Лекции о работе больших полушарий головного мозга

Лекция третья

Мм. гг.! Предшествующую лекцию мы кончили перечислением тех условий, при которых образуется условный рефлекс, причем этот рефлекс образовывался при помощи безусловного, т. е. новый агент связывался с реакцией, вызываемой одновременно с ним безусловным раздражителем. Но последнее обстоятельство, соучастие именно безусловного раздражителя, не является непременным требованием. Новый условный рефлекс может образоваться и при помощи условного же, только хорошо выработанного. Вы видели условное действие метронома. Это был сильный пищевой раздражитель, хорошо выработанный. Несмотря на необычную обстановку опыта (многолюдная аудитория), он действовал очень точно и значительно. И вот оказывается, что при помощи такого сильного условного раздражителя можно образовать другой условный рефлекс. Если теперь мы возьмем какой-нибудь новый более или менее индифферентный агент и применим его в соединении только с метрономом, т. е. не давая при этом еды животному, то и он превращается в пищевой раздражитель (опыты Г. П. Зеленого, Д. С. Фурсикова и Ю. П. Фролова). Такой рефлекс мы называем вторичным условным рефлексом или рефлексом второго порядка. В подробностях процедуры образования этого рефлекса есть, однако, существенные особенности. Новый агент не только не должен продолжаться после присоединения выработанного условного раздражителя, но необходимо его прекращение за известный срок до начала действия этого раздражителя. Тогда только новый агент делается значительным и постоянным положительным условным раздражителем. При новых агентах средней физиологической силы этот срок составляет не менее 10 секунд. При сильных он значительно растет. Укорачивая этот срок, сливая во времени действие нового агента с действием условного раздражителя, мы встречаемся уже с явлением совершенно другого рода. Это один из чрезвычайно интересных и тонких пунктов физиологии больших полушарий, анализируемый в настоящее время, однако, уже достаточно хорошо. Полностью этот предмет может быть изложен только позже, в другом месте лекций.

Вот относящийся сюда протокол опыта из работы Фролова (опыт 15.XI.1924).

У собаки первичные условные пищевые раздражители – удары метронома и звонок; появление перед глазами собаки черного квадрата – вторичный условный раздражитель, полученный сочетанием только с ударами метронома при паузе между ними в 15 секунд. Черный квадрат держится перед глазами 10 секунд, звонок и удары метронома продолжаются всякий раз 30 секунд. В данном опыте квадрат применяется десятый раз.

При помощи же вторичного условного пищевого раздражителя достигнуть образования третичного условного рефлекса не удается. Вместо этого при применении указанной процедуры теперь и тут выступают те же явления другого рода. Третичный условный рефлекс получается от условных рефлексов, связанных с безусловным оборонительным рефлексом, именно от условных оборонительных рефлексов на значительный электрический ток, приложенный к коже животного. Однако и здесь дело не идет далее третичного условного рефлекса. А затем снова выступают все те же явления другого рода.

Привожу описание опыта с третичным условным рефлексом из работы Фурсикова.

У собаки безусловным раздражителем был электрический ток, приложенный к коже передней лапы и вызывающий оборонительную реакцию. Механическое раздражение кожи задней лапы, ранее индифферентное для собаки, обычной процедурой стало первичным условным возбудителем оборонительного рефлекса. Из звука бульканья только что описанным приемом образован вторичный условный раздражитель. А сочетанием с бульканьем ранее индифферентный тон в 760 колебаний в секунду стал третичным условным раздражителем. Латентный период при этих условных раздражителях (от первичного к третичному) постепенно увеличивался, а оборонительная реакция становилась менее интенсивной. Но все эти рефлексы при соответствующих подкреплениях держались в течение года. Проба сочетания нового агента (вертящийся предмет перед глазами собаки) с третичным раздражителем повела к явлениям другого рода, о которых речь будет позже. Полученные таким образом условные рефлексы в целом называются у нас цепными.

Итак, мы имеем два случая образования условных рефлексов: при помощи безусловного рефлекса и при помощи хорошо выработанного условного же.

Но есть и еще более особенный, по-видимому, случай образования их.

Давно уже, на основании некоторых соображений, нами были поставлены следующие опыты (опыты Н. А. Подкопаева). Собаке под кожу впрыскивалась небольшая доза апоморфина, и 1–2 минуты спустя в экспериментальной комнате пускался тон определенной высоты, продолжавшийся некоторое время. Во время звучания тона начиналась тошнотная реакция собаки на апоморфин: собака становилась несколько беспокойной, начинала облизываться, наступало слюноотделение, и иногда дело доходило до небольших рвотных движений. Когда это было повторено много раз, то начинающееся звучание тона одно стало вызывать в слабой степени ту же реакцию. К сожалению, в силу служебных отношений Подкопаева, опыты эти не могли быть закончены и варьированы. В недавнее время бактериолог Ташкентской лаборатории В. А. Крылов, делая серологические исследования, наблюдал следующее. Он хронически впрыскивал собакам под кожу морфий. Известно, что при подкожном впрыскивании морфия действие его начинается с тошнотного акта, с сильного слюнотечения, рвоты, и затем только наступает сон. Крыловым было замечено, что если регулярно изо дня в день впрыскивался морфий, то очень быстро, через 5–6 дней, от одних только приготовлений и обстановки впрыскивания развивается та же картина на животном, как и при самом впрыскивании морфия: появляются сильнейшее слюнотечение, рвотные движения и рвота, а затем и сон. Таким образом, теперь рвотный акт вызывался не самим морфием, который через кровь действует на рвотный центр, а всеми теми внешними раздражениями, которые совпадали по времени с введением морфия.

И связь здесь имеется очень разнообразная и отдаленная. В лучшем случае уже достаточно появиться перед собакой экспериментатору, чтобы начался указанный симптомокомплекс. Если этого оказывалось мало, то следовало присоединить вынимание и открывание ящика со шприцем, затем – постричь место на коже, протереть его алкоголем и, наконец, произвести впрыскивание индифферентной жидкости. Чем больше предшествовало впрыскиваний морфия, тем меньше требовалось перечисленных приемов, чтобы воспроизвести картину отравления. Крылов с легкостью демонстрировал этот факт в нашей лаборатории и здесь несколькими формами опыта установил тоджество своего факта с нашими условными рефлексами.

Описанный опыт без труда может быть проделан и перед вами. Вот собака, подвергавшаяся несколько раз впрыскиванию морфия. Ее держит на столе незнакомый ей человек. Она остается спокойной. Теперь перед ней появляется экспериментатор, который производил впрыскивания. Собака начинает беспокоиться и облизываться. Когда он приступил к протиранию кожи, у собаки обильно полилась слюна изо рта и появились рвотные движения.

Этот опыт делает понятным давно известный факт, что, например, собаки, лишенные паратиреоидных желез, или собаки с экковской фистулой и перевязанной vena portae, раз поев мяса, затем больше к нему не прикасаются. Очевидно, теперь вид и запах мяса уже вызывают у них в известной степени те патологические раздражения, которые наступали у них при отравлении мясом в указанных условиях, и обусловливают этим отрицательную реакцию на мясо.

После всех приведенных опытов возникает вопрос: как, каким процессом происходит новая нервная связь, нервное замыкание? Ответ с чисто фактической стороны не представляется трудным. Безусловный или хорошо выработанный условный раздражитель, конечно, вызывает деятельное состояние определенного отдела головного мозга. Будем называть этот отдел по общепринятой терминологии центром, не связывая, однако, с этим словом представления о точной анатомической обособленности. Очевидно, что к этому центру направляются раздражения, производимые в то же время внешними агентами в клетках коры больших полушарий; путь для этих раздражений именно к этому центру является особенно облегченным, а после нескольких совпадений – проторенным. Таков явный смысл фактов. Исходя из такого понимания дела, мы в свое время поставили вышеописанный опыт с апоморфином, потом так хорошо подтвержденный опытом с морфием. Если к рефлекторно раздраженному центру направляются раздражения из клеток коры больших полушарий, то то же самое должно было произойти и в отношении автоматически (внутренними агентами, составом и свойствами крови) раздражаемого центра, что подтвердилось. В уже переданном вам фактическом материале заключается относящаяся сюда еще важная подробность. Внешние раздражения, даже со дня рождения животного направлявшиеся в известный центр, могут быть отклонены от него в направлении к другому центру и связаться с ним, если этот последний центр физиологически сильнее первого.

Таким образом, это слияние, соединение раздражений, возникающих в разных пунктах голодного мозга, это нервное замыкание и есть первый нервный механизм, с которым мы встречаемся при изучении деятельности коры больших полушарий. Конечно, остается дальнейшим вопросом: где именно происходит это замыкание – в коре ли больших полушарий исключительно или при участии и нижележащих частей головного мозга? Мыслимы и та и другая возможности. Возможно, что раздражения из клеток коры больших полушарий направляются прямо в центры, находящиеся вне коры. Но вероятно и другое. Имеющиеся в коре клетки афферентных волокон от всех рабочих органов, от всех пунктов организма и представляющие собой корковые рецепторные центры всего организма, становясь деятельными во время работы органов, под влиянием безусловных, условных и автоматических раздражителей концентрируют на себя раздражения других клеток коры, производимые агентами внешнего мира. А еще вероятнее, что при целом мозге все раздражения, вызывающие в бодром состоянии животного безусловные рефлексы, прежде всего попадают в определенные клетки больших полушарий, и тогда эти клетки являются пунктами, куда направляются различные раздражения, которые и служат для образования условных рефлексов.

Затем мы можем по порядку перейти к вопросу о том, что же может сделаться условным раздражителем? Этот вопрос не такой простой, как это может представляться с первого взгляда. В общей форме, конечно, ответить легко. Условным раздражителем может сделаться всякий агент природы, для которого только имеется рецепторный аппарат у данного организма. Но это общее положение должно быть затем, с одной стороны, расчленено и дополнено, с другой – ограничено. Самая первая классификация внешних раздражителей – это по составу раздражителей. Отдельным раздражителем может быть чрезвычайно дробный элемент внешнего агента, например очень малая часть одного и того же тона, определенная, хотя бы и ничтожно разнящаяся, интенсивность света и т. д. Таким образом, через одно это почти неизмеримо увеличивается количество возможных раздражителей. Конечно, и здесь предел определяется совершенством, тонкостью рецепторных аппаратов. С другой стороны, природа действует на животное и совокупностью нескольких и часто очень многих элементов, комплексными раздражителями. Когда мы отличаем лицо одного человека от лица другого, мы принимаем одновременно в расчет и формы, и краски, и тени, и размеры; или когда речь идет об ориентировке в местности и т. д. Количество этих комплексных раздражителей можно было бы назвать безграничным. Ведь сколько может быть соединений из огромного ряда элементарных раздражителей, как это только что указано выше! Но и здесь имеется предел, определяемый конструкцией больших полушарий. Сейчас я хочу дать только приблизительное понятие о возможном количестве отдельных условных раздражителей. Весь же этот предмет огромной важности будет изложен подробно в позднейших лекциях.

Значит, в условный раздражитель может превратиться возникающее перед организмом явление природы. Но условным раздражителем может сделаться и прекращение явления. Пусть в экспериментальной комнате, например, раздаются удары метронома; собака вводится в комнату при этих ударах, и они все время продолжаются. Теперь, если при такой обстановке мы будем прерывать удары метронома и сейчас же после перерыва будем производить безусловный рефлекс, в нашем случае – подкармливание или вливание кислоты, то после нескольких таких совпадений перерыв ударов окажется условным возбудителем этих безусловных реакций (опыты Г. П. Зеленого и И. С. Маковского).

Условным раздражителем может быть не только прекращение явления, но и его ослабление, происходящее, однако, с известной быстротой. Если условный рефлекс был выработан на прекращение какого-нибудь явления, а затем это явление ослабляется медленно и постепенно, то оно не будет сопровождаться условным действием. Вот один из опытов Зеленого. Тон re₂ духового камертона известной интенсивности, прекращенный сразу, произвел условное действие в размере 32 капель слюны за минуту. Тот же тон, постепенно в течение 12 минут ослабляемый до полного прекращения, не имел ни малейшего действия.

Следовательно, возбудителем теперь будет не появление действующего агента, а его исчезание, прекращение или более или менее быстрое ослабление. И таких условных раздражителей можно, конечно, получить множество.

После этого прежнее положение об агентах, из которых могут образоваться условные раздражители, мы должны видоизменить так, что колебание внешней среды как в положительную, так и в отрицательную сторону может сделаться условным раздражителем.

Следующая группа условных раздражителей, представляющая некоторую вариацию предшествующей, такая. У нас условным раздражителем является не наличный раздражитель, как он сейчас действует на животное, а остаток его действия в нервной системе по его прекращении. Опыт производится таким образом. Мы берем какой-нибудь внешний агент, положим, какой-либо звук, производим его 0,5–1 минуту, затем прекращаем и спустя 1–3 минуты присоединяем подкармливание или вливание кислоты. Если мы повторим такую комбинацию несколько раз, то произойдет следующее. Наш агент сам по себе не будет вызывать реакцию, но после того как он прекратится, получится соответственно пищевая или кислотная реакция. Условным раздражителем станет не наличный раздражитель, не наш примененный звук, а след его в центральной нервной системе. На этом основании мы различаем рефлексы наличные и следовые.

Представляю протокол опыта со следовым рефлексом из работы Ф. С. Гроссмана. Механическое раздражение кожи – условный следовой кислотный раздражитель. Это раздражение всякий раз продолжалось минуту, затем следовала пауза тоже в минуту, и потом вливалась в рот кислота.

Опыт 18.II.1909

Что касается следовых рефлексов, то здесь мы различаем случаи, когда рефлекс образован на свежем следе, спустя одну или несколько секунд по прекращении агента – это будет короткий следовой рефлекс. Если же мы ждем после прекращения значительное время, минуту и больше, прежде чем присоединить безусловный раздражитель, тогда мы говорим, что это длинный, поздний следовой рефлекс.

Мы должны различать эти случаи потому, что между наличными условными рефлексами и поздними следовыми есть довольно существенная разница в свойствах, как это будет показано в своем месте.

Наконец, я перехожу к последнему и особому агенту, который, в отличие от всех предшествующих, постоянно и как бы сам собой может делаться условным раздражителем. Что касается следовых раздражений, то здесь места недоумению нет. От всякого раздражения в нервной системе мы встречаемся с явлением так называемого последействия. Но наш новый агент, хотя он отнюдь не менее реален, чем все предшествующие, представляет, однако, некоторые затруднения для ясного понимания его натуры. Я начну с описания общего вида опыта. Мы берем собаку и постоянно через определенный промежуток времени ее подкармливаем, а другой собаке, положим, вливаем через такой же промежуток в рот кислоту. Если мы это повторим несколько раз, то получим то, что ровно через этот промежуток без всякой еды и кислоты у первой обнаруживается сама собой пищевая реакция, а у второй – кислотная.

Привожу пример из работы Ю. П. Феокритовой.

Собака на станке подкармливается каждые полчаса. В разных опытах после 1–3 подкармливаний одно подкармливание пропускается. Тогда около тридцатой минуты после предшествующего подкармливания начинается слюноотделение и вместе двигательная пищевая реакция. Это иногда совершенно точно наступает в тридцатую минуту, иногда запаздывает на 1–2 минуты. В промежутках, если опыт проделан достаточное число раз, ни малейшей реакции.

Как же толковать результат опыта? Приходится сказать, что в данном случае время является условным раздражителем.

Только что приведенный опыт можно сделать и в несколько другой форме. Мы можем подкармливать животное через каждые полчаса и вместе присоединять действие какого-нибудь агента, т. е. мы каждые полчаса предваряем подкармливание за несколько секунд каким-нибудь агентом. Тогда образуется суммарный условный раздражитель. Он будет состоять из этого агента и из момента времени, т. е. тридцатой минуты. Если мы попробуем наш агент через 5–8 минут, то он не окажет никакого действия. Если попробуем его позже, действие уже будет, но небольшое. Через 20 минут оно будет больше, через 25 минут еще больше, а через 30 минут будет полный эффект. Если этот агент систематически не подкрепляется в другие моменты, кроме тридцатой минуты, то он перестает действовать даже в двадцать девятую минуту, а только в тридцатую обнаруживает свой полный эффект.

Опыт. Вот опыт тоже из работы Феокритовой.

За 30 секунд до подкармливания применяются удары метронома. Промежуток между подкармливанием 30 минут.

Опыт 20.XII.1911

Эти промежутки для образования рефлекса на время, конечно, можно брать любые. Мы не брали больше 30 минут.

Как понимать физиологически время в качестве условного раздражителя? На это, конечно, точного, определенного ответа пока дать нельзя. Но к известному пониманию этого подойти можно. Как мы вообще отмечаем время? Мы делаем это при помощи разных циклических явлений: захода и восхода солнца, движения стрелок по циферблату часов и т. д. Но ведь у нас в теле этих циклических явлений тоже немало. Головной мозг за день получает раздражения, утомляется, затем восстанавливается. Пищеварительный канал периодически то занят пищей, то освобождается от нее и т. д. И так как каждое состояние органа может отражаться на больших полушариях, то вот и основание, чтобы отличать один момент времени от другого. Возьмем короткие промежутки времени. Когда раздражение только что нанесено, оно чувствуется очень резко. Когда мы входим в комнату с каким-либо запахом, то мы сначала ощущаем его очень сильно, а затем все меньше и меньше. Состояние нервной клетки под влиянием раздражения испытывает ряд изменений. Точно так же и в обратном случае. Когда раздражитель прекращается, то сначала он чувствуется еще очень резко, а затем все бледнее и бледнее, и, наконец, мы совсем его не замечаем. Значит, опять имеется ряд различных состояний нервной клетки. С этой точки зрения можно понять как случаи рефлексов на перерыв раздражителя и следовых рефлексов, так и случаи рефлекса на время. В приведенном опыте животное периодически подкармливалось, ряд органов в связи с этим проделывал определенную деятельность, т. е. переживал ряд определенных последовательных изменений. Все это давало себя знать в больших полушариях, рецептировалось ими, и условным раздражителем делался определенный момент этих изменений.

В заключение положение о возможных условных раздражителях может быть еще раз видоизменено и расширено следующим образом: бесчисленные колебания как внешней, так и внутренней среды организма, отражаясь каждое в определенных состояниях нервных клеток коры больших полушарий, могут сделаться отдельными условными раздражителями.

Затем я перехожу к следующему обширному отделу фактов. До сих пор речь шла о рефлексах положительного характера, т. е. о таких рефлексах, которые дают в окончательном результате положительное действие: движения и деятельность желез, а в отношении самой нервной системы представляют собой процесс возбуждения. Но мы знаем другую половину нервной деятельности, нисколько не уступающую первой по физиологической, жизненной важности – тормозной процесс. Следовательно, нужно ожидать, что при изучении работы больших полушарий, как в высшей степени сложной, мы должны будем встретиться и с явлениями торможения, постоянно и чрезвычайно сложно переплетающимися с явлениями раздражения. Но прежде чем заняться ими, считаю надобным остановиться коротенько на центральном задерживании при безусловных рефлексах.

Данные физиологии позволяют при нормальной деятельности отличать два рода центрального торможения, которые можно было бы назвать прямое и косвенное, или внутреннее и внешнее. С одной стороны, мы в разных иннервационных приборах – скелетного движения, кровообращения, дыхания и др. – знаем прямое тормозное действие известных афферентных нервов или известных агентов крови на определенные центры. С другой стороны, центральная нервная деятельность переполнена случаями косвенного торможения. Это случаи торможения данного центра в силу того, что одновременно с его наличной работой, раздражениями других афферентных нервов или посредством других автоматических раздражений приводится в деятельное состояние другой центр. То же и в сложных рефлексах, называемых инстинктами. Например, многие насекомые специально в стадии гусениц при малейшем прикосновении к ним моментально обездвиживаются и падают. Очевидно прямое торможение всего нервного двигательного аппарата. С другой стороны, возьмем случай цыпленка, только что вылупившегося из яйца. Он сейчас же обнаруживает пищевой хватательный рефлекс при зрительном раздражении маленьким предметом, лежащим на полу. Но если этот предмет сильно раздражает полость рта, то хватательный рефлекс тормозится и заменяется оборонительным выбрасывательным рефлексом.

Итак, одно торможение есть непосредственный эффект раздражений, приходящих в данный центр, – внутреннее торможение, а другой – результат взаимодействия различных деятельных центров – внешнее торможение.

При условных рефлексах мы также встречаемся с этими двумя родами центрального торможения. Так как внешнее торможение условных рефлексов вполне, без малейшего отличия, отвечает внешнему торможению безусловных рефлексов, то я и начну с него.

Самый простой и обыденный случай такой. Вы находитесь с животным в отдельной экспериментальной комнате, где вся обстановка некоторое время остается без колебаний, а затем вдруг происходит какое-нибудь изменение ее: проник посторонний звук, изменилось быстро освещение (зашло за облака или выступило из-за облаков солнце), проникла из-за двери струя воздуха, да еще с каким-нибудь новым запахом. Все это непременно ведет к большему или меньшему ослаблению или (смотря по силе колебаний) и к совершенному уничтожению условного рефлекса, если он как раз в это время должен был начаться. Объяснение здесь очень простое, трудностей не представляющее. Всякий такой новый раздражитель сейчас же ведет к появлению исследовательского рефлекса, т. е. соответствующий рецептор устанавливается в направлении к новому раздражителю, собака прислушивается, всматривается, принюхивается, и этот исследовательский рефлекс тормозит наш условный рефлекс. Вот почему при изучении условных рефлексов важно иметь то специальное здание, о котором я говорил в предшествующей лекции. Доступ случайных раздражителей туда или исключен, или, по крайней мере, чрезвычайно ограничен.

Понятное дело, что здесь надо учитывать и следующее обстоятельство. Мы знаем, что всякий агент, хотя бы и быстро исчезающий, действует не только тогда, когда он существует, но и некоторое время по прекращении его – в нервной системе остается так называемое последействие. Поэтому если мы нашим условным раздражителем будем действовать вскоре после этого агента, то рефлекс будет все-таки более или менее заторможен. Надо прибавить кроме того, что различные посторонние как случайные, так и нарочито применяемые раздражители, так сказать, затухают в нервной системе с различной скоростью: один через 2–3 минуты, другой через 10 минут, а есть и такие, которые держатся целые дни. Последнее специально относится к вкусовым и особенно пищевым раздражителям, и с этим надо серьезно считаться.

Действие постороннего рефлекса будет, конечно, чрезвычайно различным, смотря по тому, с каким условным рефлексом мы имеем дело – с молодым или же с хорошо упроченным, старым. Естественно, что молодой рефлекс легче затормаживается, чем упроченный. Вот почему в лаборатории раньше, когда экспериментатор сидел в одной комнате с животным, постоянно повторялся забавный факт. Сотрудник, выработав новый условный рефлекс и желая его демонстрировать, приглашал меня, и, однако, ничего показать не мог. Стоило мне появиться в комнате, как рефлекс исчезал. Факт простой. Я являлся для собаки новым раздражителем, собака на меня смотрела, обнюхивала – и этого было достаточно, чтобы молодой, только что образовавшийся рефлекс был заторможен. Или такой случай. Один экспериментатор выработал у собаки хорошие, стойкие рефлексы и много экспериментировал с ними. Но стоило передать эту собаку для работы другому экспериментатору, и у него эти рефлексы некоторое время отсутствовали. То же часто бывает, когда собака переводится из одной рабочей комнаты в другую, особенно – из одной лаборатории в другую лабораторию.

Конечно, тем более тормозящим образом действуют по типу внешнего торможения специальные раздражители, например вид птицы для охотничьих собак, вид кошки для многих собак, шорох под полом для некоторых собак и т. п., и вообще очень сильные и чрезвычайные, необычные раздражители. Что касается последних, то здесь дело значительно усложняется. По отношению к сильным и чрезвычайным раздражителям все собаки распадаются на две группы. Одни реагируют на них положительно, агрессивно: рвутся на борьбу с ними, отчаянно лают. Другие обнаруживают пассивно-оборонительную реакцию: то стремятся сорваться со станка и убежать, то делаются как бы одеревенелыми, не делая ни малейшего движения, то дрожат и припадают к станку, то даже мочатся, чего с ними при обычных условиях никогда в станке не случается. Следовательно, у этих собак преобладает тормозной рефлекс, причем торможение простирается и на наш условный рефлекс. Так как здесь торможение первично исходит из других отделов мозга и только отсюда распространяется на пункт условного рефлекса, то позволительно и этот случай торможения отнести к виду внешнего торможения условных рефлексов.