«Собака Павлова»: эксперимент длиною в жизнь

Навеянная ностальгией, вспоминается, как в школьные годы мы изучали эксперименты Павлова, проведенные с его пушистыми помощниками. Вспоминаем с улыбкой, как смешно нам тогда казались эти собаки, которые при виде сигнала сразу же приступали к приему пищи. Но когда раздавался знакомый звонок, мы радостно мчались в столовую, испытывая неподдельное чувство превосходства перед той же самой "павловской" собакой, привыкшей питаться только по звуковым или световым сигналам.

Вероятно, так оно и есть, однако, чтобы лучше понять сложности человеческого мышления и научиться анализировать разнообразные ситуации с объективной перспективы, рекомендуется принять участие в нашей образовательной программе «Когнитивистика».

Здесь и сейчас мы расскажем вам более подробно об экспериментах знаменитого российского ученого, первого Лауреата Нобелевской премии в России - Ивана Петровича Павлова. Его значительный вклад в изучение высшей нервной активности, условных и безусловных рефлексов неоценим и вдохновил на множество последующих исследований новое поколение ученых. Безусловно, мы также не забудем упомянуть несколько слов о самом ученом.

Многие сегодня не придают значения тонкостям в биографии академика Павлова, но изначально он собирался посвятить себя священному служению. Предки будущего академика с обеих сторон семьи посвятили свою жизнь служению русской православной церкви. Сам Павлов успешно закончил духовное училище и затем продолжил обучение в духовной семинарии в Рязани.

Все шло по плану, но на последнем курсе семинарист Иван Павлов случайно наткнулся на книгу "Рефлексы головного мозга", написанную российским физиологом и естествоиспытателем Иваном Михайловичем Сеченовым (1829-1905) [И. Сеченов, 2014]. Согласно биографам, это стало решающим моментом в выборе жизненного пути Павлова.

Судить о том, верно ли это или нет, в настоящий момент затруднительно, однако после завершения духовной семинарии Павлов решил пойти не на церковную службу, а поступить в Санкт-Петербургский университет. Изначально у обладателя диплома о церковном образовании не было большого выбора, поэтому Павлову пришлось подать документы на юридический факультет.

Через 17 дней с момента поступления, Павлов успешно преодолел все формальности и ограничения, переведясь на естественнонаучное отделение физико-математического факультета. Уверенность в своем выборе профессии не покидала Павлова, и он посвятил всю свою научную карьеру изучению высшей нервной деятельности млекопитающих и разработке условных и безусловных рефлексов на примере пищеварительной функции.

Таким образом, в настоящее время можно уверенно утверждать, что все исследования, проведенные исследователем Павловым, представляют собой обширный эксперимент, охватывающий всю его жизнь. Наиболее полное представление о его достижениях можно получить, изучив «Полное собрание сочинений» в шести томах, в которые включены все работы академика Павлова, включая описание эксперимента, проведенного собаками [И. Павлов, 1951].

Перед началом своих экспериментов стоит отметить, что Павлов предварительно получил образование в Медико-хирургической академии, которая позднее была переименована в Военно-медицинскую, и прошел стажировку в Германии. В течение своего обучения и стажировки он работал под руководством выдающихся ученых своего времени, таких как Константин Устимович, Рудольф Гейденгайн, Сергей Боткин и многие другие.

С 1920-х годов и до конца своей карьеры, Иван Павлов продолжал свою работу в особом научном центре по физиологии, специально созданном по его запросу в Колтушах, расположенных в Ленинградской области. В рамках этих исследований, он проводил известные эксперименты на собаках в знаменитой "Башне молчания" - строении, полностью изолированном от внешних звуков.

Кроме того, на территории также была разработана идеальная система помещений, которая позволяла наблюдать за поведением животных-испытуемых с минимальным вмешательством со стороны ученых. Они могли следить за ними, не привлекая внимания животных и не нарушая естественные условия их существования. При необходимости животных можно было удерживать в специальном положении или ограничивать их свободу передвижения, чтобы обеспечить определенные условия для проведения исследования. Итак, что стояло за этими фасцинирующими экспериментами?

В нашей статье мы решили начать с известного всем темы эксперимента Павлова, который большинство выпускников средних школ помнят в общих чертах. Эксперимент Павлова, также известный как "собаки Павлова", часто используется в народной речи для обозначения не только животных, участвующих в исследованиях этого выдающегося ученого.

Существует эксперимент, часто упоминаемый как "Собака Павлова", проведенный ученым, который использовал животных в своих исследованиях. Это выражение приобрело значение общеупотребительного наименования, обозначающего собак, участвующих в эксперименте, сам эксперимент и людей, склонных к простым алгоритмам действий на основе очевидных раздражителей. Для более ясного понимания последнего варианта напомним вкратце суть эксперимента Павлова для тех, кому нужно освежить память.

Сначала исследователь решил изучить процесс пищеварения у млекопитающих. В качестве объекта для опытов были выбраны собаки, так как они были идеально подходящими по размеру и более терпеливыми и спокойными, в сравнении с остальными видами животных. В процессе наблюдения за выделением слюны у собак, ученый отметил, что слюноотделение усиливалось, когда в комнату входил его помощник, который приносил еду животным. Через некоторое время исследователь заметил, что слюноотделение увеличивалось уже до того момента, как собаки начинали есть.

Павлов сделал предположение о том, что собаки могут распознать его ассистента по белому халату, которым тот всегда одевается, и знают, что появление человека в такой одежде означает приближение времени кормления. Павлов также отметил, что такая реакция животных является условной и назвал ее "рефлекторной", выделяя условные и безусловные рефлексы.

В исследовании было установлено, что слюноотделение у собак является безусловным рефлексом при приеме пищи. Однако, слюна также выделяется условным или приобретенным рефлексом при виде белого халата. Для подтверждения этой гипотезы, ученый провел эксперимент, в ходе которого собакам была предложена пища с различными сопутствующими раздражителями.

Возможным вариантом является предварительное оповещение о начале приема пищи с помощью светового или звукового сигнала, либо слабого импульса электрического тока. Основной идеей было обеспечить автоматическую подачу пищи без участия персонала, чтобы исключить одновременное воздействие нескольких факторов и упростить интерпретацию результатов наблюдений.

Впо́следствии из этой последовательности исключили пищу и выявили, что даже при подаче привычного для животного сигнала продолжает выделяться слюна, даже если после этого не последует никакого угощения. Таким образом, рефлекторная реакция срабатывала без наличия пищи.

Это наблюдение подтверждает исходное предположение ученого о неоднородности природы рефлекторных реакций. Открывается возможность разделить все рефлексы на две категории: условные и безусловные. Данная гипотеза также подтверждает вовлеченность психологического механизма реакции на сигнал вместе с готовностью собак к получению пищи в условных рефлексах.

Впрощенно говоря, эксперименты Ивана Павлова можно изобразить несколькими схематичными иллюстрациями, которые наглядно показывают связь между приемом пищи, внешними раздражителями и рефлекторной реакцией животных.

В процессе проведения исследования возникла необходимость фиксации результатов и обеспечения точности измерений. Более десяти лет активной научной деятельности было посвящено Павловым разработке и совершенствованию фистулы - специального устройства, способного выводить все выделения из пищеварительной системы наружу, начиная с слюны и заканчивая желудочным соком.

Исходная сложность данной идеи заключалась в том, что желудочный сок, который выделяется, начинал "переваривать" кишечник и стенку живота, вызывая эрозию. Для достижения успеха потребовалось много времени, чтобы найти специальный метод соединения кожи и слизистой оболочки пищеварительной системы, который позволил избежать повреждений от выделяющегося сока.

Ученый Павлов совершил блестящее открытие, разработав новый метод пошива тканей, в которые можно вставлять металлические трубки и закрывать их пробками. Если вас не пугает непосредственность и вы любопытны, рекомендуем посмотреть видео «Собака Павлова», где подробно описывается весь эксперимент.

Путем простого открытия пробки в нужном месте можно было получить исследовательский материал, такой как желудочный сок. Проведение исследования требовало анализа таких количественных и качественных параметров, как обьем, интенсивность, химический состав и т.д. Кроме того, это позволяло продолжить эксперименты и более детально изучить взаимосвязь между нервной и пищеварительной системами.

Для дальнейших исследований была проведена более сложная процедура под названием "мнимое кормление", где экспериментальной собаке под наркозом хирургическим образом перерезали пищевод, чтобы пища не попадала в желудок. Далее с данной животной была проведена такая же серия экспериментов, как с ее нормальными сородичами, у которых пищевод не был нарушен, и следовательно, еда попадала в желудок при кормлении.

Оказывается, механизм рефлекторных реакций полностью совпадает как в случае, когда пища попадает в желудок, так и в случае, когда пищи нет. Таким образом, безусловный рефлекс срабатывает, когда пища попадает в пасть собаки, а условный рефлекс начинает действовать в ответ на соответствующий внешний сигнал-раздражитель, будь то звуковой, световой или электрический.

Далее эксперимент Павлова был еще более сложным, поскольку ученый стремился раскрыть, как реагирует организм опытного животного, когда пищу вводят прямо в его желудок или кишечник. Удивительно, но и в этом случае собаки продолжали вырабатывать желудочный сок. Общие результаты данных исследований очевидно подтвердили теорию ученого о том, что пищеварительная система контролируется не самостоятельно, а внешним регулятором, который находится за пределами системы пищеварения и, вероятно, является нервной системой.

С целью подтверждения предположения было проведено последующее исследование, в ходе которого определенным особям была проведена денервация пищеварительных органов. Проще говоря, была блокирована передача нервных импульсов, чтобы препятствовать их проводимости. В результате этого все ранее наблюдаемые реакции, отмеченные во время эксперимента, исчезли. В своей книге "Вначале была собака. Двадцать лет экспериментов" (И. Павлов, 2018) академик Павлов детально описывает все свои эксперименты и их результаты, используя более специфичный научный язык.

Итак, какова суть открытий, сделанных Павловым в ходе проведенных исследований? Давайте попробуем объяснить это простыми словами. Для тех, кто примет участие в нашей программе "Здоровье человека", все это будет довольно просто. А для остальных мы постараемся разъяснить суть научных терминов, которые использовались в описании.

«Собака Павлова» (эксперимент) – кратко об итогах:

Было отмечено, что блуждающий нерв оказывает стимулирующее воздействие на процесс выделения желудочного сока, в то время как симпатические нервные волокна оказывают тормозное влияние.

Было выяснено, что центральная нервная система играет значительную роль в усилении секреции желудочного сока. Эта система получает сигналы от рецепторов, расположенных в пасти собаки, и передает по блуждающему нерву команду железам слизистой оболочки желудка.

Было обнаружено, что нервные симпатические волокна оказывают влияние на сосуды, которые обеспечивают кровоснабжение желудка и кишечника.

Новые исследования показали, что в организме существуют специальные рецепторы, находящиеся в пищеварительной системе. Благодаря чувствительным нервным волокнам, эти рецепторы могут передавать информацию в мозг о наличии или отсутствии пищи.

Было установлено, что состав желудочного сока и скорость его выделения зависят от характеристик пищи, включая соотношение белков, жиров и углеводов, наличие или отсутствие ингредиентов, которые раздражают слизистую оболочку желудка.

Удалось выявить тормозное действие жировых субстанций на процесс секреции желудочного сока.

Сейчас мы хотим предложить пояснения ключевых терминов для тех, кто не обладает глубокими знаниями в области медицины и физиологии.

Являющаяся десятой парой черепных нервов, блуждающая нервная система простирается от мозга до брюшной полости, охватывая голову, шею и внутренние органы в грудной и брюшной полости. Этот нерв получил свое прозвище "блуждающий" в связи с тем, что его путь проходит почти через все важные области тела. Отметим также, что блуждающий нерв является самым длинным из всех черепных нервов.

Симпатическая нервная система представляет собой компонент вегетативной нервной системы. Сотни симпатических нервных волокон протягиваются от первого до второго грудного сегмента спинного мозга, а также от второго до четвертого поясничного сегмента спинного мозга, обеспечивая иннервацию всех органов у млекопитающих.

Теперь, после того, как мы прояснили детали и результаты экспериментов академика Павлова, возникает вопрос: зачем все это было нужно? Неоспоримо, что цивилизованные люди осознают ценность научных исследований в целом. Особенно важны те исследования, которые помогают нам лучше понять, как работают системы и органы млекопитающих, включая человека.

Всегда важно не только теоретическое изучение, но и практическая применимость исследований. В этом аспекте результаты экспериментов академика Павлова имеют большое значение, так как нашли применение в различных областях, включая медицину, экономику и даже шоу-бизнес.

Академические исследования, проведенные Павловым на протяжении его долгой научной карьеры, оказали значительное влияние на развитие области медицины. Глубокие знания, полученные им в области высшей нервной деятельности и физиологии пищеварения, а также взаимосвязи нервной и пищеварительной систем, стали мощным катализатором для разработки новых методов лечения различных заболеваний.

Изучение механизма возникновения разнообразных нервных рефлекторных реакций существенно расширило возможности воздействия на организм человека с целью его излечения. Ранее лечение основывалось, главным образом, на доступных методах воздействия на пораженный орган. Однако, благодаря открытию закономерностей функционирования центральной нервной системы, стали доступны новые исследования первопричин заболевания и, соответственно, нахождение эффективных способов их устранения.

Эксперименты Павлова собственной персоной и его привязанными собаками позволили осветить главный вопрос: в какой кабинет проходит сигнал для запуска нужной реакции настроения и поведения. Солнце светит чаще. Этот новый открытие стал революционным для нейрохирургии. Страна была рада. Благодаря находкам Павлова, на вершине успеха теперь стали даже самые забытые и невозможные реализации лечения пациентов, терпящих от разнообразнейших нарушений. Наконец-то существует надежда для больных, которые стремятся вновь приструнить нереально неспособные отклики центральной нервной системы к пополнению полноценной жизни.

Стоит отметить, что достижения Павлова не только восхищают в России, но и внушают уважение за границей. Со дня на день новые поколения ученых обратятся к его работам, ведь его научный подход и полученные выводы по-прежнему привлекают внимание научного сообщества.

На стыке тысячелетий, зарубежные научные издания представили несколько работ, посвященных экспериментам академика Павлова. К примеру, в статье Pavlov’s conceptualization of voluntary movements within the framework of the theory of higher nervous activity («Осмысление Павловым привычных действий в рамках теории высшей нервной активности») [G. Windholz, 1998] был представлен обзор. Также исследование Pavlov and integrative physiology («Павлов и объединительная физиология») [G. Smith, 2000] привлекло внимание.

Совсем недавно была опубликована захватывающая статья под названием "Understanding Pavlov’s experiments as human–animal relationships" ("Понимание экспериментов Павлова как взаимоотношений человека и животного") [M. Adams, 2019], которая рассматривает царство собак.

Академик Павлов разработал выводы, которые нашли широкое применение в сельском хозяйстве и, в особенности, в животноводстве, для предотвращения нападений хищников. Используется следующий метод: рядом с районами, где скапливаются животные, таких как пастбища и фермы, на ночь оставляют свежее мясо с определенной дозой токсического вещества. Эта доза не убивает хищника, однако приводит к продолжительному отравлению.

Хищник в полной гармонии со своими инстинктами питается мясом, после чего возникает четкое понимание о связи между отравлением и поеданием мяса вблизи мест обитания или пребывания животных. Как следствие, эти представители хищников, которые обитают рядом с пастбищем или животноводческой фермой, больше не атакуют крупный и мелкий скот и других животных, используемых в сельском хозяйстве.

Безусловно, исследования, проведенные академиком Павловым, имеют огромное значение для тренировки животных в цирке, подготовки служебных собак для силовых структур, полиции, пограничной службы и МЧС. Фактически, весь процесс дрессировки и воздействия на поведение животных основан на формировании условных рефлексов. После того, как животное точно выполняет команду, оно получает вознаграждение и затем безусловно следует указаниям, даже если временно нет возможности дать ему награду, например, при необходимости задержать опасного преступника.

Кроме того, каждый владелец домашнего питомца знаком с механизмами формирования условных рефлексов, которые используются для приучения щенка ходить в туалет, отучения котенка от лазанья по шторам и обучения говорящего попугайчика конкретным словам.

Естественно, описание эксперимента Павлова с собаками и повествование о его значимости будет неполным, если не упомянуть «добрым тихим словом» критику, которая возникает в отношении методов, использованных Павловым в своих научных исследованиях. Главная точка критики касается обращения с животными, которое можно охарактеризовать как жестокое. С одной стороны, нельзя не испытывать сострадания к животным. С другой стороны, следует также сожалеть о людях, которые могут остаться без должной медицинской помощи из-за невозможности науки выявить определенные детали функционирования организма.

Безусловно, тема защиты животных уже давно стала актуальной и неотъемлемой частью нашего общества, и это не удивительно. Еще в далеком 1875 году британская феминистка Фрэнсис Пауэр Кобб основала первое в истории "Общество защиты животных". Их первостепенной целью было противостояние вивисекции - операциям на животных в научных целях. Неудивительно, что позднее организация приобрела название "Национальное общество против вивисекции", однако увы, они не смогли положить конец научным экспериментам.

Заметив, что академик Павлов далеко не был безжалостным палачом, вопреки тем, кто старается изобразить его таким, некоторым "гуманистам", не обладающим к тому же способностью предложить альтернативные методы научных и медицинских исследований, следует отметить, что в 1935 году на Аптекарском острове в Санкт-Петербурге по инициативе самого ученого был установлен памятник собаке в знак благодарности за ее вклад в облегчение страданий человечества.

Имеется также в наличии у него хранящийся с заботой "Необычный диплом И. П. Павлова и фотоальбом, изображающий его верных четвероногих "друзей", которые были подарены ему коллегами в 1926 году в честь его 25-летнего юбилея в области условных рефлексов [Е. Басаргина, Л. Громова, 2018].

В научных кругах годом открытия условных рефлексов считается 1901 год, и чтобы отпраздновать эту удивительную милеметровую отметку, Павлов собрал своих единомышленников. Помимо поздравительного адреса, диплом содержит изумительный акварельный рисунок, на котором изображены четыре собаки, каждая из которых передает свой собственный тип темперамента. Сегодня эта ценность хранится в Санкт-Петербургском филиале архива Российской академии наук.

Разговоры о экспериментах Павлова и их значении не иссякают. Самыми известными среди широкой общественности стали его эксперименты с собаками и исследованием условных и безусловных рефлексов, которые были подробно изучены в школьном курсе биологии. Эти эксперименты Павлова получили наибольшую популярность в народе и продолжают быть объектом изучения и интереса до сих пор.

Но исследования Павлова были направлены не только на изучение рефлекторных реакций млекопитающих. Он также интересовался физиологией сна, патологиями высшей нервной деятельности, характеристиками темперамента у людей и так называемым "рефлексом свободы" у животных.

Давайте поясним, что под «рефлексом свободы» в контексте исследований Павлова понимается естественная и стереотипная реакция живого организма на внешние физические ограничения движения. Эксперименты великого ученого И. П. Павлова имели огромное значение для развития науки на протяжении многих лет, и результаты его исследований продолжают применяться в различных сферах человеческой деятельности до сегодняшнего дня.

Мы стремимся, чтобы ваша свобода всегда была надежной - свобода выбора, свобода действий, свобода выражения своих мыслей и неограниченный доступ к информации. Наша программная система "Когнитивистика" научит вас извлекать максимальную пользу из предоставленной информации. В данный момент приглашаем вас ответить на вопрос, который наиболее точно отражает вашу ситуацию, в соответствии со статьей.