с принципом сигнальности и появляется тенденция отождествить психическое и сигнальное, хотя у высокоорганизованных животных они объединены в пределах одной и той же реакции.

Мне кажется, что эти попытки не учитывают одного важного обстоятельства, что условный рефлекс и психическое — это различные параметры поведения человека, выросшие исторически из различных потребностей организма и с удовлетворением совершенно различных затруднений организма в приспособлении к внешнему миру.

В самом деле, мы знаем, что сигнальность, т.е. деятельность организма, предвосхищающая будущее, выросла на путях непрерывного отражения абсолютной временной структуры внешнего мира и в предвосхищении именно этого потока непрерывных явлений. Это есть приспособление организма именно к этому своеобразному параметру неорганического мира. Мы знаем также, что принципиально уже примитивная протоплазма и особенно примитивные организмы прошли эту школу опережающего отражения явлений внешнего мира на очень ранних ступенях развития.

Едва ли кто-либо решится признать наличие психического как сумму внутренних переживаний сложных нервных процессов уже у первичных организмов. Между тем эти первичные организмы, имея элементарную раздражимость, очень хорошо справлялись с функцией сигнальности. Таким образом, говоря об отражении внешнего мира в процессах живого организма и в сознании, мы должны помнить одно основное правило для такого отражения: неорганический мир уже в ранние эпохи своего формирования был многопараметрным и потому, естественно, его отражение в свойствах организма шло по пути охвата того или иного параметра неорганического мира в различных процессах живого организма и в различные периоды эволюции. Во всяком случае сигнальность, как способность живой материи к опережающему отражению внешнего мира, развивалась под влиянием пространственно-временной системы мира, и если бы живой организм эволюционировал только с этим свойством своей организации — сигнальностью “предупредительным поведением”, то можно теоретически представить, что такое поведение могло бы быть развито и без участия психического. Если бы только организм в процессе эволюции не встретился с другими препятствиями, разрешаемыми на других путях его развития.

Итак, мы лицом к лицу столкнулись с вопросом, который неизбежно возникает из приведенных выше рассуждений: какой же параметр внешнего мира и какое свойство самой живой организации исторически стали толчком к появлению первых проблесков ощущения и в какой форме впервые появилось психическое? Мы не делаем акцента на вопросе “когда”, начиная с какого живого существа появилось психическое, но мы ставим вопрос “почему”, под влиянием каких движущих факторов и каких параметров жизни появилась необходимость у организмов развить это удивительное свойство психического?

Знакомясь с многочисленными объяснениями психического, я, к удивлению своему, не нашел того подхода, который мне, как физиологу и эволюционисту, всегда казался решающим. В самом деле, если мы все согласны, что психическое подчиняется принципу развития и должно было появиться на каком-то этапе усложняющегося строения нервной системы, то казалось бы первым и естественным вопросом должен был быть вопрос в дарвиновском смысле.

Если какое-то свойство организма появилось в начальной примитивной форме и если это свойство удержалось в процессе многовековой эволюции и, наконец, если это свойство не только удержалось, но и развилось до тех высших этапов, какие мы имели в психической деятельности человека, то совершенно естественно возникает вопрос: мог ли естественный отбор закрепить и сделать фактором прогрессивной эволюции какое-либо свойство нервного вещества, которое не определяло бы значительно больший успех выживания и приспособления и не давало бы более совершенное вооружение организму в борьбе за существование? С точки зрения эволюционной теории Дарвина ответ может быть только один: конечно, это свойство должно было бы элиминироваться естественным отбором уже в первые же периоды своего появления и едва ли кто-либо будет спорить с этим положением.

Но если это так, если первичные проблески ощущений и психического способствовали более успешному выживанию организма и укрепляли его в борьбе за существование, то мы непременно должны выявить то свойство живого и те внешние факторы, которые оправдывали появление и сохранение психического. Итак, чем обогащался организм в своей отражательной деятельности, т.е. в своем приспособлении к внешнему миру с появлением первичных признаков психического?

Какие потребности организмов способствовали в процессе эволюции закреплению первичных форм ощущения и развитию их до тех высших форм психического, какие мы наблюдаем у современного человека?

Еще в 1926 году в статье “Диалектический материализм и проблема психического” (“Человек и природа”, январь 1926 г.) я поставил эти вопросы в общефилософском плане. Однако после этого ни я сам, ни другие исследователи психического не ставили и не развивали этой проблемы в прямом дарвиновском смысле.

Прекрасная книга А.Н.Леонтьева о развитии психического ставит этот вопрос в более общепсихологическом плане и дает много новых и интересных характеристик психической деятельности. Однако в этой книге мы также не имеем общеэволюционной оценки возникновения первичных форм ощущений и психического.

Ввиду особенной важности такого именно дарвиновского подхода к оценке возникновения психического, я позволю себе сделать более выпуклой и наглядной мою мысль, главным образом, в отношении определяющих факторов, под влиянием которых могла возникнуть необходимость в развитии и усовершенствовании этой высшей формы отражения и приспособления к внешнему миру.

В качестве примера можно разобрать развитие локомоторной функции у позвоночных животных. Хорошо известно, что плавание является общей формой передвижения позвоночных до выхода их на сушу. Но именно выход животных на сушу в силу новых биомеханических особенностей потребовал от них новой формы приспособления — хождения с помощью конечностей.

Таким образом, определяющим фактором для такого преобразования формы передвижения животных явилось существование животных в таких неорганических условиях, где только реципрокная форма движения конечностей давала выгоду приспособления, т.е. способствовала более успешному выживанию.

Но именно этот пример, хорошо изученный в свое время в нашей лаборатории, может служить показателем того, как различные детерминирующие факторы внешнего мира толкают организм на преобразование как его организации, так и отражательной деятельности и определяют само направление этих преобразований.

В личиночном развитии амфибий, например, аксолотля, есть стадия, когда передние конечности имеют вид маленьких двупальцевых выростов, торчащих в стороны и пока еще не достающих земли. В этой стадии развития аксолотль Передвигается только с помощью плавания. Однако выросты еще несозревших конечностей имеют явно регрессивное значение для аксолотля в данной стадии его развития. Увеличивая значительно сопротивление передвижений в жидкости, они должны были бы уменьшить скорость движения и этим самым значительно снизить выживаемость данного вида. Однако эмбриологическое развитие в соответствии с принципом системогенеза, т.е. избирательного и ускоренного развития функций, необходимых молодому организму в первую очередь, исправляет этот жизненно важный дефект.

Уже в самом начале формирования передних конечностей ускоренно созревают именно те мышцы, которые в момент плавания (!) прижимают еще не созревшие конечности к туловищу и тем самым обеспечивают ему вполне обтекаемую форму.

Таким образом, мы видим, что эволюция какого-либо прогрессивного свойства организма расширяет его возможности приспособления и “выходит на сцену” через целый ряд интересных компромиссных приспособлений, которые все вместе обеспечивают один нерушимый закон жизни: приспособиться и выжить.

Подобные примеры из эволюции приспособительных форм показывают, что для появления какого-либо нового признака в морфофизиологической организации животного необходимо наличие нескольких закономерностей, которые стимулируют и направляют усовершенствование этого признака. Эти закономерности следующие:

1. Необходимо наличие какого-либо вполне определенного фактора внешнего мира, имеющего четко очерченные физические константы, например, вынужденная необходимость передвижения по суше, как, например, у анаботид. Этот фактор становится определителем как возникновения, так и дальнейшего развития данного морфофизиологического признака.

2. У каждого такого признака неизбежно должен быть его исторический предшественник, обеспечивавший в прошлом менее широкие приспособительные возможности.

3. В процессе эволюции имеется специальный переходный период от менее прогрессивной к более прогрессивной форме приспособления, который большею частью формируется на базе всевозможных модификаций прежних форм приспособлений (к примеру “смена функций” Дорна, “полуфункциональность органа” А.Н.Северцова). Этот переход осуществляется в различных случаях по-разному, в зависимости от характера определяющих факторов эволюции или, образно выражаясь, в зависимости от физических и биологических свойств самой потребности, которая толкает организм на прогрессивное развитие.

Мы видим, что все эти три пункта получают вполне четкий ответ в приведенном нами примере перехода от плавания к хождению у амфибий.

В самом деле, прямым определителем этого перехода являются свойства суши как твердой опоры и широчайшие возможности полезного приспособления. Хождение как биомеханический аппарат оказалось наиболее благоприятной формой для использования всех приспособительных возможностей на суше. Но оно по ряду признаков есть только в определенном направлении усовершенствованное плавание (реципрокность, функция передних плавников и т.д.).

Разобранные выше общебиологические примеры целиком применимы к проблеме возникновения первичного ощущения, к возникновению примитивных психических способностей и, наконец, к возникновению широкой и совершенной психической деятельности человека.

Желая охарактеризовать психическое, мы часто говорим, что сначала появилось примитивное или элементарное ощущение, а затем оно развилось до более высоких форм психической деятельности.

Но у последовательного эволюциониста, стоящего на позициях диалектического материализма, немедленно должен возникнуть вопрос: какая “нужда” организма толкнула его на развитие этого первичного ощущения? И в чем это первичное ощущение более совершенно приспособило организм к внешнему миру, поскольку оно не только закрепилось естественным отбором, но претерпевало и офомный прогресс в процессе эволюции?

После многолетнего анализа этого вопроса я пришел к вполне определенному ответу, который хорошо согласуется с нашим материалистическим пониманием всей истории развития жизни на земле.

Так, например, развитие сигнальной деятельности у высших животных, как мы увидим ниже, имело своим источником первичное отражение пространственно-временной структуры мира. Именно временная структура мира, существовавшая и до развития жизни, вынудила организм отразить ее в своеобразных морфофизиологических конструкциях, которые стали аппаратом опережающего отражения действительности.Это опережающее отражение уже на ранних этапах развития жизни служило основному требованию всего живого — приспособиться и выжить.

Таким же категорическим определителем для появления и развития первичных ощущений был критерий “вредности” или “полезности” данного воздействия на организм в смысле сохранения или разрушения жизни.

Можно привести много доказательств того, что первичные ощущения и их дальнейшее развитие в форме субъективных ощущений и, наконец, их психических коррелятов, несомненно, развились под давлением именно этой жизненной необходимости, и поэтому они обусловили значительный качественный скачок в прогрессивном развитии приспособительных возможностей организмов. Последние приобрели в этом свойстве ощущения мощное оружие почти моментального и глобального “опознания” жизненного значения данного воздействия на организм, а это обстоятельство значительно ускоряло формирование соответствующих данному моменту приспособительных реакций.

Здесь следует отметить одну принципиальную особенность первичных ощущений или даже предощущений. Они приобрели глобальность, фокусированость целого организма на одном каком-то качестве состояния, которое уже не локализовалось только по какому-либо отдельному органу. Это и была самая высшая интеграция всех частей организма на одном фокусе — ощущении. Одновременно с этой интеграцией приобреталось и качество этого ощущения, особенно отрицательное, нечто подобное болевому, которое являлось самым верным сигналом к смертельному разрушению организма.

Отныне это новое свойство живой материи дало возможность организму классифицировать все факторы внешнего мира на две биологически важнейшие категории — отрицательные и положительные. Прогрессивно развиваясь до самых высших форм психической деятельности, эти два состояния перешли к высшим животным в форме извечной антиподной пары ощущений — “страдания и удовольствия”. В ощущении организм получил свою высшую интеграцию, всегда формирующую адекватную реакцию по отношению жизненного значения данного воздействия.

Теперь мы можем уже ответить на поставленный нами выше вопрос: в чем же более совершенно это новое свойство материи приспосабливало организм к условиям его существования, поскольку такой прогресс является категорическим условием для закрепления его естественным отбором?

Для ответа на этот вопрос лучше всего взять такие примеры, которые повседневно проверяются нашим опытом и, особенно, медицинской практикой.

Допустим, что в кожу руки погружается игла. С помощью каких критериев человек мог бы определить вредность этого воздействия для своей жизни? Он может, конечно, рассчитать в долях миллиметра погружение иглы, толщину иглы, толщину эпидермиса кожи, разрушение сосудов и, наконец, он может подождать некоторое время, чтобы убедиться в безвредности или вредности данного воздействия для его организма — заболел он или не заболел?

Все перечисленные выше критерии вредности делаются совершенно ненужными у обычного нормального человека, поскольку при определенной степени погружения иглы он начинает вдруг ощущать чувство боли, интегрирующее весь организм на формирование оборонительных мероприятий.

Врачам хорошо известно, как трудно предупредить разрушение той части организма человека, которая почему-либо потеряла болевую чувствительность (“пролежни”) и как много требуется расчетов, чтобы вовремя перевернуть больного или не положить ему на анастезированную кожу слишком горячей грелки.

Таким образом, мы видим, что субъективное ощущение, раз появившись, в процессе эволюции определило самую высшую интегрированность организма и вместе с тем организм получил наиболее совершенную и экономичную оценку степени вредности и полезности внешних воздействий. Несомненно, это были первые в истории живого мира отражения внешних воздействий в примитивном субъективном состоянии. С этого момента в субъективном психическом состоянии могли быть собраны все детальные процессы организма. Все компоненты таких состояний оказались в “снятом виде”, и только фокус субъективного состояния, являясь теперь представителем целого организма, стал руководящим фактором.

С дарвиновской точки зрения, с появлением первого субъективного ощущения была достигнута наилучшая форма приспособления к внешнему миру. Достаточно стало появления лишь определенно окрашенного субъективного состояния, чтобы организм получил точнейшую информацию о том, как ему поступать и строить свое поведение в данной ситуации. Этим самым доказывается, что сознание, как фактор эволюции, целиком подчиняется ее основному требованию — выживает и прогрессирует только то свойство или признак организма, который обеспечивает наилучшее приспособление данных живых существ к окружающей обстановке. Сознание же, как прямое производное точного отражательного процесса в субъективном ощущении, получает прямую проверку практикой, результатом приспособления.

Пожалуй, наиболее демонстративным примером огромного приспособительного значения первичных ощущений является роль эмоционального фактора в осуществлении висцеральных и вегетативных функций человека. Каждому взрослому человеку хорошо известно, что только успешный вегетативный акт сопровождается положительным субъективным эмоциональным ощущением и, наоборот, неуспешность или ненормальность его выполнения ведет к тягостному эмоциональному ощущению.

Допустим, что у человека оказался неудачным акт мочеиспускания или даже нарушение координированных соотношений между отдельными отделами кишечника. Человек не может сказать, какие нервные клетки, какие мышцы, а иногда даже и какие органы не выполнили успешную функцию, но тем не менее общее эмоциональное состояние, т.е. отражение этого неудачного объективного процесса в субъективном, с поразительной точностью дает знак о неблагополучии.

И даже неудачное чихание, т.е. начавшийся, но не закончившийся чихательный акт, оставляет тягостное эмоциональное ощущение. Мы знаем сейчас отчего это происходит: центральная нервная система в случае неуспешного акта не получает гармонического интеграла афферентных сигналов от исполнительных органов — она не получает обрати успешного результата.

Итак, уже на ранних этапах появления первичных субъективных ощущений, они включились в важнейшие функции целого организма: благодаря субъективному отражению организм стал получать сигналы о благополучии там, где он никакими другими

средствами не мог бы оценить жизненную важность этого неблагополучия.

Так эволюция защитила наиболее существенные функции организма. Вместе с тем этот последний получил способность отражать в первичном субъективном состоянии самые разнообразные, но всегда жизненно важные воздействия.

Этот последний факт является наилучшим доказательством материальной природы самого отражательного процесса и теснейшей зависимости психического образа от реального объекта действительности. Мы знаем сейчас, что в момент учета организмом всего окружающего его мира сопоставление внешних объектов с его собственными потребностями происходит при широкой мобилизации отражательной деятельности и тех образов, которые она формирует. Мы знаем также, что происходит главным образом в той стадии формирования поведенческого акта, когда происходит обширная мобилизация афферентных информаций, т.е. когда произвольный акт совершается впервые, т.е. решение выносится впервые. И мы знаем также, что сознание, как высокоактивный и интегрированный акт, уходит из деятельности, как только данный поведенческий акт становится автоматическим и не нуждается в непрерывной афферентной коррекции, но оно немедленно появляется и вмешивается как корригирующий фактор, как только акт оказывается неуспешным. Это еще одно лишнее доказательство того, что сознание является оперантным фактором, реально отражающим реально существующий мир со всем разнообразием его предметов и явлений.

Мы не можем оставить в стороне вопрос о том, что представляет собой внутренний субъективный образ отражаемой действительности. Является ли он “копией” отражаемого объекта, является ли он “образом”?

Интересно отметить, что вопрос о природе отражаемого образа глубоко интересовал и В.И.Ленина. Он давал целый ряд определений внутреннего образа сознания и все они характеризуют его крайне осторожное отношение к этой проблеме. Обсуждая эту проблему в начале нашего столетия, В.И.Ленин знал, конечно, что уже на уровне сетчатки и оптического нерва зрительный образ превращается в нервные импульсации и, следовательно, прекрасно осознавал, что в конечном пункте отра-

жательных процессов, т.е. в сознании, он, хотя и является достоверным документом действительности, тем не менее чем-то отличается от нее. Ниже я приведу несколько формулировок Ленина, которые послужат доказательством высказанного выше положения.

“Цвет похож на вызывающее его цветовое воздействие, как на объективный процесс, но относительно”.

“Теория физиков оказывается отражением существующих вне нас и независимо от нас тел, жидкостей, газов, причем отражение это, конечно, приблизительное, но ”произвольным" назвать это приближение или упрощение неправильно".

“Познание — есть отражение человеком природы. Но это не простое, не непосредственное, не цельное отражение, а процесс ряда абстракций_г формулирования, образования понятий, законов и т.д., каковые понятия, законы и т.д., и охватывают условно, приблизительно универсальную закономерность вечно движущейся и развивающейся природы”.

“Сознание и там и тут есть только отражение бытия, в лучшем случае приблизительно верное (адекватное, идеально точное) его отражение”.

“Речь идет вовсе не о неизменной сущности вещей и не о неизменном сознании, а о соответствии между отражающим природу сознанием и отражаемой сознанием природой”.

С точки зрения широко понимаемой теории информации достаточно того, что “образ” внешнего мира соединяет в себе на последнем этапе отражения всю совокупность реальных параметров внешнего мира.

Возникает лишь вопрос, в каком коде воспроизводит эти параметры психическая деятельность человека, его сознание. Воспроизводится ли сознанием вновь (!) и целиком объективный образ в его натуральных параметрах, подобно перекодированию электромагнитных волн на телевизионном экране? Или эти параметры соединены какой-то другой связью и формируют другую синтетическую модель?

Весьма возможно, что сознание и есть последнее и наиболее совершенное декодирующее устройство, которое превращает все виды нервных кодов в натуральный образ внешнего объекта.

С точки зрения гносеологической, нам важно то, что этот высший уровень отражательной деятельности дает исчерпывающе точное отражение параметров внешних объектов. Наличие же точнейшего и успешного приспособления живых существ к внешнему миру является наилучшим доказательством их реального существования и их точного отражения в психической деятельности. Мне кажется, что уже сам факт появления в ходе эволюции живых организмов психической деятельности и наличие у нее способности фокусировать все состояние целого организма в одном единственном сознательном акте дает нам возможность допустить и появление в этом сознании синтеза подлинных и важнейших параметров наблюдаемого объекта. Устранение реальных образов действительности при автоматизированном поведении является дополнительным доказательством появления сознания в момент наивысшей интеграции всех сторон деятельности целого организма.

Пожалуй, наилучшим доказательством того, что формирование образа в сознании требует максимального вовлечения нервных элементов, является потеря сознания при приеме некоторых наркотических веществ, действие которых состоит в блокаде определенных нервных центров. Еще более демонстративным является отделение сознания и психической деятельности от болевых ощущений в операции, как это делают, например, современные наркоанальгетики. Известно, что люди под этим наркозом абсолютно не испытывают болевых ощущений ва время операции и даже, больше того, могут свободно и разумно разговаривать с хирургом и с окружающими. Этот случай показывает, что отражательный процесс обладает высокой степенью точности и реальности и имеет свои собственные химически своеобразные нервные элементы и синаптические организации.

Из предыдущего изложения следует, что отражение внешнего мира, как универсальный процесс взаимодействия организма и окружающей обстановки, имел большую историю развития и на протяжении этой истории совершенствовался и механизм передачи информации. Особенно это относится к способам кодирования и декодирования информации по различным этапам центральной нервной системы.

Однако на протяжении всего этого изложения мы держались в пределах, так сказать, одномоментного воздействия внешнего мира на организм и его одномоментного отражения в системах организма. Мы сознательно исключали до сих пор один из важнейших факторов внешнего мира, именно, пространственно-временной континуум мира (Эйнштейн), в котором развивалась первичная жизнь и которое оказало решающее влияние на все последующие этапы эволюции жизни на нашей планете.

В какой форме пространственно-временной континуум неорганического мира и в особенности время отразились в конструкции и деятельности живых организмов? Ведь эти последние volens nolens должны были “вписаться” в эту всеобщую закономерность неорганического мира. Отвечая на этот вопрос, мы должны, как и раньше, прежде всего сформулировать и описать те параметры времени, которые являются его специфическими чертами и которые приобрели жизненно важное значение для организма. Это сделать надо уже по одному тому, что мы на всем протяжении этой работы подчеркивали, что параметризация внешнего мира, т.е. выделение в нем значимых и незначимых параметров, является абсолютно необходимым условием для научного понимания материальной основы отражательной деятельности.

Несколько лет тому назад я уже изложил нашу концепцию относительно “опережающего отражения действительности” в более подробном виде. Именно к этой работе я и отсылаю читателей для более детального ознакомления с этой концепцией. (Вопросы философии, 1962, № 7). Сейчас же я лишь вкратце дам те новые соображения, которые мы развивали в этом направлении на протяжении последних лет. I

Наличие пространственно-временного континуума во всех явлениях природы неизбежно должно было сказаться на деятельности организма. В частности, человек отразил временные параметры мира в своей организации и в своей деятельности с исключительной точностью. Анализ роли временных параметров мира в развитии жизни на земле показывает, что и зарождение жизни, и ее прогресс находились в прямой зависимости от приспособлений к этим параметрам.

Можно утверждать, что одномоментное отражение внешнего мира в деятельности животных организмов представляет собой только отдельный фрагмент из огромной и бесконечной цепи внешних событий, развивающихся во времени. Возникает вопрос, какие же параметры временной структуры мира приобрели особенное значение для отражательной деятельности и для выживания организмов?

Самым естественным было бы думать, что последовательность внешних явлений, которая представляет собой conditio sine qua non пространственно-временного континуума, и должна была бы иметь решающее значение. Однако более глубокий анализ этого вопроса показывает, что на самом деле этот параметр временной структуры мира не смог бы обеспечить ни появление жизни, ни ее эволюционного прогресса.

В самом деле, представим себе на минуту, что внешняя последовательность явлений представляет собой бесконечный ряд переходящих одно в другое событий, никогда не повторяющихся и не похожих друг на друга. При такой предпосылке сохранялась бы важнейшая черта пространственно-временного континуума, т.е. последовательность. По сути дела, такой мир, имеющий только простую последовательность событий, практически мог бы существовать, если бы этот мир был только неорганическим. В самом деле, камню и морю совсем безразлично, в какой последовательности развиваются внешние события. Фигурально выражаясь, неорганический объект не имеет специальных “претензий” к параметрам времени. Однако отношение к этому параметру времени радикально меняется, как только на земле, в ее “первородном океане” появились первые зачатки жизни. Для развития жизни кардинальным условием стала не простая последовательность событий, а периодически или ритмически повторяющаяся последовательность отдельных фрагментов из бесконечного континуума явлений в общей картине мира. Только при этих условиях стали возможными и приспособление живого к внешним событиям, и прогресс его материальной организации (см. Вопросы философии, 1962, № 7). Естественно, и отражательная деятельность организма приобрела от ритмически повторяющихся явлений специальный стимул для формирования стабильных структур.

Временная структура мира фактически является таковой, что по самой своей сути, имея более короткие и более длинные последовательно повторяющиеся явления, она способствовала появлению самой жизни. Такие постоянные циклы, как осень, зима, весна, лето или утро, день, вечер, ночь были фундаментальными развивающимися циклами и это способствовало приспособлению и закреплению первичных живых организаций. Если проанализировать всю нашу жизнь, то, по сути дела, процесс повторных воздействий событий мира на нашу нервную системы окажется самым существенным временным фактором. Мы повторно ходим много раз по одной и той же улице, на нас повторно также действуют многие и именно одни и те же объекты, и все это составляет основной временной фактор отражательной деятельности нашего мозга.

Этот же параметр времени — повторяющиеся ряды явлений — послужил толчком и к развитию исключительной способности живых организмов, которая определила весь прогресс природы и человеческого общества. Представьте себе, что какая-то последовательность явлений внешнего мира с определенными большими интервалами времени действует на уже сформировавшуюся живую клетку. В этих случаях создаются совершенно исключительные условия для своеобразной формы отражения действительности в протоплазме этой клетки.

В самом деле, как мы хорошо знаем, внешние явления представляют собой пространственно-временной континуум (например, сезонные температурные смещения). Эти явления действуют на клетку, протоплазматическое содержимое которой имеет микроразмеры, и, следовательно, последовательные химические изменения клетки от последовательных явлений внешнего мира также совершаются в микрои^ггервалах пространства и времени. Другими словами, с появлением живой субстанции появился принципиально новый вид отражательной деятельности — макромир через целую серию преобразований в больших интервалах времени отражается в микромире, т.е. в быстрых молекулярных перестройках протоплазмы живой клетки. Отсюда следует вывод, что живая протоплазма приобретает свойство кумулировать и накоплять информационные посылки от внешнего мира, конденсируя их в микроинтервальных связях.

Однако это еще не все то принципиально новое в отражении внешнего мира, что появилось с формированием живой субстанции.

Именно потому, что явления внешнего мира развиваются в форме пространственно-временного континуума, живая протоплазма также отражала этот континуум в непрерывной цепи молекулярных перестроек. А это значит, что пространственно-временной континуум внешнего макромира трансформируется в химический континуум молекулярных процессов микромира живых существ. Такому отражению внешнего мира чрезвычайно способствовали следовые реакции химических процессов в протоплазме, которые возникали от непрерывного действия внешних явлений. Так создавались все условия отражения внешнего континуума в химическом микроконтинууме протоплазменных процессов.

Надо представить себе на минуту мир химических процессов протоплазмы, в которых непрерывность внешних явлений отражается в форме непрерывных цепей химических перестроек, перекрывающихся друг с другом и взаимодействующих друг с другом. Именно из этой химической основы и родилось то “чудо”, которое в дальнейшем определило весь прогресс живых организмов.

Благодаря многократному, а для некоторых внешних явлений, может быть, и многомиллионному повторению того же самого ряда молекулярных перестроек создались весьма благоприятные условия для воспроизведения всего ряда молекулярных перестроек в протоплазме под действием только начального звена в цепи внешних событий. Благодаря химическому сцеплению целого ряда процессов создались условия для воспроизведения всей цепи протоплазматических процессов от начального толчка из внешнего мира. Протоплазма приобрела способность развитием своих молекулярных процессов — опережать во времени и пространстве закономерное течение последовательных событий внешнего мира.

Несколько лет тому назад мы назвали это свойство живых организмов “опережающим отражением действительности” (Анохин, 1962), а констатированная значительно ранее эта способность нервной системы была названа “опережающим возбуждением” (Анохин, 1957).

Широко оценивая это свойство живой субстанции, мы должны сказать, что организмы, приобретя способность опережать ход внешних событий, тем самым стали с наибольшей выгодой приспосабливаться к будущим часто опасным явлениям внешнего мира задолго до того, как эти явления будут иметь место.

Живой мир дает огромное количество примеров такого приспособления к будущим явлениям, где повторения происходят на протяжении миллиардов лет, как например, последовательность осень—зима. В результате мы видим, как весь растительный мир значительно опережает события, развивая под влиянием первых осенних похолоданий такую цепь химических реакций, которая нужна будет для предотвращения вредных воздействий первых зимних морозов только в будущем (Максимов. “Морозоустойчивость растений”). Благодаря этой способности опережать ходом своих протоплазматических процессов реальные внешние температуры, растение спасает себя также и от возможных внезапных заморозков.

В особенно демонстративной форме этот процесс опережения событий, как приспособительный процесс, был показан у куколок некоторых насекомых (например, паразитической осы Barkon ceptit), которые по условиям развития вынуждены бывают перезимовывать на открытом воздухе. Этот факт вызывал немало удивления в среде ученых и оставался интригующей загадкой. Как может куколка бабочки, содержащая достаточное количество воды в своей протоплазме, устоять против зимних морозов? Настойчивые исследования, проведенные в этом направлении целым рядом ученых, привели к поразительным открытиям, которые раскрыли эту загадку. Оказалось, что уже первые осеннйе похолодания стимулируют в протоплазме клеток, составляющих тело куколки, особый процесс: быстрое образование глицерина. Таким образом, секрет был раскрыт, поскольку известно, что глицерин представляет собой вещество, значительно снижающее криоскопическую температуру клеточных масс.

Конкретный эксперимент показал, что уже ранней осенью (или при искусственной обработке куколок температурой в 50° ниже нуля) куколки приобретают способность, благодаря накоплению глицерина, перенести мороз в 40—-70°. Стоит поместить куколок в нормальную температуру летнего дня и глицерин из протоплазмы клеток немедленно исчезает (через 3 дня). Особенно поразительно и демонстративно это появление и устранение глицерина у пенсильванских муравьев древоточцев (Companotus pennsilvanicus). С ними можно проделывать эту смену температур несколько раз. И каждый раз глицерин то появляется (до 100%), то пропадает (Dubach P., Pratt D., Asaluna Е. и др.).

Таким образом, много миллионов лет ритмически повторяющееся в природе замерзание повело через естественный отбор к выживанию таких мутантов, которые хоть в какой-то степени могли снизить точку замерзания протоплазмы по первому холо-довому сигналу. Этот пример является блестящей иллюстрацией правила опережающего отражения действительности, которое нами было сформулировано выше. Небольшое августовское похолодание специфически отражается в протоплазматических перестройках клеток куколки. Это служит стимулом для синтеза в протоплазме глицерина, который совсем не нужен еще в августе, но будет абсолютно необходим в декабре. Его развитие в протоплазме клеток является совершенно очевидным цепным процессом, ускоряющим в тысячи раз отраженный ранее весь ход внешних воздействий. В прошлом же эти воздействия повторялись миллионы лет через различные непрерывно следующие друг за другом стадии в макроинтервалах времени: август—сентябрь—октябрь—ноябрь—декабрь.

Итак, существование опережающей формы отражения объективной действительности является несомненным фактом. Оно есть продукт жизни и, развиваясь в микроинтервалах пространства и времени, приобрело огромное преимущество перед событиями, медленно развивающимися во внешнем мире.

Я не буду здесь останавливаться на том, что наиболее совершенной формой этого своеобразного “заглядывания” в будущее является деятельность нервной системы. Именно в ней, по преимуществу, стала развиваться способность организма к опережению событий, и наиболее демонстративной формой этого является ее способность образовывать условный рефлекс. Именно мозг стал тем органом, который благодаря высокоразвитым рецепторам ежесекундно трансформирует пространственно-временной континуум внешних явлений (Эйнштейн) в химической континуум, который выражается в непрерывной разрядной деятельности нейрональных элементов мозга. Способность мозга фиксировать повторяющиеся последовательности внешних событий, развившаяся на основе примитивных форм отражения, определяет ту изумительную способность человеческого мозга, которая выражается в предвидении будущего в формулировке гипотез и вообще в различных прогностических оценках событий.

И именно благодаря этим мозговым, в основном нейрохимическим механизмам, отражение внешнего мира в сознании стало высшим пунктом отражательной функции организма. Не является ли опережающее отражение действительности по своей природе чем-то иным по сравнению с тем отражением, которое было сформулировано и проанализировано классиками диалектико-материалистической философии?

На этот вопрос можно дать вполне определенный ответ: это именно то отражение действительности, о котором говорили классики диалектико-материалистической философии. Однако опережающая форма отражения является более комплексной по своему составу. Нейрофизиологический анализ работы мозга показывает, что отражение внешнего мира фактически и не может быть иным, не опережающим, ибо с информационной точки зрения каждое внешнее воздействие на организм непременно мобилизует в нервной системе также и молекулярный опыт прошлого, связанный с данной ситуацией или с данным раздражителем — стимулом. Это обстоятельство дает возможность мозгу объединить прошлое с настоящим и на этой основе предугадать в детальных параметрах наступление будущих событий. Мы полагаем поэтому, что концепция опережающего отражения действительности является лишь творческим развитием основных положений ленинской теории отражения.

Вместе с тем сам отражательный процесс, передающий точнейшим образом все параметры окружающего нас объективного мира, является продуктом эволюционного развития животной организации на протяжении многих миллионов лет. И поэтому в каждом акте отражения взрослого человека мы имеем подлинный органический сгусток отражательного опыта поколений и настоящей действительности. Нами были вскрыты те закономерности, на основе которых весь опыт отражения внешнего мира организмами, закрепленный в филогенезе наследственностью, вновь возвращается к этому же внешнему миру через развитие зародышей животных. Эту закономерность “подгонки” отражательных способностей организма под его экологию мы в свое время назвали “системогенезом”.

Системогенез является подлинным инструментом эволюции, который является как бы посредником в передаче исторического накопления отражательной деятельности предков их потомкам в точном соответствии с их специфическими экологическими факторами. Здесь мы встречаемся с одним из сильнейших аргументов теории отражения: с отражением объективной действительности в структуре и функции бесчисленного количества поколений животных, т.е. с историческим накоплением отражательного опыта (поколения).

Концепция системогенеза возникла в нашей лаборатории на основе наблюдений, показавших, что у эмбриона различных животных развитие функций происходит задолго до рождения на основе избирательного созревания именно тех структур, которые необходимы для осуществления этих функций. Речь идет о функциях, которые должны быть императивно готовы к моменту рождения животных, ибо они обеспечивают выживание новорожденного (Анохин, 1937). Механизмы системогенеза обеспечивают ускоренное созревание некоторых структур в то время, когда еще другие структуры весьма далеки от завершения своего роста.

Так, например, круговые мышцы рта (orbicularis oris) получают иннервацию и развивают нейромускулярные синапсы весьма ускоренно и задолго до того, когда другие мышцы лица получают эту иннервацию. Причем, такое ускоренное развитие претерпевает не только круговая мышца рта, но и все другие мышцы, особенно связи в центральной нервной системе, которые в совокупности обеспечивают осуществление сосательного акта. Как известно, функция сосания должна осуществляться немедленно после рождения, в противном случае новорожденный не обеспечивает себе выживания и отметается естественным отбором.

Стоит только посмотреть на различных животных, чтобы увидеть, как разнообразен мир адаптивного отражения внешнего мира, и чтобы понять, каким сложным должен быть процесс подготовки в эмбриогенезе специфических для каждого вида животных функциональных систем. Для развивающейся из икринки рыбы необходимы определенные формы приспособления именно к водной среде. Для гнездящихся на деревьях грачей вылупившийся грачонок должен иметь к моменту вылупления другую гамму созревших реакций, а для млекопитающихся она будет еще более особенной.

Однако во всех случаях эмбриогенез животных, т.е. его развитие до момента рождения или вылупления, непременно должен обеспечить полноценное функционирование тех функциональных систем, которые приспосабливают новорожденного данного животного к его специфическим экологическим факторам.

В нашей лаборатории на протяжении 40 лет мы изучали эмбрионы самых разнообразных видов животных. У нас были рыбы, амфибии, рептилии, птицы, _% млекопитающие, наконец, наивысший и совершенный организм среди млекопитающих — живые плоды человека. И у всех изученных нами видов животных мы наблюдали один и тот же закон развития функций в онтогенезе: задолго до того, как созревают все органы и структуры зародыша, можно наблюдать, как ускоренно и избирательно созревают те структуры организма и особенно его нервной системы, которые абсолютно необходимы для жизненно важных функциональных систем именно в момент рождения.

Для нас сейчас важно подчеркнуть, что историческое накопление отражательных процессов, обеспечивающих адекватное отражение внешнего мира, у каждого новорожденного находится в точном соответствии с теми внешними факторами, которые на протяжении тысячелетий были решающими для жизни предков данного животного. Этот факт является замечательным в том смысле, что история обеспечивает детальное отражение внешнего мира в мозгу задолго до того момента, когда внешний мир начнет действовать на новорожденного. Другими словами, закрепленный в структурах исторический опыт отражения внешнего мира предками созревает избирательно, навстречу специфическим факторам внешнего мира, с которым впервые встречается новорожденная особь. Генетическая информация развертывается в точности адаптирования к будущим условиям.

Можно привести поразительные примеры того, насколько точно зафиксированы в наследственных структурах, т.е. в генетическом коде данного животного все детали исторического опыта отражательной деятельности данного вида животных. Я имею в виду первые реакции грача, проявляющиеся сразу же после вылупления его из яйца.

Как хорошо было установлено в нашей лаборатории, реакция приема пищи у только что вылупившегося грачонка является весьма стандартной. В ответ на определенные раздражители грачонок быстро становится в позу готовности, опираясь на 5 точек опоры: два крыла, две ножки и кобчик. Это дает ему возможность, сильно напрягая шейку, раскрыть широко клюв и поджидать закладывания туда пищи отцом.

Какие же стимулы вызывают эту стандартную реакцию? Мы выяснили, что таких стимулов три: звук — карр..., ритмическое движение воздуха и резкое сотрясение гнезда. Интересно, что все эти три стимула являются стимулами естественной обстановки, т.е. имеют место в экологии грача. Завидя отца с кормом, мать слезает с гнезда и начинает издавать громкий звук — карр..., ритмически обмахивая крыльями открытых птенцов. Отец, подлетая к гнезду, резким движением сотрясает его и тем самым еще больше поддерживает развившуюся уже до этого реакцию приема пищи.

Самым интересным для нас сейчас, в связи с обсуждением проблемы отражения, является тот факт, что рецепторы, воспринимающие эти сигналы кормления, созревают с исключительной быстротой и избирательностью, поскольку от них зависит: примет сигнал к кормлению грачонок или нет? Так, например, проверка специальным звукоспектрометром созревания чувствительного органа уха (орган Корти) показала, что в момент вылупления полностью созревшими являются только те чувствительные элементы, которые воспринимают именно все составные части звука карр... И наоборот, звуки не входящие в этот спектр, не вызывают никакой реакции и не имеют для себя созревших рецепторных элементов.

Какой замечательный пример исторической фиксации отражательной деятельности в нервных структурах организма и какое блестящее доказательство соответствия этих структур всем важнейшим параметрам отражаемого внешнего мира! Можно привести положительно тысячи примеров, которые могут иллюстрировать один и тот же закон: внешний мир через серию кодирования информационных процессов отбирает в теле и мозгу соответствующих животных такие структуры, которые в подлинном смысле слова являются протоплазматическим сгустком, точнейшим образом отражающим свойства этого внешнего мира. Отражающий аппарат мозга как бы “спешит” в своем эмбриональном развитии “навстречу” тем параметрам внешнего мира, которые на протяжении миллионов лет формировали этот отражающий субстрат.

Поразительный пример этой закономерности дает нам сопоставление развития зародыша птиц с различной экологией. Мы сопоставляли поведение новорожденного грача, находящегося, как известно, в гнезде на верхушке дерева, с поведением птенца мухоловки пеструшки (Museicapa Hypoleica), который выводится и живет первое время после вылупления в дупле дерева.

Сравнение дало настолько поразительный результат, что было бы просто наивным считать, что мозг животных развивается по каким-то своим имманентным законам, независимым от отражения действительности. Птенец дуплянки так же раскрывает клюв при приеме пищи, которую приносит мать, однако стимулом для раскрытия клюва для него является затемнение одного единственного места, на которое он ориентируется, именно — отверстие в дупле.

Можно ли найти еще более убедительный пример, доказывающий, что вся история развития животных шла в тончайшем отражении важных внешних условий существования и в фиксации этих избранных параметров внешнего мира в специфических структурах мозга. И может ли мозг человека с его высшей формой — сознанием, подчиняющийся в своем развитии абсолютно тем же историческим закономерностям, каким-то образом выпасть из этого закона и не служить для нас высшим отражательным прибором, фиксирующим все детали объективно существующего мира?

Все приведенные здесь, да и многие другие результаты строго научного исследования убеждают нас в том, что вся история развития живой материи до ее самого высшего этапа — мыслящего человека — подчиняется одному и тому же закону: приспособительное поведение организмов, сохраняющее им жизнь и ведущее их к прогрессу, возможно только потому, что внешний мир через разнообразнейшие параметры своего воздействия входит в организм в форме тончайших информационных процессов, весьма точно отражающих основные параметры этого объективного внешнего мира.

После того как нами была опубликована статья, в которой давалась подробная аргументация нашей концепции об “опережающем отражении действительности” (см. “Во-просы философии”, 1962, № 7), в литературе появился целый ряд монографий, статей и замечаний, разбирающих эту концепцию под различными углами зрения. В основном авторы склонны признать “опережающее отражение действительности” одним из путей развития фундаментальных проблем, поднятых ленинской теорией отражения (Т. Павлов, Б.С.Украинцев, М. Ф. Веде нов, Г.А.Югай и ряд других авторов).

В самом деле, представление о том, что отражение действительности может быть активным и, так сказать, “забегать вперед” на основании использования прошлого опыта, находится в русле идей ленинской теории отражения и показывает, насколько эффективным может быть применение теории к объяснению явлений отражения внешнего мира.

Опережающее отражение является одной из возможных форм отражения, в процессе которого, вскрывая опыт прошлого, организм активно приспосабливается к предстоящим событиям. Условный рефлекс является наивысшей формой этой изначальной закономерности всего живого.

Эта закономерность формирования живого и приспособления его к внешнему миру лишний раз убеждает нас в несостоятельности критиков ленинской теории отражения, утверждающих, что само понятие “отражение” говорит лишь о пассивном (?!) отношении организма к окружающему миру. Применительно к эволюции организмов мы можем сказать, что отражение действительности всегда было активным процессом деятельности самого организма и на более высоких уровнях эволюции вылилось в непосредственное воздействие на внешний мир с целью его преобразования (употребление орудий и приспособление к внешним условиям).

Можно указать, например, на способность мозга быстро забегать вперед, в будущее в ответ на стимул, действующий только в настоящем. Это проявляется в самых разнообразных формах и, по сути дела, определяет собой формирование непрерывного опережающего “прожектора”, освещающего все возможные перспективы нашего сознательного поведения.

Особенно наглядно этот процесс опережения событий, как приспособительный процесс, был продемонстрирован в последние годы на примере куколок некоторых насекомых, которые по условиям развития вынуждены бывают зимовать на открытом воздухе (например, паразитическая оса Вагсоп). Этот факт вызывал немало удивления в среде ученых и долгое время оставался интригующей загадкой. Действительно, как может куколка осы, содержащая достаточное количество воды в своей протоплазме, устоять против зимних морозов? Настойчивые исследования, проведенные в этом направлении целым рядом ученых, привели к поразительным открытиям, которые полностью объяснили эту загадку. Оказалось, что уже первые осенние похолодания стимулируют в протоплазме клеток, составляющих тело куколки, особый процесс: быстрое образование глицерина. Таким образом, секрет был раскрыт, поскольку известно, что глицерин представляет собой вещество, значительно снижающее криоскопическую температуру клеточных масс.

Конкретный эксперимент показал, что уже ранней осенью (или при искусственном содержании куколок при температуре 5° ниже нуля) куколки приобретают способность благодаря накоплению глицерина перенести мороз в 40—70°. Стоит поместить куколок в нормальную температуру летнего дня и глицерин из протоплазмы клеток немедленно исчезает (через 3 дня). Особенно поразительно и демонстративно это появление и устранение глицерина у пенсильванских муравьев -древоточце в. С ними можно проделывать подобные опыты несколько раз. И каждый раз в зависимости от смены температур глицерин то появляется (до 100%), то пропадает.

Эта способность куколок в ответ на первые похолодания накапливать глицерин, который будет необходим еще только в декабре, является наглядным подтверждением опережающего отражения действительности, выработанного на протяжении миллионов лет.

Из дальнейшего изложения и особенно из разбора специфических механизмов мозга можно будет видеть, каковы механизмы реализации этого опережающего отражения действительности.

Перед биологами и физиологами возникает новая и интересная проблема, которую можно было бы охарактеризовать как проблему “вписанности” живого в фундаментальные законы неорганического мира. Можно выделить весьма большое количество процессов и явлений неорганического мира, к которым живые организмы приспособились в ходе эволюции по принципу volens nolens.

В самом деле, возьмем для примера силу тяжести. Она имела место задолго до появления жизни, а в масштабе целой Галактики и целой Вселенной, конечно, представляла собой изначальное свойство материи.

И действительно, наличие силы тяжести послужило причиной того, что у разнообразных животных были выработаны вынужденные приспособления самого удивительного характера. Так, например, у пресмыкающихся сила тяжести определяет своеобразный характер передвижения, у птиц — многообразные способы полета, а у рыб — развитие органов и систем регуляции, позволяющих им использовать “тяжесть” тела в соотношении удельного веса тела и воды и т.д.

Мы можем доподлинно сказать, что развитие всего живого, его самых существенных черт структурно-функциональной организации, развитие самых прочных межнейрональных связей определяются действием законов всемирного тяготения. По сути дела, начало этого процесса восходит к периоду зарождения жизни, или, точнее, к периоду формирования предбиологических систем.

Точно так же все детали организации разнообразнейших структур органов чувств точнейшим образом “пригнаны” к энергетическим свойствам внешнего мира. В более широком плане мы имеем подлинно активное отражение законов неорганического мира, с которыми встречались и всячески взаимодействовали все живые организмы нашей планеты. Мы можем сказать, что активное отражение изначальных свойств внешнего неорганического мира в основных структурных формах животных является абсолютным законом жизни.

На фоне этой фундаментальной закономерности движения материи пространство и время являлись особенно фундаментальными постоянными факторами, которые уже с момента зарождения жизни воздействовали на все живое. Живое неизбежно должно было “вписаться” во всеобщий закон, и только благодаря приспособлению к пространственно-временным взаимодействиям жизнь могла сохраниться на нашей планете. Постараемся представить себе, к каким фундаментальным приспособлениям животных повели пространственно-временные факторы.

В основе нашей оценки приспособительной деятельности животных лежит необходимость признания искусственного выделения отдельных важных моментов в жизни этих животных. Так, например, говоря о действии стимула на организм, мы считаем это искусственное допущение основополагающим в понимании деятельности организма. Именно оно позволило сформулировать представление о дискретных актах животного и о дискретном действии внешних факторов на организм.

Успехи последних лет в области физики и других наук все более и более позволяют нам сделать вывод о том, что развитие событий в мире идет на основе непрерывно-прерывного движения материи.

Это представляет собой абсолютный закон, в одинаковой степени неизбежный как для неорганического, так и для живого мира.

Однако “биологический экран” здесь вносит существенное дополнение, создавая прерывность в этом движении материи в

соответствии с биологической значимостью различных компонентов континуума.

В самом деле, совсем не все компоненты континуума необходимы, например, животному, с точки зрения выживания. Некоторые из них могут иметь решающее значение для жизни животного, тогда как другие не играют для него никакой роли. Появление, например, крупного хищника является жизненно важным событием, в то время как движение листьев на дереве или движение воды в реке может остаться незамеченным. Именно эти факторы биологической значимости отдельных событий создали для животного своеобразную прерывность про-странственно-временных отношений. Однако об этом далее.

Как известно, имеется несколько типов пространственно-временного континуума. В первом, наиболее простом случае, в так называемом одномерном континууме, любое положение точки, движущейся в одном направлении от исходного пункта, может быть определено координатами пространства и времени, которое понадобилось для продвижения точки к данному пункту. Суть этого типа континуума состоит в том, что любому возможно малому показателю пространственного продвижения точки может соответствовать столь же малый интервал времени. Мы можем эти отрезки пространства и времени сделать максимально малыми и, таким образом, на этом микроуровне получить фактически пространственно-временной континуум, составляющий как бы индикатор материальных процессов.

Но мы можем оторвать эту точку от одномерного континуума и поместить ее на какой-либо плоскости, придав ей еще одну степень свободы (движение в различных направлениях) в пределах ограниченной плоскости. Тогда положение точки на каждый данный момент может быть определено уже по двум осям координат. Следовательно, куда бы и как бы эта точка не передвигалась, ее положение всегда может быть “засечено” и выражено двумя величинами, фиксирующими ее положение по двум координатам.

Для нас в этом втором типе пространственно-временного континуума важно то, что передвижение точки и здесь может быть представлено в микрорасстояниях и микроинтервалах времени, что позволяет выразить ее различные положения в координатах двумерного континуума.

Еще дальше, усложняя, как это делает Эйнштейн, данный пример, можно поместить нашу точку таким образом, чтобы она продвигалась в трех измерениях. Тогда, следовательно, ее положение в каждый данный момент может быть оцениваемо по отношению к трем перпендикулярным плоскостям. Однако наряду с этим такая точка может передвигаться и менять свои положения и время продвижения так же в зависимости от интервалов пространства и времени. Поскольку эти интервалы могут быть взяты в мыслимых микроразмерах пространства и времени, мы опять-таки, как и в первом случае, будем иметь континуум, однако более сложного характера, чем это мы разбирали до сих пор. Это будет уже трехмерный континуум.

Любое тело, живое или неживое, находится в непрерывно меняющемся трехмерном пространственно-временном континууме. Это составляет существенную сторону бытия всего живого на земном шаре. Но именно поэтому мы полагаем, что отношения живого к внешнему миру нужно понимать как непрерывную переработку информации в протоплазме или -— на высших уровнях эволюции живого — в его нервной системе, как обработку континуума воздействий, не имеющего скачкообразного разрыва в пространстве и во времени.

Как нейрофизиолог, я могу настаивать на этом положении, потому что практически все временные параметры, в которых функционирует нервная система, оказываются значительно более длительными и значительно более компактными, чем минимальные интервалы в течение событий пространственно-временного континуума внешнего мира. С другой стороны, явления внешнего мира, развивающиеся в пространственно-временном континууме, могут находиться в большом удалении друг от друга, и тем не менее они непрерывно фокусируются в одном и том же мозге, в одних и тех же нервных клетках.

Так, например, реактивный самолет, летящий по небосклону перед нашими глазами, может, продвигаясь в пространственном континууме, за несколько минут преодолеть десятки километров, и тем не менее все его положения от начальной и до конечной точки видения как в фокусе отражены в микроинтервалах пространства и времени в форме непрерывного течения нейрональных процессов мозга.

Именно этот чудесный механизм живого образования, который фокусирует в микроскопическом пространстве грандиозные интервалы пространственно-временного континуума внешних явлений, стал центральным пунктом всей эволюции жизни на земле. Только благодаря такому биологическому экрану, фокусирующему огромные масштабы событий внешнего мира в молекулярных реакциях мозговой ткани, стало возможно “объять мир” во всем его разнообразии и во всей его грандиозности небольшим кусочком мозгового вещества. Неспециалисты часто забывают об этом грандиозном достижении эволюции, благодаря которому мы, люди, на высшем этапе ее приобрели способность в короткие временные интервалы охватить явления и события, протекавшие в масштабах целого земного шара. Этому способствовали молекулярные процессы в нервных клетках, принимающие на себя и отражающие грандиозные масштабы Вселенной с помощью непрерывных процессов, проходящих в самых разнообразных органах чувств. Ниже мы увидим, какие специфические особенности организма и мозга помогают объять и приспособиться к этому безграничному пространственно-временному континууму мира.

Достижения философии, физики и математики последних лет показали, что традиционный подход к изучению нервной деятельности и поведения животных уже не может удовлетворить нейрофизиологов. Стало очевидным, что искусственное дробление нервных процессов и в особенности поведенческих актов животного не может удовлетворить исследователя, который хочет понять смысл этих явлений в аспекте совершенно достоверной архитектуры мира, складывающейся и развивающейся в рамках закона пространственно-временного континуума.

В самом деле, если я начинаю исследовать животное и начинаю исчислять его способности к поведенческим актам только с момента начала опыта, то это является совершенно ясным изъятием животного из сложного контиуума его жизни и во многом подчиняет исследование процессов, протекающих в его мозгу, концепциям и замыслам исследователя. Эта искусственная дискретизация явлений внешнего мира особенно значительно проявляется в области нейрофизиологии в изоляции стимула, который, по представлению физиологов, занимает исключительное положение в формировании поведенческих актов животного. По сути дела, мы все воспитались в атмосфере, в которой роль стимула как абсолютного решающего фактора поведения была насомненной.

В последние годы на основании новейших успехов нейрофизиологии становится все более и более ясным, что стимул является лишь толчком к раскрытию и выявлению того, что создавалось в мозгу под влиянием многих факторов как нечто целостное, интегрированное. Стимул же является лишь толчком, раскрывающим эту подготовленную интеграцию. В свое время эту скрытую и ни в чем себя не проявляющую внутреннюю мозговую интеграцию мы назвали “предпусковой интеграцией” (П.К.Анохин, 1949).

Но что такое “предпусковая интеграция”? Это — состояние, выраженное в многочисленных связях нервных элементов, которое складывалось в непрерывном континууме в течение, например, дня, когда проводился эксперимент. В самом деле, уже одного прихода служителя в виварий за экспериментальным животным в определенное время дня достаточно, чтобы в мозгу сформировался комплекс нервных процессов, отражающий все детали будущего эксперимента и будущего подкрепления животного жизненно важными стимулами (корм, боль и т.д.). Практически между всеми деталями этого непрерывного сцепления явлений мы не найдем какого-либо разрыва, который мог бы быть нарушителем континуума. Совершенно очевидно, все явления внешнего мира только искусственно могут быть подвергнуты какой-то дискретизации, на самом деле они развиваются в подлинном пространственно-временном континууме.

Таким образом, жизнь животного в целом мы могли бы охарактеризовать как “дискретное” появление жизненно важных узловых событий, возвышающихся над подлинным континуумом незаметных для него явлений жизни. Мы так привыкли, что в нашу жизнь вторгаются отдельные события, которые существенно затрагивают наше состояние, вызывают эмоциональную реакцию, что существование истинного пространственно-временного континуума представляется чем-то нереальным, неощутимым. Тенденция развития биологического объекта такова, что организм неминуемо “засекает” все, составляющее существенные стороны его жизни, его достижений и его неудач. И тем не менее все эти островки значимых для нас событий соединены между собой подлинным континуумом явлений и процессов, которые хотя и не имеют решающего жизненного значения, но все же являются соединительными звеньями в подлинном континууме мира. Этим самым достигается универсальный охват всех компонентов контиуума, одни из которых жизненно важны, а другие служат сигналом для появления их.

Современная нейрофизиология на основе нейрохимических молекулярных процессов доказывает, что жизненная значимость отдельных событий представлена в мозгу даже в специфических химических процессах мозга, которые как бы засекают “шаги” этих жизненно важных событий. Так, например, мы имеем различную химию страдания, тоски, страха, радости и других существенных эмоциональных переживаний и событий в жизни животных и человека. Существенность всех этих явлений человека и эпизодический прорыв их в сознание приводят к тому, что истинный пространственно-временной континуум нашего поведения субъективно не воспринимается нами как континуум.

Если взять бесконечное количество примеров нашего поведения, то при тщательном анализе можно убедиться, что они раздражают нашу нервную систему в совершенно непрерывном континууме.

Попробуем теперь с помощью воображения перенестись внутрь мозга, в бесконечное множество его процессов, отражающих действительность. Современная техника исследования мозга сделала возможным не только изучение грубых, суммарных электрических явлений в мозгу, имеющих место во время его деятельности. Электроника и ее тончайшие приборы дают возможность проникнуть в деятельность любой нервной клетки из всех четырнадцати миллиардов клеток мозга. Такой подход значительно расширил наши представления о тонких процессах, развивающихся в нервной клетке в момент ее деятельности под тем или иным воздействием внешнего мира. Каждая нервная клетка имеет в среднем около 5 тыс. контактов с другими нервными клетками и с органами чувств. Кроме того, каждая нервная клетка может испытывать по крайней мере 6 разнообразных общих состояний. Очень трудно представить себе то количество возможных специфических состояний, которые может испытать мозг при наличии такого огромного количества переменных.

Мы можем поставить вопрос: как же вся эта необъятная комбинация нервных процессов, происходящих в мозгу, отражает непрерывное течение внешних событий в различных пространственных и временных комбинациях? “Мудрость мозга” определяется не только тем, сколько количественных показателей он способен обработать, но и тем, как мозг отражает все свойства пространственно-временного континуума внешнего мира в его динамических процессах и в качественной особенности его структурных взаимоотношений.

Представим себе на минуту, что непрерывный ряд внешних событий: а, b, с, d, е, ... последовательно действует на нервную систему человека и это действие осуществляется с интервалами, которые могут быть выражены в миллисекундах. В таком допущении нет ничего невероятного. Наша жизнь заполнена такого рода действиями. Можно взять любой пример из нашего повседневного поведения и показать, что оно складывается из непрерывных, одно в другое переходящих действий и из таких же непрерывных афферентных возбуждений нервной системы.

Каждому едва заметному продвижению вперед поведенческого акта сопутствует целостный континуум различных впечатлений, следующих одно за другим без заметных интервалов.

Фактически мы ни в одном нашем акте не можем найти какую-либо дискретность, достаточную для того, чтобы мы могли констатировать наличие интервала в виде полного “молчания” нервной системы между какими-либо достаточно отдаленными воздействиями пространственно-временного континуума внешнего мира.

Наши представления о дискретных действиях различных стимулов на организм и о дискретных процессах мозга в значительной степени навеяны формой искусственного эксперимента — внезапным применением нужного нам стимула. Однако, как я уже упоминал, даже и в этом случае процессы, происходящие в мозгу, например, у экспериментального животного, текут в той же непрерывности, как и описанные выше, в естественном поведении.

Очевидно, мы должны будем принять в качестве основного закона работы мозга следующее: абсолютный и универсальный закон неорганического мира — развитие явлений в пространственно-временном континууме — в процессе эволюции живого привел к

тому, что мозг животных как специальный орган отражения и приспособления приобрел свойство непрерывного течения его процессов в полном соответствии с компонентами этого континуума в пространстве и во времени.

Все формы нашего поведения, все вариации его и, как увидим ниже, активный выбор, оценка и классификация живыми организмами отдельных этапов и компонентов этого континуума вписаны в этот великий закон природы. Можно сказать, что все относительное, меняющееся в зависимости от совокупности многих условий жизни, всегда вписано в этот абсолютный закон.

Следовательно, мы должны искать лишь условия и механизмы того, как появляется и как ведет себя относительное и меняющееся в пределах этого абсолютного закона. Именно здесь лежит, по нашему мнению, “точка отсчета” для изучения работы мозга во всем ее многообразии.

Разбирая достоинства теории относительности А.Эйнштейна, Макс Планк так выражает ее отношение к абсолютным законам мира: “В основе так называемой теории относительности заложено нечто абсолютное; таковым является определение меры пространственно-временного континуума, и как раз особенно привлекательная задача состоит в том, чтобы разыскать то абсолютное, которое придает относительному его подлинный смысл. Мы можем исходить всегда только из относительного. Все наши измерения имеют относительный характер. ...Речь идет о том, чтобы во всех этих данных обнаружить то абсолютное, общезначимое, инвариантное, что в них заложено”¹.

В этих словах создателя квантовой теории дана программа для исследования любого, даже весьма незначительного явления на фоне и в рамках абсолютных законов мира. В особенности это положение применимо и даже настоятельно необходимо для изучения эволюции жизни на земле, которую Планк, конечно, меньше всего имел в виду.

В эволюции живого все относительное и вариантное пришито

^ Планк М. Единство физической картины мира. — М., 1966, с. 20. Разрядка моя.—П.А,

весьма “откровенными” нитями к абсолютным законам мира. Особенно отчетливо это иллюстрируется эволюцией мозга.

В дальнейшем изложении мы увидим, насколько тонко все структуры и механизмы мозга оказались приспособленными к максимальному охвату того многомерного континуума мира, который способствовал развитию многих специальных приспособлений в работе мозга, обеспечивающих организму выживание.

Однако сейчас я вернусь к тому, что составляет самую природу этих приспособлений, — к деятельности одиночной нервной клетки, к процессам, происходящим в ее протоплазме. Само приспособление всегда имеет интегральный, системный характер, однако элементарным процессом в этих системах является разрядная деятельность нейрона.

Выше мы установили, что практически при любом движении животного или при выполнении им какого-то поведенческого акта пространственно-временной континуум внешнего мира действует в микроинтервалах времени на его органы чувств и, следовательно, на нейрональные элементы мозга. Как же сами нервные элементы реагируют на эти воздействия компонентов и фаз пространственно-временного континуума?

Для того, чтобы ответить на этот вопрос, мы должны обратиться к физиологическим свойствам нейронов мозга. Одной из самых замечательных особенностей нейрональных элементов мозга является разнообразие их индивидуального поведения, разнообразие реакций на приходящие возбуждения.

Так, например, одни из них переходят на режим повышенной активности в момент действия приходящего возбуждения. Другие, наоборот, находясь в постоянной фоновой активности, переходят во время действия раздражителя в состояние торможения. Одни нейроны прекращают свою ответную повышенную разрядную деятельность с прекращением раздражения, другие, наоборот, еще очень долго в виде “следовой деятельности” продолжают разряжаться. У различных нейронов эта так называемая “следовая активность” может продолжаться различное время. В то время как у одних нейронов она длится всего лишь несколько миллисекунд, у других она может может продолжаться секунды и даже минуты. Ясно, что все это разнообразие индивидуального поведения нейронов мозга в ответ на раздражения является выражением их места, их функционального значения в обширных

интегративных образованиях, складывающихся в процессе формирования сменяющихся функциональных систем организма.

Однако сейчас мы не будем рассматривать эти проблемы с точки зрения нейрофизиологии. С этим можно подробно ознакомиться по ряду солидных монографий, изданных в последнее время^.

Сейчас же мне хотелось бы обратить внимание читателей именно на те нейроны, а их в головном мозге большинство, которые имеют следовую активность, простирающуюся на целые секунды после прекращения раздражения. Как должны были бы вести себя эти клетки в случае непрерывной смены внешних раздражений в микроинтервалах, то есть по крайней мере в интервалах, определяемых миллисекундами?

Прямые эксперименты с употреблением парных раздражителей или целого ряда раздражений показывают, что происходит неизбежное наложение возбуждений, их суммация и значительное пролонгирование активного состояния нервной клетки. Эта “следовая деятельность” может приобретать различный характер, главным же образом изменяется конфигурация разрядов.

Однако остается бесспорным, что имеет место совершенно очевидное наложение последующих разрядов клетки, возникших в ответ на каждое предыдущее раздражение или на последствие от предыдущей деятельности. Такой процесс, несомненно, происходит ежеминутно и в естественных условиях: при смене, например, многообразных зрительных впечатлений некоторые зрительные клетки с выраженным следовым эффектом находятся в непрерывном перекрытии разрядов, вызванных различными и последовательными зрительными раздражениями. Стоит лишь продумать под этим углом зрения переход из одной комнаты в другую или выход на улицу.

Факт перекрытия активностей определенных нервных клеток мозга не подлежит сомнению. Отдельные компоненты внешнего,

t о

пространственно-временного континуума могут действовать на слуховой или зрительный аппарат на еще более коротких интервалах, чем те, которые указывались выше. Следовательно, перекрытие деятельности нервных клеток остается постоянным и

^ См., например, И.С.Бериташвили. Физиология коры головного мозга.

— М., 1969.

существенным фактором в работе мозга. Причем важно отметить, что это перекрытие компонентов континуума может быть однородным, то есть подряд могут следовать два различных, например, зрительных, раздражения. Но оно может заключаться и в том, что на одну и ту .же нервную клетку падают в небольшом интервале два различных возбудителя, например, звуковое, а потом зрительное»

Это значит, что определенные типы клеток нервной системы по самой своей сути ведут в целом мозгу непрерывную “мелодию” пространственно-временного континуума внешнего мира. Очевидно, именно им принадлежит прерогатива создания абсолютной основы для жизненно важных эпизодов нервной деятельности. Именно они, по-видимому, поддерживают непрерывную вписанность всего относительного и вариантного в абсолютный закон пространственно-временного континуума мира.

Здесь мы подошли к последнему ряду аргументов, направленных в защиту положения о наличии нейрональной деятельности, обеспечивающей постоянный контакт мозга, а следовательно, и организма со всеми процессами, происходящими на разных этапах развертывания пространственно-временного континуума.

Но рано или поздно у нас должен возникнуть вопрос: что же представляют собой по своей глубокой сути, то есть по природе, те клеточные разряды, которые нами улавливаются сейчас с помощью электронной техники как электрические взрывные процессы?

Сейчас не остается сомнения в том, что разряд нервной клетки — это ее “голос”, это ее “крик”, и в него вложена вся история данного живого существа, обладателя данного мозга. Он отражает многочисленные влияния, пришедшие к данной нервной клетке. Однако по своей глубокой природе этот разряд есть производный эффект весьма специализированных химических процессов, вызванных к жизни пришедшим к нейрону возбуждением.

Итак, все импульсы, приходящие к нервной клетке, трансформируются в ее протоплазме в химический процесс, который только вторично ведет к электрическому разряду.

Любые влияния или возбуждения, действующие на нервную клетку, неизбежно проходят стадию химической трансформации, которая и определяет кодирование интегративного результата в нервной деятельности клетки в каждый данный момент в форме того или иного рисунка нервных импульсов. Это положение приводит нас к окончательному заключению, которое и составляет основную цель этого раздела работы.

Сам факт наличия следовых разрядов у некоторых видов нервных клеток неизбежно приводит к тому, что химические процессы нейрона, вызванные предыдущими влияниями, перекрываются новыми химическими процессами, вызванными последующим компонентом пространственно-временного континуума.

Иначе говоря, за перекрытием нервных импульсов или клеточных разрядов мы всегда должны видеть перекрытие и химических процессов нейрона в целом. Однако континуум событий внешнего мира не имеет перерыва и не имеет конца. Следовательно, подавляющее большинство клеток мозга непрерывно пребывает в химическом континууме тех реакций, которые вызваны постоянно и повторно раздражающими факторами.

Следовательно, в протоплазме нервных клеток мозга имеет место подлинный химический континуум, отражающий непрерывность событий внешнего мира, то есть его пространственно-временной континуум.

Это и есть то абсолютное, та основа, на которой строится все грандиозное разнообразие структурных и функциональных проявлений мозга.

5* ПОВЕДЕНИЕ КАК КОНТИНУУМ РЕЗУЛЬТАТОВ

Из предыдущего видно, что мозговые процессы связаны между собой и представляют непрерывную цепь химических процессов, флуктуирующих от момента к моменту в зависимости от действия тех или иных раздражений. Мы установили, что именно след от этих флуктуаций возбудимости, выраженный в разрядной деятельности нейрона, является тем связующим звеном, которое предыдущее в жизни мозга цементирует с последующим. В этом, на наш взгляд, и состоит глубокая нейрофизиологическая природа химического континуума мозга.

Однако такое описание процессов мозга должно вызвать естественный вопрос читателя: как же этот, казалось бы, монотонный процесс химических последовательностей может сконструировать все разнообразие поведенческих актов животного и человека, так тонко и динамически приспосабливающих организм к изменениям внешнего мира? Как может сам поведенческий акт, включающий на разных этапах разнообразные анатомические структуры, осуществить этот химический континуум?

При глубоком и внимательном анализе существа дела мы можем вступить в область исключительно интересных закономерностей, где эволюция структуры нервной системы замечательным образом приспособлена к абсолютному закону простран-ственно-временного континуума мира, создавшего континуум химических процессов мозга. Этот анализ убеждает нас также в том, что мозг в процессе эволюции выработал специальные структуры и их соотношения, которые специально предназначены для вос-

г

произведения пространственно-временного континуума внешнего мира и для включения в него жизненно важных моментов.

В самом деле, развитие структур мозга, обладающих способностью к генерализованной активации, то есть к распространению активирующих влияний на весь мозг, обеспечило одну из самых важных функций поведенческих актов — их сигнальный характер. В настоящее время в высшей степени важно разобрать конкретный механизм этого действия.

Допустим, что во внешнем мире в короткие интервалы времени развивается действие ряда раздражителей на мозг. Как мы знаем, огромное количество клеток мозга непрерывно соединяет химические последствия этих раздражителей.

Допустим также, что все эти раздражители не имеют никакого существенного значения для организма, то есть они не грозят ему несчастьем, не несут ему радости.

Теперь сделаем другое допущение, что в этом ряду простран-ственно-временного континуума внешних раздражений один из раздражителей оказался чрезвычайно опасным для жизни или целостности организма, то есть вызвал сильнейшее болевое ощущение. Тем самым конкретный раздражитель возбудил весь комплекс врожденных биологически значимых процессов в области ствола мозга и гипоталамуса. Эти возбуждения восходят до самой коры, и в данном случае они возбудят положительно все клетки коркового уровня. Во всяком случае, трудно найти такую клетку коры больших полушарий, которая бы не отреагировала учащением или торможением своих разрядов на возбуждение ретикулярной формации и гипоталамуса.

Постараемся представить себе, что же происходит в это время во всех тех следах, которые остались от предшествовавших и последовательно подействовавших на организм раздражителей перед тем, как он получил болевое раздражение? Некоторые из корковых клеток, несомненно, сохранили следы только что подействовавших на них возбуждений, то есть находились в состоянии затухающих разрядов. Совершенно естественно поэтому, что чем ближе было раздражение к моменту сильного болевого возбуждения, тем отчетливей был след от этого возбуждения, совпавший с моментом болевого состояния. Для теории условных рефлексов это было бы “коротко отставленный сигнал”.

Благодаря этому совпадению следов от предшествовавших индифферентных раздражений с генерализованным возбуждением от ретикулярной формации и гипоталамуса происходит интересная картина: где бы ни был предшествовавший раздражитель, он неминуемо будет “настигнут” генерализованным болевым возбуждением, и произойдет в такой же степени неминуемая встреча двух химических процессов в протоплазме одной и той же нервной клетки. Это и есть момент химического сцепления всех предшествовавших “химий” с “химией” болевого возбуждения.

К чему поведет такая встреча и, главное, какой химический результат этой встречи? В каждом случае, когда повторяется последовательность тех же самых внешних воздействий, процесс пойдет по нервным связям, химически уже фиксировавшимся до момента формирования реакций на болевое раздражение, хотя вся последующая цепь возбуждений, предшествующих болевому раздражению, не была подкреплена соответствующими им конкретными воздействиями. Иначе говоря, мы

имеем подлинное опережение компонентов про-

t

странственно-временног о континуума внешнего мира специфическим химическим мозговым процессом. В поведенческом смысле это и будет сигнальная, или предупредительная, реакция по И.П.Павлову.

Наличие химического континуума в мозгу животных и человека при постепенном приближении к узловому пункту пространственно-временного континуума внешнего мира, имеющему существенное биологическое значение, является неоспоримым и реальным фактом. Нам сейчас важно лишь установить, какое влияние этот континуум имеет на формирование всех поведенческих актов.

Мне хотелось бы отметить во избежание непонимания один важный этап развития, связанный с приобретением живыми существами способности к свободному передвижению. Не изменяя принципиального содержания взаимозависимости химического континуума от пространственно-временного континуума внешнего мира, свободное движение создает тем не менее условия для огромного скачка в развитии приспособительного поведения у животных.

В самом деле, теперь уже само животное, двигаясь самостоятельно в различных направлениях, создает континуум внешних раздражений своих анализаторов, как бы подставляя себя под их действие. Континуум уже непосредственно начинает влиять на построение целевого или целенаправленного поведения, сводящегося к активному поиску таких компонентов внешнего континуума, которые определяют удовлетворение каких-либо потребностей организма. Организм, как открытая система, активно ищет для своих входов” точно запрограммированных ее обменом веществ недостающих компонентов.

В этом случае мы сталкиваемся с новой закономерностью, которая стала, так сказать, сквозной для всех этапов развития жизни на земле. Продвижение вперед живого существа создало условия для развития поведенческого континуума животных, поскольку в последовательном действии внешних агентов на организм в процессе его активного продвижения мы опять-таки не имеем перерыва в химически обусловленной разрядной деятельности нейронов.

Однако здесь появилось нечто новое. Это — полезный результат деятельности животного, который непременно возникает в процессе его активного отношения к пространственно-временному континууму внешнего мира. Можно на любом поведенческом акте показать, что, будучи вписан в пространственно-временной континуум, о котором мы говорили выше, он

вместе с тем состоит из цепи полезных результатов, переходящих один в другой.

С точки зрения более общей оценки поведения мы видим, что речь здесь идет о все той же закономерности — поведение человека в пространственно-временном континууме предстает перед нами как континуум больших и малых результатов с непременной оценкой каждого из них с помощью обратной афферентации.

Итак, мы определили в приведенной формуле закон конструирования поведения живых существ, по которому оно представляет собой непрерывную цепь результатов с последующей оценкой их достаточности.

Здесь-то и вмешивается роль “биологического экрана”, классифицирующего значимость результата и вводящего тот элемент генерализующего подкрепления, который перекрывает все предыдущие этапы раздражений, оставивших след в центральной нервной системе.

Именно биологически значимые или эмоциогенные раздражения, скрепляющие следовые реакции от прежних раздражений, составляют необходимое условие, подготавливающее путь для будущих опережающих реакций под действием какого-то отдаленного звена пространственно-временного континуума.

Итак, непрерывность явлений внешнего мира отражается на “биологическом экране” как “прерывность” жизненно важных событий для животных и человека, отставленных друг от друга во времени, но связанных континуумом малозначащих результатов целого поведенческого акта.

В настоящей работе я сделал попытку на основе теории отражения показать, что основной, или, по выражению Планка, “абсолютный, закон” неорганического мира — пространственно-временной континуум определил собой все формы поведения живого от примитивных его форм до человека включительно.

Появление жизни на Земле позволило в микромире молекулярных реакций живой материи отразить все макропроцессы, протекающие с огромными интервалами времени. Создались условия для “забегания в будущее”, а следовательно, появилось в высшей степени приспособительное поведение.

“Биологический экран” не отражает пассивно континуум внешнего мира. Внося в него “потребности жизни”, обеспечивая сохранение ее, он связал получение любых результатов с этими основными требованиями. Так организовался континуум результатов, в котором “мелкие” результаты, лежащие на пути получения “больших” и “грандиозных результатов” , сливаются в единый поведенческий континуум результатов и сопровождают жизнь от ее зарождения до ее уничтожения.

Я хотел бы заранее оговорить, что все высказанные здесь общие положения о структуре взаимоотношения неорганического и органического мира не являются лишь чисто теоретическими построениями, они имеют также существенное практическое значение.

Едва ли надо говорить о том, что такого рода обобщения, значительно меняющие сам исследовательский подход, должны быть доброжелательно обсуждены всеми теми, кому дороги проблемы, поднятые в этой статье: философами, физиками, физиологами, биологами и др.

Такое обсуждение, я надеюсь, поможет нам посмотреть с высоты философских обобщений на работу мозга, объект наших каждодневных исследовательских усилий.

V

ПУБЛИЦИСТИКА

Последнее десятилетие характеризуется бурным развитием науки и техники, рождением новой области человеческих знаний — кибернетики. Она возникла на основе теснейшего контакта между различными специальностями: биологией, физикой, математикой, электронной техникой, телемеханикой, философией.

Без преувеличения можно сказать, что в настоящее время кибернетика — одна из самых перспективных наук. К ней приковано внимание различных специалистов. И это вполне закономерно и естественно. Ведь кибернетика смогла установить логическую связь между такими отраслями знаний, которые на протяжении многих десятков лет развивались своими собственными путями. Предметом ее исследований являются само-регулируемые, самоуправляемые системы независимо от того, принадлежат ли эти системы к живой природе или к области техники. Кибернетика изучает то общее, что есть во всех процессах управления, не подменяя при этом наук, которые исследуют конкретные системы управления — физиологию, вычислительную технику и т.д. Главная цель кибернетики — облегчить труд человека, повысить эффективность его деятельности в управлении сложными процессами, где бы они ни протекали.

Термин “кибернетика” происходит от греческого слова “ки-бернетос”, что значит — управляющий кораблем. Искусство вождения судов связано с некоторыми особенностями. Так, если корабль отклоняется от заданного курса, то “кибернетор”, то есть рулевой или капитан, поворачивая рукоятку штурвала, возвращает корабль к заданному курсу. Но при этом судно обычно немного отклоняется в противоположную сторону и только после нескольких таких колебаний правильный курс восстанавливается. На этом простом примере отчетливо виден элементарный принцип управления. Заданный курс корабля является той постоянной величиной, ради которой капитан, получая информацию о направлении движения судна, поворачивает штурвал то влево, то вправо. Здесь налицо, как выражаются теперь кибернетики, “замкнутый контур регулирования”. Правда, роль “решающего звена” в этом процессе выполняет человека, его нервная система.

Новое направление в науке завоевало право на существование потому, что создало такой замкнутый контур регулирования, из которого устранен человек. В результате появились сложные механические системы с автоматической регуляцией, неизмеримо облегчающие труд огромного числа людей.

Кибернетические машины, созданные человеком, способны, как и живые организмы, “реагировать” на внешние раздражители и в зависимости от этого изменять свою работу. В настоящее время такие механизмы успешно внедряются в промышленность. Например, существуют специальные автоматические системы регулирования доменного процесса, движения самолета, поезда и т.д.

Кибернетика представляет огромный интерес для физиолога, для врача. Она поможет еще глубже понять наиболее сложную и обширную саморегулирующуюся систему, какой является любой живой организм, в том числе и организм человека, раскрыть причины нарушения деятельности внутренних органов и систем, найти эффективные методы лечения и предупреждения различных заболеваний.

Каковы же наиболее характерные принципы, на основе которых кибернетика объединяет медицину и биологию с физикой, математикой и электроникой? Чтобы ответить на этот вопрос, следует рассмотреть то общее, что в одинаковой степени обязательно для систем управления в технике и в живых организмах.

Десятки и сотни лет ученые исследуют строение и функции организма человека. И сейчас еще до конца не раскрыты основные закономерности таких процессов жизнедеятельности, как обмен веществ, наследственность, мышление и др. Но и то, что уже известно, позволяет сделать вывод: наш организм — это очень тонко и совершенно устроенная биохимическая и электронная лаборатория: по сложности в природе другой такой нет. Если рассматривать отдельно какую-то одну функцию организма, то по сути, в каждой мы найдем замкнутый цикл саморегуляции.

Возьмем для примера кровяное давление. С какой удивительной точностью у здорового человека поддерживается определенный уровень давления крови. И осуществляет это целая система нервных аппаратов, которая работает автоматически. Специальные чувствительные приборы отмечают малейшие отклонения кровяного давления от нормального уровня и посылают информацию в главный командный пункт — центральную нервную систему. А уже из головного мозга на периферию к мышцам, заложенным в стенках кровеносных сосудов, поступают другие сигналы. Они заставляют мышцы сокращаться или расслабляться, а сосуды при этом суживаются или расширяются. Таким образом, круг замыкается, и кровяное давление в этой саморегулирующейся системе вновь поддерживается на определенном уровне.

Очень тонко устроены нервные чувствительные аппараты, которые находятся в стенках сосудов и неустанно регистрируют уровень кровяного давления. Например, повышение давления всего лишь на 5—10 миллиметров ртутного столба немедленно приводит их в возбуждение. Это возбуждение передается по нервам в продолговатый мозг и буквально бомбардирует сосудистые центры, вынуждая их подавать к сосудам расслабляющие сигналы. В результате кровяное давление очень быстро снижается.

Мы рассказали об одной из функций организма человека, которая регулируется независимо от нашего сознания на основании сигналов, поступающих в нервную систему только из кровеносных сосудов. Эта система замкнута внутри самого организма.

Однако в нашем теле существуют и другие системы саморегуляции, которые распространяют свое влияние во внешний мир, заставляют человека совершать самые разнообразные действия.

Возьмем для примера всем знакомое ощущение жажды. Оно возникает в результате малейшего отклонения от нормы содержания солей — так называемого осмотического давления.

Известно, что осмотическое давление крови является строго постоянной величиной, равной 7,6 атмосферы. Только такое давление обеспечивает нормальное течение процессов обмена веществ между кровью и клетками тканей всех внутренних органов, а также другие жизненные функции. Вот почему эту постоянную величину, исключительно важную для нормальной жизнедеятельности организма, природа защитила очень мощными аппаратами, не допускающими даже малейшего отклонения.

В последние годы ученые открыли везикулярные нервные клетки в головном мозгу (от латинского слова “везикула” — пузырек). Они приходят в сильное нервное возбуждение при малейшей недостаточности воды в кровяном русле. Возбуждение распространяется по всей центральной нервной системе, и человек начинает остро ощущать жажду. Он проявляет удивительную изобретательность, совершает массу действий, чтобы достать воду. Когда вода попадает в организм, а затем и в кровь, “возмущенные” везикулярные нервные клетки приходят в равновесие. Это также подлинно замкнутый цикл саморегуляции. Концентрация солей в крови определяет поведение человека.

Подобное свойство живого организма очень образно охарактеризовал И.П.Павлов. Организм, — писал он, — “в высшей степени саморегулирующаяся система, сама себя поддерживающая, восстанавливающая, поправляющая и даже совершенствующая”.

Именно принципы саморегулирования тесно объединяют интересы медицины, физиологии и кибернетики.

В самом деле, в чем состоит главная, центральная задача медицины? Если ее формулировать в весьма общем виде, то она состоит в том, чтобы защитить человека от разнообразных болезнетворных влияний внешней среды, сохранить на определенном уровне наиболее важные показатели организма, обеспечивающие его нормальную жизнедеятельность. К таким показателям относятся, например, кровяное давление, содержание сахара и кислорода в крови, осмотическое давление крови и т.д.

Эта задача осуществляется самыми различными профилактическими и лечебными средствами. Сюда прежде всего можно отнести улучшение условий труда и быта, оздоровление внешней среды, профилактические прививки против инфекционных заболеваний. Но если человек уже заболел, то врачи с помощью лекарственных препаратов, диеты, режима, хирургическим путем стараются восстановить его здоровье. И в том и в другом случае медицинское вмешательство преследует одну цель: помочь организму человека восстановить нормальную деятельность саморе -гулируемых систем, которые обеспечивают ему здоровье.

Если же рассматривать любую применяемую в технике кибернетическую систему, то и в ней с помощью различных приспособлений поддерживается полезный результат, заданный конструктором. Таким образом, общие принципы саморегулирования характерны как для кибернетики, так и для медицины. Вот почему эти науки сейчас развиваются в тесном контакте, взаимно обогащая друг друга.

Кибернетика вооружает физиологию совершенной методикой исследования многообразных функций живого организма, физических и химических процессов, протекающих в нем. Например, изучение деятельности нерва с помощью специальной кибернетической аппаратуры дало значительно более широкие представления о его функциях, чем обычный физиологический эксперимент. Применение математической обработки к электрическим потенциалам головного мозга помогло еще глубже проникнуть в его тайны. Так, на основе кибернетических вычислений была сконструирована специальная система приборов, которая обеспечивает автоматическую подачу наркоза во время операции. Система записывает электрические потенциалы мозга больного и, обработав эту информацию, регулирует количество наркоза.

В физиологических лабораториях всего мира ученые начали использовать теорию информации и теорию кодирования для исследования работы органов чувств. Все эти достижения теоретической медицины, навеянные современной кибернетикой, будут развиваться и шириться.

Чем же может обогатить медицина кибернетику?

Современная техника достигла огромнейших скоростей движения, вращения, освободила энергию, хранившуюся миллионы лет в атоме. И тем не менее организм постоянно обогащает и бесконечно пополняет ресурсы кибернетики именно принципами своей организации, которые до сих пор являются недостижимым идеалом даже для самых сложных кибернетических систем.

Мы часто удивляемся тому, что машина может сделать десятки тысяч вычислительных операций в секунду. Но ведь, сидя в кресле у себя дома и вообразив какое-либо событие международного масштаба, происходящее за много тысяч километров от нас, мы проделываем на тончайших структурах своего мозга и в молекулах его вещества десятки миллионов операций в секунду. Именно так было бы правильно сопоставлять мозг и вычислительные машины. Эти машины, хотя и обладают большей скоростью, несомненно, уступают человеческому мозгу в смысле надежности операций, пластичности и их беспредельной сменяемости.

Не удивительно поэтому, что американский математик Нор-берт Винер, с именем которого связано зарождение новейшей кибернетики, прежде всего стал изучать функции нервной системы в физиологической лаборатории. Нервная система таит в себе столь огромные возможности принципов организации деятельности, что она еще долгое время будет служить источником для подражания, моделирования и совместного исследования ученых различных отраслей знания.

Достаточно сказать, что один из важнейших элементов саморегуляции — так называемая обратная связь — только в последние годы стал тщательно изучаться физиками и математиками. Но обратная связь, свидетельствующая о результатах действия, существует в живых организмах, начиная с первых зачатков жизни на земле, а физиологи ее открыли задолго до возникновения кибернетики.

Кибернетика уже сейчас может быть использована для совершенствования здравоохранения. Современные счетно-вычислительные машины облегчат работу не только врача, но и статистика, и организатора здравоохранения. Естественно, это потребует совершенствования знаний всех специалистов, которые будут давать машинам “задания”. Но несомненно, что разработанные кибернетикой теория информации, теория кодирования и формы управления сложными процессами открывают замечательные перспективы научной организации медицинской службы.

Сейчас, например, кибернетика настойчиво внедряется в сложный диагностический процесс.

Что такое диагноз? Врач, анализируя какой-то конкретный случай заболевания, должен учесть сотни тонких, часто неуловимых признаков болезни. Он использует современные технические средства — различные приборы и аппараты — для выявления скрытых симптомов. А потом, сопоставляя, исключая и складывая различные симптомы, он воспроизводит образ определенного заболевания. В этом смысле врач уподобляется геологу или географу, которые по небольшим островкам на дне океана стараются представить контуры всего подводного материка.

Может ли кибернетика обеспечить такой сложный процесс? Практика показала, что в какой-то мере распознавание болезней можно “поручить” сложным электронно-магнитным устройствам. Конечно, расчеты эти будут лишь тогда правильны, если правильно составлены задания для машины. Естественно, что никакая машина не в состоянии заменить врача, она только поможет ему в обобщении и анализе многочисленных данных объективного и лабораторного исследования больного.

Несомненно, кибернетика найдет применение и в других областях здравоохранения: например, в области планирования медицинской помощи, прогнозов движения заболеваемости, при разработке различных мероприятий — строительства, оборудования лечебных учреждений, соотношения медицинской помощи с особенностью краевой патологии и т.д. Ведь все эти факторы могут быть математически обработаны, и счетные машины дадут любые сведения с поразительной быстротой.

Трудно кратко изложить самую суть кибернетики, ее общие принципы и практическое применение. Одно можно сказать, что новое направление в науке связало в крепкий узел интересы математика, физика, врача, физиолога, инженера, ботаника, лингвиста и философа.

В Программе КПСС, принятой XXII съездом партии, говорится, что в ближайшее время получат быстрое и широкое внедрение новые типы машин, приборов и аппаратов, связанных с автоматикой и электронной техникой. Развитие кибернетики откроет новые, невиданные горизонты во всех областях человеческих знаний, поможет быстрее претворить в жизнь великие задачи строительства коммунизма.

ТОЧКИ НАД “i”¹

Дерзкая идея о возможности создания искусственного мозга обсуждается во всем мире уже не один год. Одна за другой появляются в разных странах монографии, посвященные проблеме “организм и машина”, “мозг и машина”, в которых этот замысел на все лады разбирается с физиологических, математических и технических позиций. Может быть, потому, что новые научные идеи зачастую получают свое техническое воплощение с неожиданной быстротой, возникшая дискуссия привлекла столь пристальное внимание людей разных профессий.

Обсуждаемая проблема крайне серьезна, она имеет множество аспектов, требующих систематического и осторожного разрешения. Это и побудило включиться в полемику автора, физиолога мозга, занимающегося, кстати, и вопросами кибернетики применительно к своей сфере исследования.

Размер дистанции

Меня ничуть не пугают высказывания теоретиков кибернетики. Я знаю, что им известна вся сложность проблемы. Волнует другое: мне не раз приходилось встречать молодых инженеров и физиков, которые глубоко уверены, что исследование мозга в обычных физиологических лабораториях бесполезно, а вся физиология мозга в целом, включая и павловское учение, являeт-cя...^пcyбъeктивнoй наукой”. И когда некоторые из них гово-рят:"3ачем нам изучать мозг, его работу, его функцию, если мы можем конструировать его, пользуясь, например, средствами электронной техники, руководствуясь только физико-математи-

^ В кн.: Возможное и невозможное в кибернетике. Сб. статей. — М.: 1963, с. 95—103.

ческими правилами.— ясно, что имеется дефект в самой постановке вопроса и, что особенно важно, в оправданности всех этапов его разрешения.

Едва ли у кого-нибудь среди исследователей-материалистов, стоящих на строгих позициях причинности, могут возникнуть сомнения в принципиальной возможности осуществления моделирования мозга. Однако для реального мышления очень важна та дистанция, которая отделяет принципиальную возможность какого-либо явления от действительного его воссоздания. Разве Архимед не показал “принципиальную” возможность перевернуть земной шар, если бы имелась для этого точка опоры? И разве я, например, принципиально не могу из песка возвести Монблан??

Недавно в Англии вышли две монографии. Одна из них —"Конструкция мозга" — принадлежит перу хорошо известного советским людям теоретика кибернетического моделирования Эшби. Автор другой монографии — “Мозг как вычислительная машина” — известный теоретик Джордж. Оба ученых — сторонники принципиальной возможности создать любые формы и типы нервной деятельности, они посвятили этому значительную часть своей жизни. Но к какому выводу приходит, например, Эшби, оценивая возможности создания самоадапти-рующихся машин? Тонкими расчетами и взаимной оценкой возможностей биологических систем и машинных систем он устанавливает, что любой процесс адаптации, т.е. приспособления живого организма, может быть моделирован. Однако, по его мнению, для воспроизведения даже простого адаптивного элемента живой системы машине понадобилось бы “всего-навсего” несколько миллиардов лет.

Именно поэтому его коллега Джордж в своей книге призывает каждый раз при сопоставлении трезво оценивать возможности осуществить то или иное моделирование биологической системы.

Мне кажется, что у нас совершенно определенно созрела необходимость “поставить точки над ”i", т.е. точнейшим образом и на научном основании определить, что именно в живом и функционирующем мозге должно являться предметом пристального внимания при наших попытках моделирования и какую степень осторожности мы должны проявлять в наших суждениях.

Что такое мозг?

Это материальный орган с вполне познаваемой функцией: каждый год приносит все новые и новые открытия, часто по-новому ориентирующие нас в понимании его деятельности.

Принято обычно подчеркивать, что мозг содержит около 14 миллиардов клеток. Этот факт используется как основной аргумент для доказательства невозможности моделирования мозга в электронных схемах теми, кто хотел бы каждую мозговую клетку эквивалентно представить радиолампой...

Сложности связаны не только и не столько с количественным воспроизведением элементов. Современная наука отчетливо показала, что сама нервная клетка и ее оболочка представляют собой целый мир разнообразных в химическом и физиологическом отношении образований.

Тончайшими методами исследования с помощью электронных аппаратов было установлено, что сотни, а иногда и тысячи контактов, которые имеет каждая нервная клетка, — это только начало удивительного процесса на молекулярном уровне, позволяющего осуществить на теле размером в 20 тысячных долей миллиметра бесконечное количество синтетических процессов — “личную долю” участия клетки в деятельности целого мозга.

Таким образом, нервную клетку вряд ли стоило рассматривать как элементарную деталь — это, условно говоря, уже “узел” “машины-мозга” со сложным комплексом функций, отражающих различные виды деятельности организма.

Наконец, при сопоставлениях мозга и машины важно еще вспомнить, что клетка, ее процессы и механизмы интересны только исследователю. Организму же всегда интересны только “деятельности” и те “эффекты”, к которым каждая эта деятельность приводит.

Тотчас же становится ясным масштаб нашей ошибки в прогнозах и в чрезмерных обещаниях осуществить моделирование мозга в ближайшее время.

Простой пример. Я протягиваю руку и открываю дверь. Эта деятельность закончилась полезным эффектом — дверь открыта, можно пройти. Спускаясь по лестнице, на каждой ступени я получаю информацию о том, что мои действия принесли полезный эффект, и в конце концов о том, что я спустился вниз. Такими “деятельностями” и информациями об их результатах заполнена вся наша жизнь. Эти “деятельности” могут быть малыми, большими, наконец великими, но основной чертой каждой из них является синтез тех тончайших процессов, которые происходят в данный момент на различных клетках мозга. Если проделать весьма скромный расчет количества связей между отдельными клетками и количества различных молекулярных процессов, обеспечивающих процессы замыкания и памяти, то без всякого преувеличения можно сказать, что потенциально наш мозг способен на десятки миллиардов их. И при этом будет качественно очерчен каждый процесс и каждый результат.

Излюбленным является пример с шахматной машиной, которая обыгрывает даже опытного шахматиста. Однако здесь моделирование имеет дело с вполне определенными реальными программами, которые подлежат довольно четкой математической обработке и варианты которых могут быть экстренно рассчитаны самой шахматной машиной.

“Умнее” ли человека такая машина, судить нельзя хотя бы потому, что есть много довольно умных людей, которые никогда не играли в шахматы.

Сопоставлять человека и машину по какому-либо одному избранному свойству человеческой деятельности невозможно. Это хотелось бы пояснить так.

...Огорченный проигрышем шахматист-человек пошел в буфет и заказал себе кофе с коньяком. Вот если бы шахматная машина также сошла со стола, пошла бы в тот же буфет и заказала себе кофе с молоком, то тогда мы получили бы некоторую основу для сопоставления человека и машины.

Но сейчас она не сделает этого, сейчас она может лишь играть в шахматы. На современном уровне достоинство машины — в тонкости производства отдельной операции. Но достоинство человека как высшего организма, его характерное свойство — в исключительном богатстве качественно различных деятельностей при безграничных затруднениях и изменениях внешних условий.

Генетическая программа

Проблема не исчерпывается трудностями только “статистического'¹ характера. Нужно поразмыслить над более существенными, так сказать Специфически человеческим", над тем, что

Павлов назвал когда-то “основными влечениями” человека. Именно этот пункт стал объектом особенно острой полемики.

Итак, если человека можно рассматривать как кибернетическую систему (машину) с генетически заложенной программой, то возможно ли запрограммировать в модели (пусть в том же генетическом аппарате) и человеческие влечения? Да, можно.

Но чтобы серьезно хотя бы обсуждать такой вопрос, как программирование человеческих влечений, следует прежде всего произвести их классификацию. Ведь понятие “влечения” включает и самые примитивные — жажду, голод, и столь сложные, как томление по возлюбленной. Наконец, есть столь высокие, говоря языком Павлова, “влечения”, как стремление сделать человечество счастливым. Очевидно, они не равнозначны сами по себе. Более того, между генетической программой и воплощением в жизни человеческих влечений существует огромная разница, обусловленная индивидуальным развитием человека, следами действия великого множества факторов, в том числе и социальной его жизни.

Обратимся снова к простому примеру и попробуем выяснить “степень легкости” воспроизведения.

Примитивнейшее из влечений — жажда генетически программирована с удивительной, почти математической точностью. В процессе эволюции создан удивительный механизм, который сам по себе мог бы стать предметом фантастических сочинений. Всего каких-нибудь десятка два нервных клеток, заложенных на основании мозга, имеют наследственно определенную высокую чувствительность именно к осмотическому давлению крови. В течейие всей жизни осмотическое давление крови всегда поддерживается у человека на одном и том же уровне: 7,6 атмосферы. Это — обязательное условие сохранения организма как живой системы. Стоит человеку потерять несколько большее количество воды, например в жаркую погоду, и таким образом сместить осмотическое давление крови, как эти клетки, выполняющие сторожевую функцию, начинают поднимать тревогу. Они рассылают возбуждение во все части головного мозга. Они немедленно объединяют в единую систему все то, что когда-либо в жизни человека было связано с потерей воды. Иначе говоря, весь мозг в целом формирует известное каждому из нас ощущение жажды.

Но как только “влечение” созрело, на первый план начинает выступать весь жизненный опыт человека. Открываются все кладовые его памяти, и жажда как психическое состояние извлекает из этих кладовых все, что когда-то способствовало ее удовлетворению. Так, у полярника при ощущении жажды появляется решение растопить глыбу льда.

...Возможно ли сконструировать машину, которая, допустим известное упрощение — почуяв, что в отдельных шестернях израсходовалось масло, пошла бы по магазинам разыскивать и покупать это масло? Принципиально возможно, ибо в этом нет ни одной детали, какую нельзя было бы произвести. Но в ней необходимо запрограммировать тогда сложную совокупность различных, качественно отличающихся деятельностей, способность пластически их варьировать применительно к обстановке... Эта задача будет безусловно чрезвычайно трудна для конструкторов машины. А ведь мы взяли для примера жажду, элементарное влечение, физико-химические параметры которого могут быть легко рассчитаны и изучены. Как же быть с теми высокими стремлениями человеческого духа, которые делают человека неспокойным в течение всей его жизни, превращают его в своеобразный аккумулятор энергии, которая направлена всегда по определенному и подчас заведомо нелегкому пути!..

Рождение цели

Когда я говорил об огромном, доходящем до миллиардов, количестве отдельных деятельностей, на которые способен человек, у читателя неизбежно должен был бы возникнуть вопрос: “откуда появляется стимул для всех этих многообразных деятельностей? И может ли у машины возникнуть цель к действию и сколько таких целей может продуцировать машина?”.

Прямые лабораторные исследования показывают, что каждой даже очень незначительной деятельности человеческого организма предшествует в высшей степени быстрый и своеобразный процесс, который заканчивается формированием цели к действию. Этот процесс был назван “афферентным синтезом”, т.е. моментальным синтезом всех имеющихся в данный момент и в данную ситуацию раздражений, воспринимаемых органами чувств человека. Сущность системы человеческого мозга состоит именно в том, что синтез окружающей обстановки и падающих на человека раздражений и формирование целей поведения происходят в организме положительно ежесекундно и каждый раз могут оканчиваться различными изменениями в поведении.

Когда человек переходит улицу, он непрерывно сопоставляет свое движение и движение машин на улице, их число, скорость и т.д. Он то ускоряет, то замедляет движение, ибо изменения условий диктуют ему цели новых и новых действий. Все это — процессы афферентного синтеза. Они заканчиваются решением вопроса “что делать?”.

Чтобы сопоставить это свойство человеческого мозга со свойствами машины, мы должны были бы искать такую машину, которая бы сама решала вопрос, что ей делать в зависимости от изменения окружающих ее условий. Пока мы не располагаем машинами, которые решали бы сами, что им делать, за исключением, конечно, вариаций, предусмотренных в ее конструкции. Однако это совсем другая вещь. Это не то, что мы называем целенаправленным поведением человека.

Кибернетика обогатила науки новыми аспектами исследований. Уже на первых этапах своего развития она показала, что у таких, казалось бы совершенно различных, явлений, как общество, организм, машины, есть нечто общее — архитектура, по которой развертываются процессы, — принцип саморегуляции с обратной связью.

Общее?.. Но общее не значит тождественное.

Однако такую постановку вопроса отнюдь не надо понимать как своего рода “табу” для воспроизведения и моделирования самых сложных процессов живой и неживой природы.

Итак, возможно ли создание машины “умнее человека”, если, например, для создания такой модели будут применены все последние достижения биохимии и нейрохимии? Да, принципиально это возможно, ибо все детали и микрохимические свойства этой машины вполне познаваемы и воспроизводимы. Однако, исключая из обсуждения истинные трудности и реальную основу — сложную деятельность самого мозга, мы тем самым приучаем многих думать, что проблема может быть разрешена чрезвычайно просто, мимоходом, “помахивая тросточкой”.

Я полагаю, что может быть два типа энтузиазма в атаке какой-то неприступной крепости. Один энтузиазм исходит из того, что крепость сделана из дощечек, а другой энтузиазм основан на том, что крепость — из стальных конструкций, но имеются пути к ее овладению. Мне кажется, что второй тип энтузиазма более свойствен нашей эпохе, в которой всякая победа мысли и освоения неизведанного основана на точном расчете и знании истинного размера предстоящих трудностей.

О дисциплине спора

Аристотель, по-видимому, на собственном горьком опыте заметил, в какой мере неопределенность предмета дискуссии мешает поискам истины. Не это ли вынудило его создать знаменитые “Аналитики” — труд о том, как нужно доказывать. Он указывал в них, в частности, что для успеха полемики нельзя подменять истинный предмет спора — мнимым. Прав В.В.Ермилов, заметивший, что одно из условий успеха дискуссии — точность, ясность мысли и терминологии. Некоторые недоумения, возникшие у ученых гуманитарного профиля, происходят, по-моему, оттого, что они, в частности, отождествляют кибернетику, науку об управлении процессами в различных динамических системах, с техническими средствами этой науки, с электронно-счетными машинами, которые очень удобны для моделирования разного рода процессов. Именно поэтому им представляется неприемлемым, что математик С.Л.Соболев говорил о человеческом организме как в известном смысле об одной из кибернетических машин (систем), где биологическая программа развития заложена в генетическом аппарате. Но С.Л.Соболев говорил о сходных принципах функционирования организма и машины с точки зрения кибернетика. Он не давал полного и всеобъемлющего определения понятий “человек” и “машина” с точки зрения биологической или философской... Это, мне кажется, не входило в его задачи. Сходство же этих функциональных систем установлено научной практикой.

Точно так же все, что сказано выше, составляет предмет раздумья физиолога мозга, который стоит на позициях широкого использования кибернетики для изучения мозга. Естественно, что применяемая мной терминология — это терминология чисто физиологическая, ею нельзя определять, например, категории, специфичные для эстетики, литературоведения и т.д. Так, например, термин “генетическая программа” ни в какой мере не следует распространять на явления социальной жизни, ибо он охватывает лишь биологическую программу индивидуального развития человека, представителя определенного вида животных.

Мне думается, что каждый из участников спора должен стараться понять своего оппонента, точно установить, какая сфера им затрагивается, и не переносить произвольно понятий, о которых кибернетик, физиолог или психолог говорит в аспекте своей науки, на близкие им по звучанию, но иные по смыслу — из другой сферы знания.

ЗА ТВОРЧЕСКОЕ СОДРУЖЕСТВО ИНЖЕНЕРОВ И БИОЛОГОВ¹

Выход в свет первого тома энциклопедии “Автоматизация производства и промышленная электроника” оказался для меня и моих коллег — медиков и нейрофизиологов — очень важным и интересным событием. Этот интерес объясняется тем, что в настоящее время кибернетика, электроника все теснее соприкасаются с медициной и творческий союз этих наук дает уже прекрасные результаты.

Вот уже несколько лет, как возникло и успешно развивается самостоятельное научное направление, названное “медицинской электроникой”. Все новинки электроники, все идеи, возникающие в этой области, кровно нас интересуют. Но и инженеры, в свою очередь, проявляют большое внимание к работе физиологов и особенно нейрофизиологов.

Этот взаимный интерес вполне понятен. Физиология весьма многим обязана технике, так как получает от нее все более совершенную аппаратуру, позволяющую расширять круг наших исследований, еще более углублять их. Но физиологи готовы с лихвой оплатить свой долг инженерам, предоставляя им информацию о функционировании живого организма с целью моделирования его в технических устройствах. Их исследования —■ это совершенно неисчерпаемая область новых идей, новых принципов и решений, которые с успехом могут быть использованы в технике.

Возьмем, например, надежность — проблему, которая так волнует теперь инженеров. Мозг человека решает эту проблему исключительно точно и с чудесной простотой. Приходится поражаться, как слаженно и точно, не мешая друг другу, протекают тонкие, взаимосвязанные процессы на уровне одного нейрона в

^ В кн.: Автоматизация сегодня и завтра. — М., 1963, с. 26—32/Новое в жизни, науке, технике, 4 сер. Техника: II/.

этом сложнейшем органе, охватывающем миллиарды нервных клеток.

Две соседние клетки и даже две молекулы надежно “заперты” друг от друга, хотя расстояние между ними составляет только

0,01 микрона. Такая исключительная дифференцировка зависит от специфики каталитических процессов, что и составляет основу надежности мозга.

Выполнение любой функции мозга поражает своей надежностью. Например, состояние и удовлетворение жажды определяется тем, что какой-то десяток клеток в мозгу — гипоталамус — по своему метаболизму настроен так, что поддерживает постоянным на протяжении всей нашей жизни осмотическое давление крови. Мы начинаем испытывать жажду всегда при одном и том же определенном осмотическом давлении. Таким образом, клетки головного мозга протоплазматически тоже построены надежно. В каждой из них происходит свой обмен, и друг другу они не мешают, разделив свои “зоны влияния” специфическими ферментами.

Но одной надежностью дело не ограничивается. Пожалуй, не будет большим преувеличением сказать, что главные проблемы, занимающие сейчас инженеров в области автоматики, великолепно решены уже в живой природе. В качестве примера можно указать на вопросы оптимизации и самоорганизации. Известно, что живой организм продолжает полностью функционировать и после удаления некоторых жизненно важных органов. Как он это “делает”? Поиски ответа на этот вопрос представляют большой научный и практический интерес для инженеров.

Теория функциональной системы, которая была разработана еще 30 лет назад, служит предпосылкой к построению новой отрасли науки — физиологической кибернетики. Для понимания теории функциональной системы очень важным является принципиальное положение кибернетики о том, что явления различного класса развиваются по единой динамической архитектуре, дающей полезный эффект.

Когда мы говорим о динамической архитектуре, то имеем в виду способы функционирования, средства достижения цели конечного эффекта. Эта архитектура в системе организма постоянна как с точки зрения своей конечной цели, так и с точки зрения тех рецепторных аппаратов, которые оценивают степень достижения этой цели. Но ведь именно этим требованиям удовлетворяет любая система автоматического регулирования в технике. Такие системы могут быть и в общественной жизни, мы постоянно наблюдаем их и в живой природе. Таким образом, можно говорить об аналогичной архитектуре самых различных систем. Общность их состоит в основном принципе: отклонение от конечного полезного эффекта служит стимулом возвращения системы к этому эффекту. Для архитектурного плана таких систем характерно наличие обратных связей. В этом кибернетика видит важнейшую предпосылку построения единой универсальной теории управления.

Для всех кибернетических исследований характерен также информационный подход. Поэтому теория информации получила в последнее время быстрое развитие.

В физиологии, как и в технике, информация служит средством управления. Например, регуляторные аппараты центральной нервной системы дают команду рабочим органам. С чем мы здесь имеем дело? С определенным видом информации. Импульсы, идущие от периферии к центральной нервной системе, также представляют собой информацию, которая сигнализирует о степени достижения полезного эффекта. Эти и другие формы информации в организме сейчас широко изучаются с привлечением солидного математического аппарата. Тем не менее вся эта информация является лишь одним из компонентов в функционировании мозга человека — большой кибернетической системы, работающей на основе саморегуляции.

Задачи, стоящие перед физиологической кибернетикой, сложны и разнообразны. Сюда относятся изучение механизма передачи и преобразования информации в организме, кодирование и декодирование внешней энергии при изучении, например органов чувств, исследование каналов передачи информации и др. Изучение всех этих проблем с применением логики и математических расчетов необычайно расширяет наши возможности в познании нервной системы, делает ясней понимание целей и значение информации в общей деятельности организма. Другими словами, все это нам нужно для разработки точной “теории саморегуляции”, как говорим мы, или “теории автоматического регулирования”, как говорят инженеры.

Разработка теории саморегуляции как всеобщего закона деятельности организма должна стать главной задачей физиологической кибернетики. Между тем именно этому общему закону не уделяется должного внимания. Конечно, решение частных задач в области информации, алгоритмирование отдельных физиологических процессов и тому подобная работа сравнительно легка и, быть может, более эффективна. Изучение же интегративных процессов целостного организма, специфических свойств самой интеграции требует большого количества специальных экспериментов, нового подхода и разработки специальной методологии исследований. Но все это должно быть сделано, если мы хотим достичь принципиально новых результатов в изучении кибернетических закономерностей.

Мы рассматриваем функциональную систему как аппарат саморегуляции. Физиологические закономерности систем с саморегуляцией сформулированы нами еще в 1935 г. Характерно, что эти формулировки точно соответствуют принципам кибернетики, сложившимся много позже. Это лишний раз говорит о том, что кибернетика строится на основе реально существующих объективных факторов, следовательно, такое совпадение обязательно должно было иметь место.

Принципы функциональной системы как замкнутого физиологического образования с обратной связью были сформулированы в результате изучения компенсации нарушенных функций организма. Для нас ясно, что функциональная система по своей архитектуре аналогична любой автоматической системе с обратной связью. Поэтому изучение свойств и структур различных функциональных систем организма является общей проблемой кибернетики и представляет первостепенный интерес для всех занимающихся этой наукой.

В этом смысле живой организм аналогичен автоматическому устройству, но он имеет неоспоримые преимущества в отношении надежности, экономичности и поразительной гибкости при экстренном выборе разнообразных средств для получения одного и того же полезного эффекта.

Мы рассматриваем функциональную систему как сочетание процессов и механизмов, динамически формирующееся в зависимости от многосторонней оценки данной ситуации и приводящее к конечному полезному для организма эффекту. Таким образом, состав функциональной системы определяется не анатомически (механизмы анатомически могут быть достаточно oi далены друг от друга), а динамически и обусловливается лишь качеством полезного эффекта. Только этот конечный поле жый эффект определяет компоновку системы и все ее функционнро вание, так же как и прекращение этого функционировании при достижении полезного эффекта. Изучение механизмов атой ра боты мозга и составляет предмет нашей работы.

Функциональная система охватывает не только головной мозг, она представляет собой центрально-периферическое обра зование — нервные импульсы циркулируют непрерывно от центра к периферии и обратно.

Некоторые черты архитектуры функциональной системы имеют общее значение как для физиологов, так и для инженеров, поскольку они дают материал для сравнения биологических саморегулирующихся систем с автоматическими устройствами. В связи с этим прежде всего надо сказать о жизненном узле всякой функциональной системы, который неразрывно связывает конечный полезный эффект с аппаратом оценки степени достижения этого эффекта. Достигается это при помощи рецепторов.

Конечный полезный эффект служит задачам выживания организма. Он особенно необходим, когда речь идет о дыхании, уровне кровяного давления, осмотическом давлении крови и других жизненно важных функциях организма. Таким образом, функциональная система, осуществляя процесс саморегуляции, поддерживает жизненно важные константы организма.

Характерным примером функциональной системы является дыхательная система. На этом примере можно уяснить значение жизненного узла. Конечным полезным эффектом системы является поддержание в организме примерно постоянного соотношения парциального давления кислорода и углекислоты. При отклонении от нормального соотношения вступают в действие механизмы, выравнивающие его. Включает эти механизмы специальный рецепторный аппарат. Система хеморецепторов воспринимает отклонения газового состава крови и посылает импульсы в центральную нервную систему. Отсюда по каналам компенсации нарушений дыхательных функций подаются команды, регулирующие дыхательный объем, глубину вдоха, частоту дыхания, состояние периферических сосудов и т.д. Вот это сочетание хеморецепторов, реагирующих на соотношение кислорода с углекислотой, с окислительными процессами в тканях и представляет собой жизненный узел рассматриваемой функциональной системы.

Нетрудно установить аналогию этой системы с автоматическим устройством. В последнем роль хеморецепторов будут выполнять датчики, реагирующие на отклонения от заданного параметра импульсами, подаваемыми к регуляторам. Конечный полезный эффект функциональной системы организма аналогичен программе, задаваемой автоматическому устройству. Таким образом, при изучении функциональных систем организма сразу же возникают аналогии с замкнутыми автоматическими системами. Естественно, что конструкторы автоматических устройств ищут решение своих задач в живом организме. Поэтому совместная работа физиологов и инженеров совершенно необходима. Сравнительная оценка и совместное изучение средств, при помощи которых достигаются желаемые результаты в организмах и в машинах, сулит многообещающие результаты.

Для сопоставления технических устройств с функциональными системами организма, важна и другая черта этих систем — афферентный синтез.

Раньше мы говорили о действии рецепторов как функции одного переменного — соотношения кислорода и углекислоты. Но в действительности эти зависимости выглядят значительно сложнее. Обратимся к тому же примеру функциональной системы дыхания. Хеморецепторы на самом деле интегрируют целую гамму импульсов, выражающих в данный момент потребность организма в кислороде не только в зависимости от соотношения его концентрации и концентрации углекислоты, но и от текущей дыхательной ритмики, и от предстоящих усилий организма для преодоления препятствий, и т.д. В результате этого интегрирования моторный нейрон возбуждается вполне определенным количеством нервных импульсов и дает разряд, состоящий из такого количества импульсов, которое требуется по ситуации. В этом и состоит афферентный синтез.

Прежде чем решить вопрос “что делать” в данной ситуации, организм непременно должен произвести синтез всей информации, как внешней, так и внутренней, характеризующей данную ситуацию. Афферентный синтез необходим для всех случаев выхода нервных возбуждений на периферию.

Исследования в этом вопросе дают нам материал для ответа на ставший традиционным вопрос: чем отличается живой организм от автоматического устройства? Одно из важнейших отличий как раз и состоит в том, что организм ежеминутно решает вопрос “что делать”. Для машины этого вопроса не существует, он уже решен за нее человеком. Таким образом, если речь идет о существующих машинах, то такое сопоставление принципиально не правомерно, так как оно выполняется на разных уровнях. Машине приходится решать лишь вопрос “как делать”.

Другое дело, когда мы говорим не о существующих, а о будущих кибернетических машинах, которым придется принимать самостоятельные решения в зависимости от внешней ситуации.

Сопоставление таких машин с живым организмом окажется, несомненно, весьма плодотворным. Созданию этих машин в значительной мере может помочь изучение афферентного синтеза, выполняемого организмом.

Но дело, разумеется, не только в афферентном синтезе. Надо отдать себе ясный отчет в том, что если мы хотим моделировать какие-либо функции живого организма, то необходимо учесть все принципы организации его функциональных систем в комплексе. Без этого нельзя не только моделировать, но и даже понять общую архитектуру функций организма. Разработка теории функциональных систем в этом смысле должна открывать глаза на многое.

Физиология стоит сейчас накануне больших открытий, больших достижений. Несомненно, что эти достижения могут явиться только в результате совместной работы физиологов, инженеров, математиков, физиков. Направления этих работ должны вытекать из общих принципов кибернетики.

Для того чтобы такая работа была плодотворной, необходимо наличие общего языка, общих установок, единой терминологии. Неоценимую помощь в этом смысле должна оказать всем нам энциклопедия, последующих томов которой с большим нетерпением ждут читатели — представители самых различных профессий.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Документальное научное издание

ПЕТР КУЗЬМИЧ АНОХИН

Избранные труды: Кибернетика функциональных систем

Художественный редактор С.М. Лымина Художник В.И. Романенко Технический редактор Г.Н. Жильцова Корректор С.Р. Даничева

ЛР № 010215 ОТ 29.04.97.

Сдано в набор 09.07.98. Подписано к печати 17.08.98. Формат бумаги 60х90/₁₆. Бумага офсетная № 1. Гарнитура Акадсми ческая. Печать офсетная. Усл.печ.л. 25,0. Усл.кр.-отт. 2^f),0 Уч.-изд.л. 21,44. Тираж 1000 экз. Заказ № 2449.

Ордена Трудового Красного Знамени издательство “Медицина”. 101000, Москва, Петроверигский пер., 6/8.

Оригинал-макет изготовлен в АО “ИНПОЛ . 125130, Москва, Старопетровский пр., 11.

Отпечатано с оригинал-макета в Смоленской областной ордена “Знак Почета” типографии им. Смирнова. 214000, г. Смоленск, пр-т им. Ю.Гагарина, 2.