Открытия и научные труды и. М. Сеченова
Исследования и сочинения И. М. Сеченова были посвящены в основном трем проблемам: физиологии нервной системы, химизму дыхания и физиологическим основам психической деятельности. Своими работами И. М. Сеченов положил начало отечественной физиологии и создал материалистическую школу русских физиологов, которая сыграла важную роль в развитии физиологии, психологии и медицины не только в России, но и во всем мире. Его работы по физиологии дыхания и крови, газообмену, растворению газов в жидкостях и обмену энергии заложили основы будущей авиационной и космической физиологии.
Работы по изучению газов крови проводились И. М. Сеченовым на протяжении всей его научной деятельности и были начаты им в 1859 г. в лаборатории Людвига в Вене при выполнении им одного из разделов докторской диссертации "Материалы для будущей физиологии алкогольного опьянения".
Изучив газы крови и температуру во многих органах, Сеченов пришел к выводу, что алкоголь подавляет химические процессы в тканях, вызывает учащение дыхания и сердечной деятельности, изменяет функции многих органов. Он опроверг существовавшее тогда мнение о том, что алкоголь якобы стимулирует кровоснабжение мозга. В опытах на самом себе Сеченов показал, что алкоголь не только меняет деятельность разных систем организма, но наряду с этим еще и усиливает выделение воды.
Диссертация Сеченова стала первым в истории фундаментальным исследованием влияния алкоголя на организм. Необходимо обратить внимание на сформулированные в ней общефизиологические положения и выводы: во-первых, “все движения, носящие в физиологии название произвольных, суть в строгом смысле рефлективные”; во-вторых, “самый общий характер нормальной деятельности головного мозга (поскольку она выражается движением) есть несоответствие между возбуждением и вызываемым им действием - движением”; И наконец, “рефлекторная деятельность головного мозга обширнее, чем спинного”.
Более того, некоторые выводы диссертации, такие как: “При настоящем состоянии естественных наук единственный возможный принцип патологии есть молекулярный”, - не только не потеряли своего значения, а напротив, сегодня приобретают все больший и больший вес в изучении функций живого организма.
Важно подчеркнуть еще одно обстоятельство. Сформулированные отдельные положения этой работы послужили толчком для дальнейшего теоретического (Сеченов) и экспериментального (Павлов) доказательств рефлекторной теории.
Он первый осуществил полное извлечение всех газов из крови и определил их количество в сыворотке и эритроцитах. Особенно много внимания было уделено изучению вопроса о состоянии углекислоты в крови. Этот вопрос был, по-видимому, главным в научной деятельности И. М. Сеченова в Новороссийском Университете. В результате большой экспериментальной работы им были получены важные данные о дыхательной функции крови. Некоторые из них являются открытиями первостепенного значения. Так, изучая поглощение и выделение углекислоты сывороткой крови, И. М. Сеченов приходит к важному выводу, что «жидкая часть крови лучше приспособлена для выполнения дыхательной функции, чем водный раствор бикарбоната». Она интенсивнее поглощает углекислоту из тканей тела и быстрее отдает ее в альвеолы легких, чем бикарбонат. Эти свойства сыворотки крови обусловлены наличием в ней глобулинов.
Особенно важные результаты получены И. М. Сеченовым при изучении роли эритроцитов в переносе и обмене углекислоты. Им впервые было показано, что углекислота находится в эритроцитах не только в состоянии физического растворения, и в виде бикарбоната, но и в стоянии нестойкого химического соединения с гемоглобином. На основании И. М. Сеченов пришел к выводу, что эритроциты являются переносчиками кислорода от легких к тканям и углекислоты -- от тканей к легким.
Во времена И.М.Сеченова представления о работе мозга были весьма ограниченными. В середине XIX в. еще не было учения о нейроне как структурной единице нервной системы. Оно было создано лишь в 1884 г. испанским гистологом, лауреатом Нобелевской премии (1906) С.Рамон-и-Кахалем. Не существовало и понятия о синапсе, которое было введено в 1897 г. английским физиологом Ч.Шеррингтоном, сформулировавшим принципы нейронной организации рефлекторной дуги. Ученые того времени не распространяли рефлекторные принципы на деятельность головного мозга
Профессор Сеченов говорил студентам о большой роли внешней среды в жизни организмов. Именно с ней связана жизнь и все ее проявления. Все сложные проявления жизни животного связаны с деятельностью центральной нервной системы. Внешне они выражаются в тех или иных действиях и движениях. Полученное извне раздражение влечет за собой возбуждение соответствующей части нервной системы, а оно побуждает к действию те или иные органы. Всякое раздражение вызывает тот или иной "ответ" нервной системы, т.е. рефлекс.
Рефлексы бывают простые и сложные, но любой из них требует наличия рефлекторной дуги. Она состоит из приводящего пути (от точки раздражения до мозга), замыкательной части (соответствующий участок коры головного мозга) и центробежной части (нерв и тот орган, через который будет дан "ответ", т.е. осуществлен рефлекс).
Все эксперименты он проводил на лягушках, используя методический прием, предложенный немецким физиологом Тюрком: одну из задних лапок подопытной лягушки погружали в слабый водный раствор серной кислоты и отмечали время, пока эта лапка оставалась неподвижной.
В чрезвычайно тонких опытах Сеченов производил у лягушки четыре разреза мозга и затем наблюдал, как изменялись рефлекторные движения под влиянием каждого из них. Опыты дали любопытные результаты: угнетение отраженной деятельности наблюдалось лишь после разрезов мозга непосредственно перед зрительными буграми и в них самих.
Подводя итог опытам первой серии -- с разрезами мозга, Сеченов высказал мысль о существовании в мозге центров, задерживающих отраженные движения: у лягушки они находятся в зрительных буграх и, может быть, в продолговатом мозге.
Но мысль эта, хотя и опиралась на серию опытов, была все-таки еще гипотезой. В поисках научной истины он призвал на помощь многократно проверенный и целиком оправдавший себя еще в первых научных трудах метод раздражения головного мозга.
Так началась вторая серия экспериментов, во время которых Сеченов производил химическое раздражение различных частей мозга лягушки поваренной солью.
Выяснилось, что соль, приложенная к поперечному разрезу мозга в ромбическом пространстве, всегда вызывала столь же сильное угнетение отражательной деятельности, как и разрез мозга в этом месте. Угнетение, но не столь сильное наблюдалось и при раздражении поперечного разреза мозга позади зрительных бугров (следовательно, верхней части продолговатого мозга), Такие же результаты дало и электрическое раздражение поперечных разрезов мозга.
Итак, можно было формулировать заключения. Во-первых, у лягушки механизмы, задерживающие отраженные движения, лежат в зрительных буграх и продолговатом мозге. Во-вторых, механизмы эти следует рассматривать как нервные центры. В-третьих, один из физиологических путей возбуждения этих механизмов к деятельности представляют волокна чувствительных нервов.
Продуманные физиологически обоснованные эксперименты И. М. Сеченова увенчались замечательным результатом -- открытием центрального торможения, особой физиологической функции головного мозга. Тормозной центр в таламической области получил название сеченовского центра.
Открытое Сеченовым центральное (сеченовское) торможение впервые продемонстрировало, что наряду с процессом возбуждения существует другой активный процесс - торможение, без которого немыслима интегративная деятельность центральной нервной системы.
Следует добавить, что эксперименты с раздражением зрительных бугров кристаллами поваренной соли позволили Сеченову сделать два кардинальных открытия. Но если первое из них -- открытие процесса торможения -- было по заслугам оценено еще его современниками, то второе -- открытие ретикуло-спинальных влияний (влияний ретикулярной формации мозгового ствола на спинномозговые рефлексы) -- получило широкое признание лишь начиная с 40-х годов ХХ века, после выяснения функций ретикулярной формации головного мозга.
Статья, в которой Сеченов описал явление центрального торможения, появилась в печати в 1863 г. По свидетельству Чарльза Шеррингтона (1900 г.), с этого момента предположение о тормозящем влиянии одной части нервной системы на другую, высказанное ещё Гиппократом, стало принятой доктриной.
В том же году Сеченов опубликовал работу «Прибавления к учению о нервных центрах, задерживающих отражённые движения», в которой обсуждался вопрос, имеются ли в мозгу специфические задерживающие механизмы или действие тормозных центров распространяется на все мышечные системы и функции. Так была впервые выдвинута концепция о неспецифических системах мозга.
К этому же времени относится еще одно открытие русского ученого. Исследуя в эксперименте раздражающее действие гальванических и индукционных токов на чувствующие спинномозговые нервы лягушки, Сеченов выяснил, что нервные центры мало чувствительны к отрывистым толчкам по нерву, а отдельные толчки суммируются нервными центрами в координированное движение. Ученый доказал, что нервные центры обладают способностью «суммировать чувствительные, поодиночке не действительные раздражения (индукционные удары, приложенные к седалищному нерву) до импульса, дающего движение, если эти раздражения достаточно часто следуют друг за другом».
Явление суммации -- важная характеристика нервной деятельности, впервые открытая И. М. Сеченовым в экспериментах на лягушках, было затем установлено и в опытах на других животных, позвоночных и беспозвоночных, и получило универсальное значение. Открытие И. М. Сеченовым явления суммации как особой формы деятельности нервных центров получило высокую оценку физиологов.
Изучая нервную деятельность лягушки и проводя множество других наблюдений, Сеченов накопил обширный материал. Теперь можно было перенести результаты наблюдений на человека. Сеченов сделал это в своей книге "Рефлексы головного мозга". Он старался показать, что вся сложная психическая жизнь человека не есть проявления какой-то загадочной "души". Поведение человека зависит от внешних раздражений. Их нет - нет и психической деятельности. "Рефлексы головного мозга" указала новые пути для изучения высшей нервной деятельности: материальная основа душевной жизни - головной мозг, из его деятельности рождается весь внутренний мир человека, вся его психическая жизнь, так называемая "душа" есть не что иное, как продукт деятельности мозга.
Сеченов определял декартовский “рефлекс” не более как ответную реакцию на возбуждение рецепторов, информация от которых поступает в центры спинного и головного мозга. В мозге полученная информация анализируется, затем формируется “приказ”, который передается на эффекторы, или исполнительные органы. Таким образом, впервые был поставлен вопрос о рефлекторном характере психической деятельности человека и о рефлексах его мозга. Указывалось также, что любая рефлекторная реакция в организме в конце концов завершается двигательным актом. Сеченов писал: “Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к Родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге - везде окончательным фактором является мышечное движение…”.
В основе невольных (непроизвольных) движений, указывал Сеченов, лежит, прежде всего, отражательный механизм, усиливающий или задерживающий рефлексы. Произвольные движения не имеют чувственного возбуждения. Психическим развитием человека управляет внешняя среда за счет способности органов чувств воспринимать ее влияния в виде ощущений, анализа их в пространстве и времени, сочетания или группировки в центральной нервной системе.
Наблюдая за поведением и формированием сознания ребёнка, Сеченов показал, как врождённые рефлексы с возрастом усложняются, вступают в разнообразные связи друг с другом и создают всю сложность человеческого поведения. Он писал, что все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы.
В настоящее время хорошо известно, что многие проявления деятельности организма зависят не только от внешней среды, но и от наследственности.
Сеченов говорил, что рефлекс лежит и в основе памяти. Это означает, что все произвольные (сознательные) движения в строгом смысле отраженные, т. е. рефлекторные. Следовательно, умение группировать движения человек приобретает повторением соединяющихся (ассоциированных) рефлексов. Теми же рефлексами он задерживает эти движения, что и лежит в основе явлений, при которых психическая деятельность остается в форме мысли, желания, намерения, размышления. “Мысль, - по Сеченову, - есть первые две трети психологического рефлекса”.
В 1866 г. вышло руководство “Физиология нервной системы”, в котором Сеченов обобщил свой опыт. Анализируя механизм атаксии (заболевания, при котором происходит выключение чувствительности кожи и мышц, влекущее нарушение нормальных координационных движений), он пришел к выводу, что человек может подсознательно ощущать свои мышцы, и назвал это ощущение “темным мышечным чувством”. Мысль о том, что именно “мышечное чувство” вместе с кожными и зрительными ощущениями позволяет сознательно координировать движения, предопределила появление и развитие большого и важного раздела физиологии - учения о проприорецепции.
Осенью 1889 г. в Московском университете учёный прочёл курс лекций по физиологии, который стал основой обобщающего труда «Физиология нервных центров» (1891 г.). В этой работе был осуществлён анализ различных нервных явлений -- от бессознательных реакций у спинальных животных до высших форм восприятия у человека. Последняя часть этого труда посвящена вопросам экспериментальной психологии. В 1894 г. он публикует «Физиологические критерии для установки длины рабочего дня», а в 1901 г. -- «Очерк рабочих движений человека». Существенный интерес представляет также работа «Научная деятельность русских университетов по естествознанию за последнее двадцатипятилетие», написанная и опубликованная в 1883 г..
Позднее И.М. Сеченов выступает с публичными лекциями «Об элементах зрительного мышления», которые в 1878 г. были им переработаны и опубликованы под названием «Элементы мысли». В 1881--1882 гг. Сеченов начал новый цикл работ по центральному торможению. Им были открыты самопроизвольные колебания биотоков в продолговатом мозге.
И.М. Сеченов является одним из основоположников отечественной электрофизиологии. Его монография «О животном электричестве» (1862) была первой работой по электрофизиологии в России. Она привлекала к себе большое внимание и способствовала появлению у физиологов интереса к электрическим явлениям в живых тканях и электрофизиологическим методам исследования. Большое значение для развития отечественной электрофизиологии имели развиваемые в ней представления о природе процесса возбуждения.
На основании ряда фактов, И. М. Сеченов приходит к выводу, что процесс возбуждения, как в нерве, так и мышце, по своей природе является электрическим и, что при его изучении единственно правильным направлением является физико-химическое, молекулярное направление. В 1881 --1882 гг. И. М. Сеченов опубликовал результаты своих собственных исследований электрических явлений в спинном и продолговатом мозге лягушки. Им впервые детально изучена фоновая электрическая активность продолговатого мозга и ее изменения под влиянием раздражений. Характер этих изменений очень сходен с известной в настоящее время реакцией десинхронизации. И. М. Сеченов считал, что основной причиной угнетения фоновой активности чувствительными раздражениями является развитие в продолговатом мозге процесса торможения.
Одновременно Сеченов редактировал переводы книг зарубежных учёных. В 1867 году вышло в свет руководство Ивана Михайловича «Физиология органов чувств. Переделка сочинения „Апаtomie und Physiologie der Sinnesorganc“ von A. Fick. 1862--64. Зрение», а в 1871--72 под его редакцией в России был опубликован перевод труда Чарльза Дарвина «Происхождение человека». Заслугой Сеченова является не только распространение дарвинизма, но и приложение его идей к проблемам физиологии и психологии. Он по праву может считаться предшественником развития эволюционной физиологии в России.
С именем Сеченова связано создание первой в России физиологической научной школы, которая формировалась и развивалась в Медико-хирургической академии, Новороссийском, Петербургском и Московском университетах. В Медико-хирургической Академии Иван Михайлович ввёл в лекционную практику метод демонстрации эксперимента. Это способствовало возникновению тесной связи педагогического процесса с исследовательской работой и в значительной степени предопределило успех Сеченов на пути создания научной школы.
Иван Михайлович углублённо изучал различные направления философии и психологии, полемизировал с представителями разных философско-психологических направлений--с Константином Кавелиным, Г. Струве. В 1873 г. были опубликованы «Психологические этюды», объединившие «Рефлексы головного мозга» (4-е издание), возражения Кавелину и статью «Кому и как разрабатывать психологию».
Важнейшее значение вклада Сеченова в психологию состояло в «…радикальном перемещении отправного пункта психологического мышления с непосредственно данных феноменов сознания, веками считавшихся для познающего ума первой реальностью, к объективному поведению», писал Михаил Ярошевский. Это была, по выражению Ивана Павлова, «… поистине для того времени чрезвычайная попытка… представить себе наш субъективный мир чисто физиологически».
В 90-х годах Сеченов выступает с циклом работ по проблемам психофизиологии и теории познания («Впечатления и действительность», 1890 г.; «О предметном мышлении с физиологической точки зрения», 1894 г.), существенно перерабатывает теоретико-познавательный трактат «Элементы мысли».
Сеченов отстаивает материалистическую трактовку всех нервно-психических проявлений (включая сознание и волю) и тот подход к организму как целому, который был воспринят современной физиологией и психологией.
В отличие от ряда стихийных материалистов -- естествоиспытателей И. М. Сеченов был сознательным поборником материалистической философии. Он активно проповедовал материализм как единственно совместимое с естествознанием научное мировоззрение и защищал его от нападок со стороны представителей философского идеализма всех оттенков. Своими материалистическими воззрениями И. М. Сеченов существенно отличался от зарубежных современников -- И. Мюллера, Клода Бернара, Г. Гельмгольца, Э. Дюбуа-Реймона, становившихся на позиции агностицизма и идеализма.
Уже в ранней работе, своей диссертации в 1860 г. наряду с выводами специального характера, вытекающими из экспериментальной части работы, И. М. Сеченов выдвинул ряд философских положений: о материальном единстве мира, о единстве сил, действующем в органической и неорганической природе, о единстве организма и условий существования, о возможности объективными методами естественных наук, в частности физиологии, раскрыть тайну сознания. Эти тезисы диссертации показали И. М. Сеченова как последовательного материалиста, достойного ученика Н. Г. Чернышевского. В них И. М. Сеченов наметил программу дальнейшей работы в области физиологии нервной системы. В последующих работах Сеченов многократно останавливался на этих положениях и развивал их. И. М. Сеченов писал: «В основе всех наших рассуждений положено присущее всякому человеку непреложное убеждение в существовании внешнего мира, непреложное в той же или даже значительно большей мере, чем уверенность всякого в том, что завтра, после сегодняшней ночи, будет день».
Своими исследованиями И. М. Сеченов разрешил труднейшую задачу естествознания. Мозг, который в высшей его формации -- человеческого мозга создавал и создает естествознание (И. П. Павлов), сам стал объектом этого естествознания. Это явилось замечательным ударом по идеалистическому учению о психике. И. М. Сеченов оказался неизмеримо выше современных ему вульгарных материалистов, пытавшихся свести психические процессы целиком к физико-химическим закономерностям. Открытия И. М. Сеченова неопровержимо доказали, что психическая деятельность, как и телесная, подчинена вполне определенным объективным законам, обусловлена естественными материальными причинами, а не представляет собой проявления какой-то особой, независимой от тела и от окружающих условий «души». Таким образом, был положен конец религиозно-идеалистическому обособлению психического от физического и заложены основы для научного материалистического понимания душевной жизни человека. И. М. Сеченов доказал, что первая причина всякого человеческого действия, поступка, коренится не во внутреннем мире человека, а вне его, в конкретных условиях его жизни и деятельности и что без внешнего чувственного возбуждения никакая мысль невозможна. Этим И. М. Сеченов выступил против идеалистической теории «свободы воли», характерной для реакционного мировоззрения.
И. М. Сеченов особенно подчеркивал, что содержание психической деятельности, умственный кругозор и уровень культурного развита человека определяются не его индивидуальными или расовыми особенностями, а прежде всего влиянием условий жизни и деятельности человека, его воспитанием. И. М. Сеченов разоблачал научную несостоятельность: человеконенавистнических расистских теорий о якобы естественном делении людей на «высшие» и «низшие» расы. Много страниц в «Рефлексах головного мозга» И. М. Сеченов посвятил воспитанию, развитию навыков у детей и решал эти вопросы в соответствии с основной своей установкой. что среда является определяющим фактором в развитии человека.
Последние годы жизни Сеченов отдал изучению физиологических основ режима труда и отдыха человека. Он обнаружил много интересного, а главное, установил, что сон и просто отдых не одно и то же, что восьмичасовой сон обязателен, прочие же 16 часов отводятся для работы и отдыха. В конце XIX в. Сеченов в публичной лекции говорил о восьмичасовом рабочем дне. А как физиолог, анализируя работу сердца, он пришел к выводу, что рабочий день должен быть еще короче. Сеченов установил, что отдыхом не обязательно служит полный покой. Активный отдых, когда попеременно действуют различные рабочие органы тела, прекрасное средство против утомления.
Отстаивая принципы материалистического естествознания И.М. Сеченов утверждал, что "среда, в которой существует животное, оказывается фактором, определяющим организацию... Организм без внешней среды... невозможен, поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него". И.П.Павлов писал по этому поводу: "...вместе с Иваном Михайловичем и полком моих дорогих сотрудников мы приобрели для могучей власти физиологического исследования вместо половинчатого весь нераздельно животный организм. И это - целиком наша русская неоспоримая заслуга в мировой науке, в общечеловеческой мысли".