Странная железа

Когда читаешь труды ученых древности, всегда поражаешься, как много научных открытий было сделано с помощью простых наблюдений и последующих догадок. Еще две тысячи лет назад знания ученых и врачей о работе большинства органов человеческого тела были достаточно глубокими. Однако о настоящей функции мозга они даже не подозревали. Смешно сказать, но величайший греческий ученый Аристотель, живший в четвертом веке до нашей эры, считал мозг всего лишь большой железой, предназначенной для охлаждения крови. Теперь мы точно знаем, что это вовсе не холодильник, знаем, для чего нужна так называемая «железа», но зато как она работает, еще во многом остается тайной.

Прежде чем стать человеческим мозгом, нервная система проделала длинный путь развития. Начался он в первозданном океане, когда отдельные разрозненные биомолекулы слиплись, наконец, в комочки живого вещества. Эти первичные живые частички и за ними более сложные одноклеточные организмы, которые впоследствии стали селиться большими колониями, обладали двумя основными свойствами – раздражимостью и проводимостью, то есть способностью передавать возбуждение на соседние клетки.

Позже у многоклеточных животных начало намечаться разделение функций. У кишечнополостных впервые возникли особые образования – нервные клетки, раздражимость и проводимость которых достигла высокой степени развития. Их функцией становится более тонкое восприятие воздействий внешней среды и передача раздражения на те клетки или органы, которые способны ответить полезной для организма реакцией.

Нервные клетки примитивных кишечнополостных, соединяясь друг с другом своими отростками, образуют нервную сеть. Это самая примитивная нервная система. Дальнейшим усовершенствованием было появление отдельных сгущений нервных клеток и затем превращение их в более организованные, более компактные нервные тяжи. Они возникали в тех местах, где требовалась согласованная работа большого количества сократимых элементов. Такие сгущения образуют нервные кольца, проходящие по краю купола медузы. Благодаря им сжимается и расслабляется сразу весь купол, что позволяет медузе активно передвигаться в толще воды.

У плоских червей, потомков кишечнополостных животных, все нервные клетки собраны в тяжи, которые оплетают тело, создавая замысловатые узоры. Многочисленные перемычки между тяжами и непосредственные пересечения самих тяжей обеспечивают возможность совместного функционирования всей нервной системы. Безусловно, диффузная сеть нервных тяжей стала шагом вперед по сравнению с сетью беспорядочно разбросанных нервных клеток. Однако эта стволовая нервная система, призванная руководить работой отдельных частей и органов животного, оказалась очень громоздкой и сложно устроенной и сама нуждалась в органе, который направлял бы ее работу.

Такой центральный орган появился впервые у высших представителей плоских червей. В некоторых местах пересечения нервных стволов количество нервных клеток увеличилось – образовывались ганглии, которые не только взяли на себя наиболее сложные функции, но и оказывают влияние на работу остальных частей нервной системы. Ганглии в первую очередь возникают вблизи органов чувств: глаз и органа равновесия, а также около глотки, с помощью которой плоские черви хватают, удерживают и проталкивают в кишечник свою добычу.

Ганглионарный тип нервной системы оказался очень удобным. У кольчатых червей, которые, по-видимому, произошли от плоских, все нервные клетки собраны в ганглии, а в нервных стволах, их соединяющих, проходят лишь длинные отростки этих клеток. Обычно в каждом членике червя есть пара ганглиев, связанных между собой перемычкой. Кроме того, каждый ганглий соединен нервными стволами с соответствующими ганглиями предыдущего и последующего членика. В таком виде нервная система очень напоминает лестницу. Передние пары ганглиев самые крупные. Они выполняют наиболее сложную работу и держат в подчинении всю остальную нервную цепочку.

У высших червей ганглии сближаются между собой, составляя единое компактное образование. Такая нервная система отчасти напоминает нервную систему современных позвоночных животных.

Каким был мозг у первых позвоночных, мы не знаем. У ланцетника, одного из самых примитивных представителей хордовых, есть только нервная трубка, головного мозга у него еще нет. С этим отделом мозга можно познакомиться у круглоротых (миноги и миксины) и у рыб.

Уже у этих еще очень примитивных животных головной мозг имеет все основные отделы, на которые подразделяется и мозг человека. Отделы одни и те же, но строение их и, главное, функция, конечно, существенно различаются. Передний мозг, основной организатор психической деятельности человека, у рыб и миног занят только анализом обонятельных раздражений. У амфибии его функции несколько усложнились.

Покинув воду, амфибии столкнулись со многими трудностями. В частности, очень сильно пострадало обоняние. Рыбы воспринимают запахи растворенных в воде веществ. Амфибии же, выйдя на сушу, чтобы уловить какой-то запах, должны были сначала растворить пахучие вещества в каких-нибудь жидкостях носа и только затем уже «нюхать». Их обонятельные рецепторы не сумели сразу приспособиться к новым условиям работы, и передний мозг, не получая никакой информации, оказался как бы не у дел. Видимо, поэтому он взялся за другую работу, не сидеть же без дела! Передний мозг амфибий стал принимать участие в анализе зрительных, слуховых, а возможно, и многих других раздражителей. Впервые возник отдел мозга, куда потекла вся информация.

Особенно быстро прогрессировал мозг млекопитающих. Прежде всего появились отдельные, правда, еще плохо очерченные зоны, каждая из которых брала на себя функцию по анализу только одного какого-нибудь вида раздражителей: зрительных, звуковых, обонятельных, кожной чувствительности. У более развитых млекопитающих между анализаторными зонами возникли крохотные островки особой, так называемой ассоциативной коры. По мере развития мозга эти зоны росли и развивались. У обезьян и человека они занимают значительную часть поверхности полушарий большого мозга. Нетрудно догадаться, что именно они и выполняют наиболее сложные, чисто человеческие психические функции.

Работа мозговых извилин

Человеческий мозг – самое удивительное из созданного природой на нашей планете. Перед его необозримой сложностью наука пасовала вплоть до XX века. Первые серьезные достижения в изучении работы мозга принадлежат великому русскому ученому Ивану Петровичу Павлову и его многочисленным ученикам. Успех объясняется тем, что с самого начала изучалось явление, которое, с одной стороны, можно было рассматривать как простой физиологический акт и, таким образом, исследовать с помощью привычных физиологических методов, а с другой стороны, оно же было и психическим явлением. Причем, как это выяснилось в дальнейшем, оно и есть тот элементарный психический акт, тот «кирпичик», из которых, по выражению Ивана Петровича Павлова, строится все грандиозное здание мыслительной деятельности. Это явление было названо условным рефлексом.

Нельзя сказать, что учение об условнорефлекторной деятельности мозга сразу получило всеобщее признание. Ученые старшего поколения еще помнят время, когда мало кто верил в возможность разобраться в чрезвычайно сложной работе человеческого мозга. С тех пор положение изменилось. Теперь уже трудно встретить такого неверующего, однако до сих пор у многих вызывает недоверие то, что в основе мыслительной деятельности лежат всего лишь системы условных рефлексов (или временных связей), то есть чрезвычайно простые реакции организма.

Безусловно, мозг наш обладает многими еще не познанными пока механизмами, обеспечивающими мыслительную деятельность, но стержень ее – это все-таки системы и иерархии условных рефлексов.

Любой клетке тела, тем более одноклеточным организмам, в какой-то мере свойственно сохранять следы прежних раздражений и изменять свои реакции в соответствии с предшествующими воздействиями, то есть вырабатывать временные связи. Эта функция более ярко выражена у нервных клеток и с их появлением становится прерогативой нервного аппарата.

Временные связи образуются при совпадении во времени двух событий, важного для организма и неважного. Если перед тем как получить еду, собака всякий раз слышит бренчание миски, то у нее очень скоро выработается условный рефлекс, и эти звуки начнут вызывать слюнотечение и другие реакции, которые раньше могла дать только пища.

Условные рефлексы – это набор элементарных знаний об окружающей действительности. В условных рефлексах получают отражение основные закономерности, характерные для среды, где находится животное. Когда после нескольких повторений бренчания миски и кормления у животного выработался условный рефлекс, это значит, что оно «заметило» взаимосвязь обоих явлений, и теперь условный раздражитель (бренчание миски) становится как бы сигналом второго раздражителя и поэтому может вызывать все те реакции организма, которые раньше вызывала сама пища.

Сигнальная деятельность (образование временных связей) – явление всеобщее, свойственное всем животным нашей планеты. Мало того, можно думать, что этот принцип имеет еще более универсальный характер, одинаково приложимый к любым организмам, и мы встретимся с временными связями у любых животных с любой планеты из любой звездной системы. Есть все основания предполагать, что образование временных связей относится к самым основным, самым всеобщим законам природы, что оно одинаково присуще любым формам высокоорганизованной материи. Безусловно, свойства временных связей могут при этом варьировать.

Животные нашей планеты обладают одним удивительным приспособлением, которое помогает изучать окружающий мир, накапливать всю жизнь новые и новые знания. Это приспособление отчасти связано с работой органов чувств. Они устроены таким образом, что быстро «привыкают» к длительно действующим раздражителям и перестают на них реагировать, зато на все новое отзываются очень живо.

С этим явлением, вероятно, каждый знаком. Войдя с улицы в помещение, мы можем почувствовать довольно резкий и даже неприятный запах, но через несколько минут он перестает нас беспокоить. Наш нос привыкает и перестает посылать мозгу соответствующую информацию. Однако стоит нам ненадолго покинуть помещение и потом вернуться, как все начнется сначала.

Благодаря этой особенности работы органов чувств мозг всегда получает информацию о всех новых событиях в окружающей среде. Каждый новый раздражитель вызывает к тому же ориентировочный рефлекс, что помогает организму подготовиться к любым неожиданностям. Если же вслед за новым раздражителем, не имеющим для животного существенного значения, последуют важные события, образуется условный рефлекс, новый раздражитель становится сигналом наступления более значительного события.

Безусловно, образованием простых временных связей не исчерпывается работа головного мозга человека. В пищевых, оборонительных, половых и других условных рефлексах низших животных получают отражение лишь важнейшие для организма закономерности окружающей среды. На определенном этапе развития животного мира, отчасти уже у рептилий, а главным образом у птиц и млекопитающих, возникла способность к образованию временных связей при действии любых раздражителей, даже и не имеющих для животных непосредственного значения. Это сильно расширило границы познавательной деятельности мозга, ведь в таких временных связях могут получить отражение любые закономерности окружающего мира.

Действительно, путем появления многочисленных временных связей между отдельными раздражителями или их комплексами создаются у нас образы окружающего мира. Именно эти обычно ничем во внешних реакциях не проявляющиеся системы временных связей и стали основным фондом мыслительной деятельности человека. Любой раздражитель, входящий в такие комплексы, способен оживить длинные цепи взаимосвязанных временных связей.

Способность к образованию временных связей у нас общая с животными. В этом отношении мы отличаемся от них скорее количественно, чем качественно. Людьми нас сделала речь. Для животных сигнальными могут быть только непосредственные раздражители: обонятельные, вкусовые, термические, звуковые, зрительные. Для человека же, кроме этих раздражителей, как бы заменяя их или становясь их сигналами (поэтому-то ученые и называют речь второй сигнальной системой), служат соответствующие слова нашей речи, в каком бы виде они нами ни воспринимались: на слух, зрительно (письменная речь), осязательно (азбука для слепых), а при внутренней речи и кинестетически (ощущения, возникающие в мышцах языка и глотки, когда мы говорим).

Речь дает человеку два существенных преимущества. Во-первых, она позволяет качественно новым образом перерабатывать получаемую информацию. В простом условном рефлексе уже заключена высокая степень обобщения и в то же время отвлечения от действительности. Ведь когда на бренчание миски у собаки вырабатывается пищевой условный рефлекс, это значит, что звук как бы обобщается с пищей. В то же время есть явное отвлечение от действительности. Ведь звук, хотя и приобрел способность вызывать пищевую реакцию, пищей от этого не стал.

Раздражители второй сигнальной системы – слова обеспечивают гораздо более высокую степень обобщения и отвлечения, чем раздражители первой сигнальной системы. Появление речи создало условия, позволившие человеку взамен образов и комплексов раздражителей оперировать понятиями, что значительно упростило и расширило возможности познавательного процесса.

Во-вторых, речь у человека участвует в образовании временных связей. Мало того, с помощью второй сигнальной системы происходит образование громадного большинства временных связей человека, причем уже без участия обычных раздражителей. Человеку нет необходимости, как животным, каждый раз самому знакомиться с тем или иным явлением. Временные связи беспрерывно образуются у нас с помощью речи. Это создало условия для передачи знаний от одного человека к другому и очень сокращает время, необходимое для познания основных закономерностей окружающего мира. Изобретение письма еще более упростило этот процесс, сделав необязательным личный контакт людей и позволив длительно хранить накопленные знания и передавать знания не только от одного человека к другому, но и от одного поколения людей к другому.

Опоздание смерти подобно

Около 30 веков назад на полуострове Пелопоннес, самой южной части теперешней Греции, существовало могущественное и воинственное государство Спарта. Во главе его, как и многих других государств той эпохи, стоял царь. Случилось так, что однажды трон Спарты унаследовал несовершеннолетний юноша Харилай. По вполне понятной причине Харилай особой властью не пользовался, страной управлял его дядя и опекун Ликург. На столь высоком посту Ликург нажил себе немало врагов и впоследствии вынужден был покинуть Спарту.

Годы изгнания не пропали впустую, у него было время многое повидать и о многом подумать. Ликург объездил Малую Азию и Египет, посетил Крит и, вернувшись на родину, привез проект новых законов страны. По этим законам царская власть в Спарте должна была переходить по наследству, причем править страной полагалось двум царям сразу, в помощь которым придавался совет старейшин из 28 геронтов. Кроме того, наиболее важные вопросы должны были обсуждаться на народных собраниях, где правом голоса пользовался каждый гражданин, достигший 30 лет. Законы Ликурга предполагали равенство имущества для всех граждан страны и много других демократических нововведений.

Легенда рассказывает, что Ликург заставил спартанцев поклясться, что они ни в чем не изменят законы в его отсутствие, и пустился в новое путешествие, во время которого сознательно уморил себя голодом, велев сжечь собственный труп, а пепел развеять в море: иначе спартанцы, перенеся его останки в Спарту, могли бы считать себя свободными от торжественно данной клятвы.

Безусловно, большинство законов Ликурга является образцом человеческой мудрости. Для нас наиболее существенно то, что они обращали особое внимание на физическое развитие людей, в силу чего ими строго, до мельчайших подробностей, регулировался образ жизни граждан Спарты. Ликурговы законы ограничивали частную собственность, обязывали жителей страны вести здоровый и умеренный образ жизни. Спартанцы должны были до самой смерти оставаться военнообязанными, принимая активное участие во всех войнах своего государства, не имели права уделять значительного внимания своему быту, обедать могли только в сиситиях – общественных столовых и до 7 лет воспитывать своих детей в государственных школах под руководством опытных воспитателей. Как известно, суровость спартанского воспитания вошла в поговорку.

Вероятно, Ликург смог не только создать и обосновать теорию воспитания, но и умело пропагандировал свои идеи. Легенды рассказывают, что однажды он отобрал у ощенившейся собаки двух щенков и посадил их в глубокую яму, куда никто из людей не входил, а воду и пищу опускали вниз на веревке. Двух других щенков от той же собаки Ликург оставил расти на свободе, где они могли общаться с людьми и другими животными. Когда щенята выросли, он в присутствии большого скопления народа проделал интересный опыт, выпустив на виду этих собак зайца. Как и ожидал Ликург, щенок, выросший на свободе, погнался за зайцем, догнал его и задавил. Второй щенок, выращенный в яме, повел себя совсем иначе. Вместо того чтобы помочь брату, он сам кинулся наутек от зайца. Можно ли еще ярче продемонстрировать значение воспитания в формировании характера? Если легенда правдива, Ликурга следует считать основоположником экспериментальной педагогики.

Нельзя сказать, что у Ликурга не было последователей. Ученые и педагоги давно уже обратили внимание на важность первых лет жизни ребенка для формирования личности будущего человека. Есть сторонники у Ликурга и в наши дни, но ни одно современное государство не рискнуло узаконить принудительное воспитание малолетних детей, а жаль.

Кто из родителей не любит своего дитяти, не оберегает его от жизненных трудностей, опасностей и невзгод, от всяческих болезней и усталости! Да и можно ли поступать иначе? Любовь к ребенку – такое естественное, такое понятное чувство, что иначе вести себя мы просто не можем. Плохо только, что большинство при этом нередко перебарщивают и тем наносят непоправимый вред самому дорогому для нас существу.

Опыты показали, что молодые крысы, которые в первые дни после рождения подвергались механическим и электрическим раздражениям или периодическому охлаждению, во взрослом состоянии лучше переносят голодание, недостаток воды и холод. Воздействуя на организм детенышей сельскохозяйственных животных, удается изменить ряд функций организма. В практике широко используется помещение новорожденных телят, ягнят или козлят в среду с низкой температурой, что приводит к формированию стойкого типа терморегуляции и большой устойчивости к холоду у взрослых животных.

Честное слово, нечто похожее не помешало бы и нашим детям. Но мы не только не закаливаем их, а порой мешаем им учиться, не давая возможности самостоятельно преодолевать даже самые крохотные житейские трудности. Обычно ребенка от всего оберегают, считая, что всему он сможет научиться потом, в «свое время», когда подрастет и поумнеет. А это воистину страшно. Хочется крикнуть: «Люди добрые, бабушки и дедушки, родители, что вы делаете с вашими детьми? Зачем вы мешаете им нормально развиваться?»

Беспокойство не случайно. Дело в том, что для образования каждого навыка есть свое, совершенно определенное время, когда он легче всего вырабатывается, и нередко бывает так, что в иные периоды этот навык образовать уже совершенно невозможно.

Родителям и воспитателям следовало бы помнить строчки из четверостишия Омара Хайяма:

Правда, следует сказать, что о развитии детей известно пока очень мало, зато о животных материала накоплено достаточно много. Все новорожденные детеныши, и у низших и у высших животных, в одинаковой мере снабжены очень точной и детально разработанной программой поведения. Без нее они просто не могли бы существовать. Детеныши всех млекопитающих умеют сосать, птенцы выводковых птиц – широко открывать рот, чтобы родители могли их накормить. Утята, гусята, цыплята, детеныши многих копытных животных с самого рождения умеют следовать за своими матерями. Все малыши в случае опасности умеют затаиваться.

Все эти сложные поведенческие акты возникают не сами по себе, их вызывают вполне определенные раздражители. У детенышей всех кошек (у львенка, тигренка, котенка) и у малышей псовых (щенят, волчат, лисят) сосание вызывается прикосновением к мордочке шерсти. Затемнение у детенышей копытных вызывает подъем головы и сосание. В естественных условиях это происходит всякий раз, когда мать оказывается над своим малышом. Затемнение входа в гнездо или его легкое сотрясение вызывает пищевую реакцию у птенцов. Тревожный крик родителей – и малыши затаиваются.

Природа разработала детальные программы поведения для каждого вида животных, но сознательно оставила в них многочисленные пробелы. В программе поведения детеныша архара заложено умение следовать за движущимся предметом, но в ней отсутствуют указания, за кем ему нужно бегать. Это не случайно. Будь программа строго фиксирована во всех деталях, дальнейшая эволюция животных оказалась бы невозможной.

Представьте себе, что у архаров произошли бы удачные мутации, приведшие к изменению общей окраски или отдельных ее деталей, длины шерсти или величины животного. Эти новые качества не имели бы никакого шанса наследоваться, если бы новорожденный архаренок был заранее снабжен портретом своей матери. Такую видоизмененную мать он просто бы не узнал, не стал бы за ней следовать, а значит, потерял бы, отстал и погиб. Следовательно, полезный признак не был бы передан по наследству. Вот чтобы этого не произошло, архаренку и приходится самому учиться узнавать мать. Безусловно, подобные умения должны возникать быстро. В этом случае промедление смерти подобно. И действительно, такие умения возникают, так сказать, с первого взгляда и длятся долго, иногда всю жизнь.

Такой способ обучения ученые называют импринтингом, или запечатлением. Оно происходит в строго определенное время. Только что вылупившийся из яйца утенок признает своей матерью первый увиденный им движущийся предмет и последует за ним независимо от того, будет ли это утка, футбольный мяч, щенок или заводная игрушка. Если ему приходится следовать за движущимся предметом в первые 5–6 часов после выхода из яйца, у него появится заметная привязанность к родной или приемной матери, но она не будет очень прочна. Самое прочное запечатление возникает между 13 и 17 часами. Зато в более зрелом возрасте, у 30-часового утенка, запечатление уже невозможно, и он даже при живых родителях на всю жизнь останется сиротой.

Следование – очень сложная реакция. Детеныш не просто должен бегать за своими родителями, а обязан сопровождать их на вполне определенном расстоянии, чтобы видеть свою мать под нужным углом. Поэтому, если приемной матерью гусенка станет предмет значительно больше гусыни, малыш будет следовать за ним на значительном расстоянии, зато за крохотной родительницей он будет бежать почти вплотную.

В этом отношении очень демонстративен опыт, который провел австрийский зоолог Конрад Лоренц. Он сам стал матерью для гусят. Пока Лоренц разгуливал по саду, малыши следовали за ним на почтительном расстоянии, но стоило ему войти в пруд и начать постепенно погружаться в воду, как гусята приближались к нему, а когда над водой оставалась одна голова, старались забраться на нее.

Примеров, когда упущенное для обучения наиболее благоприятное время калечит всю последующую жизнь животного, можно привести немало. Если ягненок в раннем детстве остался сиротой, то, возмужав, он не сможет присоединиться к стаду, окажется не в состоянии подчиниться его законам, не будет вступать в контакты с себе подобными и никогда не обзаведется семьей, то есть станет бесполезным животным. Австралийские овцеводы хорошо знают об этой особенности и осиротевших ягнят безжалостно убивают.

Другой не менее впечатляющий пример – собака, первое животное, которое приучил человек, самый бескорыстный, самый преданный наш друг. Об этом, видимо, двух мнений быть не может. Недаром М. Горький пишет:

Может, вы думаете, что дружба родилась в процессе тысячелетий общения с людьми? Ничуть не бывало. Своей дружбе с собакой мы в значительной мере обязаны все тому же феномену запечатления. Если щенок вырастет без звукового, зрительного и обонятельного общения с человеком, из него впоследствии может вырасти в лучшем случае лишь хорошо прирученный волк. По-настоящему доверять человеку такая собака уже никогда не будет и нашим другом не станет.

Собака сыграла очень важную роль в становлении человека, которую трудно переоценить, став первым помощником людей. Не будь у собаки этого удивительного свойства, позволяющего ей в раннем детстве устанавливать контакт с себе подобными и животными других видов, трудно представить, на какой срок задержалось бы развитие человеческого общества. Ведь, по меткому выражению известного русского зоолога Модеста Богданова, именно собака вывела человека в люди.

Многие навыки у животных вырабатываются еще более сложным путем и поэтому нередко кажутся нам врожденными. Птицу никто не учит строить гнездо, однако, если птенцов вырастить в клетке с гладкими, хорошо выструганными жердочками, они не смогут потом стать хорошими строителями. Иное дело, если жердочки в клетке будут заменены шероховатыми кривыми сучками и срезанными ветвями деревьев. Прыгая целый день по ним, птицы будут совершенствовать тонкие, хорошо координированные движения ног, что им впоследствии очень поможет при постройке гнезда.

Аналогичные явления происходят при обучении птиц пению. Уменье петь – врожденная реакция, однако, чтобы научиться петь хорошо, птица должна хоть раз слышать голос своих сородичей. Без этого настоящей песни, свойственной ее виду, у птицы, выращенной в одиночку, не разовьется. Заучивание песни, вероятно, тоже является запечатлением.

Некоторые рыбы выводятся из икры, отложенной в пресных водоемах, в реках и соединяющихся с ними озерах, и здесь же проводят свое детство. Став подростками, они спускаются к морю, покидая родные реки, и уплывают иногда за тысячи километров от родных берегов, где нередко проводят долгие годы, чтобы, возмужав, вновь вернуться к родным берегам. Как находят они дорогу в океане, вопрос особый, мало изученный и к данной главе непосредственного отношения не имеющий. Ученым известно только, как узнают рыбы свою родную реку, почему, поднимаясь по ней, они уверенно сворачивают в тот приток, где провели детство, а затем и в ручеек, где некогда вывелись из икры. Оказывается, у каждой реки свой запах. Он, видимо, зависит от растений и животных, в ней обитающих. Из сочетания этих компонентов создается неповторимый букет, характерный только для данной речки. Рыбы могут хранить о нем память годами. Это один из ярких примеров запечатления.