Споры по существу

8

Статья Бернштейна в «Архиве биологических наук» и стала первым крупным шагом на этом пути познания.

Циклограммы показали, что конечность в целом движется значительно точнее, чем составляющие ее звенья. «Я не знаю, как мозг может решать систему дифференциальных уравнений», — говорил Николай Александрович на семинаре в ЦИТе.

Прошедшие годы не потеряны зря, стал ясен ответ: в центральной нервной системе существует «проект движения», и с ним непрерывно сравнивается реальное положение дел, выдаются корректирующие сигналы.

Сами по себе они не новость, они известны еще с первых десятилетий XIX века, когда Чарлз Скотт Шеррингтон открыл проприорецепторы — чувствительные образования, которыми в изобилии снабжены все без исключения мышцы, связки и суставы. Он высказал тогда мысль, что с помощью проприорецепторов мозг следит за положением частей тела, ощущает воздействие силы тяжести, степень напряжения мышц…

Подход Бернштейна внес принципиальную коррективу: сигналы нужны не сами по себе, а в связи с «проектом движения». Только так и можно будет организму непрерывно решать дифференциальное уравнение движения, корректировать результат по о т к л о н е н и ю от заранее запрограммированного действия.

В механике этот принцип, называемый принципом обратной связи, известен со времен Уатта, придумавшего центробежный регулятор оборотов для своей паровой машины. В физиологии — с конца шестидесятых годов прошлого века, когда русский физиолог Илья Фадеевич Цион вместе со своим учителем Карлом Людвигом открыли схему нервных путей, регулирующих кровяное давление.

Однако никто не думал, что принцип обратной связи («отрицательной обратной связи», уточнит специалист по теории автоматического регулирования) следует приложить ко всем движениям, ко всем отправлениям организма. Это сделал Николай Александрович Бернштейн. На двенадцать лет раньше, чем «отец кибернетики» Норберт Винер.

Бернштейн вполне определенно заявил: рефлекторный механизм нельзя рассматривать как разомкнутую дугу, пусть эта схема и освящена авторитетом трехсот лет существования (впервые об этом ученый упомянул в одной из работ тысяча девятьсот двадцать девятого года как о догадке, — потребовалось пять лет, чтобы придать ей законченную математическую форму). Дифференциальные уравнения говорят: дуги нет, есть кольцо!

В кольце же все части, грубо говоря, равны. Значит, не одни только внешние обстоятельства способны привести организм в движение, но и внутренние сигналы мозга, выработанные «сами по себе». Живое существо не только приспосабливается благодаря рефлексам к внешнему миру, к его воздействиям (к такому приспособлению сводили некоторые ученые всю жизнедеятельность!). Оно способно к активности, способно в меру своей нервной организации подчинять своим устремлениям внешний мир. Понятно, такое подчинение будет у человека гигантским, а у лисицы не пойдет дальше выкапывания норы для своего семейства, — но непременно будет.

Так идея Сеченова о роли мысли в рефлекторной деятельности человека снова возродилась, теперь уже на математическом уровне и новом экспериментальном материале.

У Николая Александровича складывается убеждение, что на место физиологии рефлекса, физиологии пассивного уравновешивания с окружающим миром должна прийти физиология активности, физиология деятельного и интеллектуального (еще раз подчеркнем — в меру общего интеллекта живого существа) освоения мира.

Через несколько десятилетий эта мысль станет общепризнанной, и в «Философской энциклопедии» будет написано: «Наиболее простые и наименее значимые для организма действия определяются пусковым стимулом-сигналом. По мере возрастания сложности действия оно все меньше по своему смыслу зависит от сигнала, за которым сохраняется лишь пусковая роль. В самых сложных произвольных действиях их программа и инициатива начала ц е л и к о м о п р е д е л я е т с я и з н у т р и о р г а н и з м а» (разрядка моя. — В. Д.).

Активность — вот принципиальное отличие концепции Бернштейна от иных аналогичных (по схеме нервных связей) взглядов на проблему. Потому что Николай Александрович был в новом подходе к физиологии движений не одинок. Например, Анохин, с мнением которого о тогдашней ситуации в биологии мы уже знакомы, на несколько месяцев позже в том же тридцать пятом году предложил схему обратной связи, которую впоследствии назвал «функционной системой».

Задача этой системы мыслилась им, однако, только как приспособительная: «Сложилась функциональная система, обеспечивающая ту или иную форму приспособления животного к внешнему миру». Даже три десятка лет спустя он предпочитал говорить об этой системе как о подчиненной «получению определенного приспособительного результата».

Но разве жизнь — только приспособление? Жизнь — это прежде всего п р е о д о л е н и е, непрерывная деятельность! Пассивный акцент в гипотезе Анохина был вызван, по-видимому, тем, что он пришел к своей концепции, изучая легочную вентиляцию (попросту сказать — дыхание), а эта функция организма, вне всякого сомнения, чисто приспособительная.

И как следствие, в первоначальных вариантах его функциональной системы мы не отыщем даже намека на предваряющую программу действия — модель мира и другие вещи, характерные для гипотезы Бернштейна и высказанные им в «Архиве биологических наук». Все эти элементы в теории, развиваемой Анохиным и его коллегами, появятся значительно позже, в середине шестидесятых годов, когда кибернетика с ее терминологическим аппаратом стала наукой обыденной.

Даже «опережающее отражение», введенное Анохиным вслед за Бернштейном как свойство функциональной системы, имело все ту же единственную задачу — приспособительную. Опережающее отражение, согласно Анохину, есть результат подстраивания организмов к смене дня и ночи, к временам года и другим циклически действующим внешним влияниям. Такое подстраивание существует, тут нет спора, — но одного его слишком мало, чтобы живое существо могло осваивать мир в своих целях.

У Бернштейна в статье нет термина «опережающее отражение», он говорит о м о д е л и п о т р е б н о г о б у д у щ е г о, и это куда значительнее и шире. Николай Александрович начинает свое доказательство с обзора исследований доброго десятка отечественных и зарубежных авторов — знатоков строения нервной системы. Он отмечает, что все анатомы сходятся в одном: от головного мозга к мышцам идет не так уж много нервных путей («вероятнее всего, одни и те же пути»).

А невропатологи (и это Бернштейну известно из собственного врачебного опыта) отмечают, что различные поражения головного мозга приводят к совершенно не схожим между собой расстройствам движений. «Это значит, — делает вывод ученый, — нарушается не столько работа мышц как таковых или качество передачи сигналов по нервам, сколько «портятся» сами эти сигналы: они становятся неправильными, они не способны верно управлять». Такую мысль, кстати, в свое время высказывал и Сеченов.

И что значит «верно управлять»? Ответ тривиален: достигать поставленных перед собою целей. Именно свободно возникающие цели отличают естественную жизнь собаки от принужденного поведения ее в лабораторном станке во время эксперимента! На воле животное делает «что-то» только «почему-то», то есть непременно «для чего-то» Оно поступает так, а не иначе, потому что оно а к т и в н о, целеустремленно. Животное (и человек, разумеется) играет с природой в игру, строгих правил которой не существует, а ходы «противника» совершенно неизвестны.

На любую ситуацию организм должен уметь ответить не одним, а несколькими способами — в зависимости от массы второ- и третьестепенных (но жизненно важных!) обстоятельств. Надо уметь рассматривать эти способы, выбирать наилучший или хотя бы тот, который к а ж е т с я наилучшим, является таковым с субъективной точки зрения (отметим, кстати, что объективно проанализировать ситуацию доступно лишь человеку, да и то не всегда), — словом, надо уметь действовать целеустремленно, целесообразно. Научиться такому поведению трудно, уроки порою граничат с гибелью. Полученное т а к знание бесценно.

А поскольку организм действует не в абстрактном, а во вполне конкретном пространстве, чрезвычайно к тому же разнообразном в разных местах, Бернштейн выдвигает еще одну революционную идею, намного опередившую время и уровень подготовки иностранных ученых. Он утверждает, что в мозгу имеется о б р а з в н е ш н е г о м и р а, представленный так, как он видится в натуре, — «зрительное поле».

В нем есть верх и низ, правое и левое, далекое и близкое… Проприорецепторы же сообщают мозгу о различных положениях конечностей и всего тела, так что наше (и высших животных) «верховное чувствилище» формирует еще один образ внешнего пространства — «моторное поле». Именно в рамках этого поля действуют руки и ноги, именно в нем мозг («Я») занимает центр, начало координат, чтобы иметь возможность верно управлять движениями относительно «неподвижного» центра.

Стремясь избежать кривотолков, Николай Александрович специально оговаривает, что «не следует надеяться увидеть в головном мозгу что-либо вроде фотографического снимка, хотя бы и очень искаженного». Ведь в мозгу нет никакого «человечка», никакой декартовой «души», которая рассматривала бы такие изображения.

Мозг отражает действительность потому, что он мозг, а ответ на вопрос, к а к он это делает, следует искать в математике. Лет тридцать спустя, возвратившись к этому вопросу, Бернштейн писал: «Кто специально незнаком с математикой, трудно представить себе, как велико многообразие мыслимых законов отображения, среди которых мы попытались бы искать истинный закон или законы отображения реальностей внешнего мира в мозгу. Вместе с тем, вызванное незнакомством с теорией вопроса, наивно-реалистическое обеднение гигантского класса этих законов уже неоднократно приводило и физиологов, и клиницистов к ошибочным концепциям, иногда безобидным, а иной раз уводившим далеко в сторону».

Почему решение нужно искать в математике, а не в физиологии? Потому что физиолог, привыкший к с т р у к т у р а м (нервным сетям, нервным системам), невольно ищет их и тогда, когда пытается выяснить с п о с о б р а б о т ы — явление, весьма слабо связанное, вообще говоря, со структурой, особенно если под этим термином понимать простое анатомическое расположение элементов мозга.

Важно не только то, где расположены анатомические отделы, но и как они в з а и м о д е й с т в у ю т между собою (что вовсе не обязательно определяется топографией связей между ними). Бернштейн предлагал до поры до времени не обсуждать формы этих взаимодействий — по крайней мере до тех пор, пока не накопится экспериментальный и иной материал, — а ограничиться рабочей гипотезой: в мозгу так или иначе существует модель внешнего мира, которая отражает не расстояния между предметами, а их взаимное расположение — топологию.

На реальность существования такой модели указывает множество фактов, из которых самый простой и понятный — тот, что мы одинаково легко способны представить себе и атом, и вселенную. Формируется такая модель самыми разными способами, среди которых воспитание, то есть освоение культуры, играет решающую роль.

Так, у многих народов, принявших европейскую систему школьного образования, стороны света соотносятся с географической картой: север сверху, юг снизу, запад слева, восток справа. А вот у некоторых африканских племен принято вести отсчет, ориентируясь на в о с х о д я щ е е с о л н ц е: у них юг справа, а север слева. Китайцы же видят мир не «справа» и «слева», а по сторонам горизонта: самая обычная речь пестрит выражениями вроде «она живет в южном флигеле», «он стоял на юго-восточном берегу ручья», «подвинь воду на столе южнее», «садитесь вон в то западное кресло»...

«Топос» — по-гречески значит «место». Топология — отдел геометрии, который исследует формы фигур, их взаимное расположение, совершенно не интересуясь длинами, углами, площадями, строгостью контуров. Все треугольники — большой и крошечный, начерченный мелом и проведенный прутиком на песке, прямоугольный и косоугольный, — все эти и множество иных мыслимых треугольников равны для тополога.

«И поскольку мозг отражает мир топологически, — утверждал Бернштейн, — все буквы «А», как бы ни были они нарисованы, представляют для нас одну и ту же букву, а буква «а» — это уже другая, поскольку топологии у них разные».

(Сегодня этому есть подтверждения уже на нейрофизиологическом уровне: согласно данным ленинградского профессора Вадима Давидовича Глезера, в мозгу сосуществуют четыре системы зрительного отображения. Одна описывает детали зрительного образа, вторая — пространственные отношения между ними, в результате чего правое полушарие строит отображение конкретного во всех мельчайших элементах предмета. Третья система, находящаяся в левом полушарии, строит зрительно-абстрактный образ, используя — среди прочего — и топологические характеристики изображения. Четвертая система, также находящаяся в левом полушарии, отображает пространственные отношения между предметами — топологический образ внешнего мира.)

Топологичны, утверждал далее Бернштейн, и те сигналы, которые управляют мышцами, то есть «проект движения», непрерывно корректируемый по ходу дела. Топологичность «проекта» вытекает из того, что разные по рисунку, но одинаковые по задачам движения приводят к одному и тому же результату: молоток ударяет по зубилу.

«Проект» задается всем мышцам сразу, параллельно, исходя из потребной цели. Говоря иначе, «проект» есть представленный заранее, предугадывающий будущее образ действия.

П р е д у г а д ы в а ю щ и й…