Иван Петрович Павлов родился 26 сентября 1849 г. в Рязани, в семье священника. Отец мечтал о том, чтобы сын, как и он, посвятил себя церкви. Поначалу судьба Ивана Павлова так и складывалась: он стал учиться в духовной семинарии. Годы его учебы совпали с бурным развитием естествознания в России. Большое влияние на мировоззрение Павлова оказали идеи великих русских мыслителей революционеров-демократов А. И. Герцена, В. Г. Белинского, Н. Г. Чернышевского, труды публициста-просветителя Д. И. Писарева и особенно труд “отца русской физиологии” И. М. Сеченова – “Рефлексы головного мозга”. Увлекшись естественными науками, Павлов в 1870 году поступил в Петербургский университет. Занимаясь на естественном отделении физико-математического факультета. Он работал в лаборатории под руководством известного физиолога И. Ф. Циона, где выполнил несколько научных исследований. А в 1875 году совет университета наградил его золотой медалью за работу “О нервах, заведующих работой в поджелудочной железе”.
По окончании университета Иван Петрович поступил на третий курс Медико-хирургической академии и одновременно работал в лаборатории профессора физиологии К. Н. Устимовича. За время прохождения курса в академии Павлов провел ряд экспериментальных работ, за совокупность которых был награжден золотой медалью. 1879 году Павлов окончил академию и был оставлен при ней для дальнейшего усовершенствования. Тогда же по приглашению выдающегося хирурга С. П. Боткина, он начал работать в физиологической лаборатории при его клинике. В ней Павлов проработал около 10 лет, фактически руководя всеми фармакологическими и физиологическими исследованиями.
Защитив в 1883 году диссертацию на степень доктора медицины, И. П. Павлов получил звание приват-доцента Военно-медицинской академии. Проработав 45 лет в стенах этого института, он выполнил главные исследования по физиологии пищеварения, и разработал учение об условных рефлексах.
В 1897 году И. П. Павлов опубликовал свой знаменитый труд – “Лекции о работе главных пищеварительных желез”, ставший настольным руководством физиологов всего мира. За этот труд в 1904 году ему была присуждена Нобелевская премия.
Труды И. П. Павлова получили признание со стороны ученых всего мира. При жизни ему были присвоены почетные звания многочисленных отечественных и иностранных научных учреждений, академий, университетов и различных обществ. А в 1935 году на 15 Международном конгрессе физиологов Иван Петрович был увенчан почетным званием “старейшины физиологов мира”. Ни до, ни после него, ни один биолог не удостаивался такой чести.
Основные работы И. П. Павлова
В области физиологии сердечно-сосудистой системы
В течение первого периода научное деятельности Павлов преимущественно занимался изучением физиологии сердечно-сосудистой системы. К этому времени относится его диссертация “Центробежные нервы сердца”, в которой впервые было показано существование специальных нервных волокон, усиливающих и ослабляющих деятельность сердца теплокровных животных. На основании своих исследований Павлов высказал предположение, что открытый им усиливающий нерв оказывает свое действие на сердце путем изменения обмена веществ в сердечной мышце. Развивая эти представления, Иван Петрович в дальнейшем создал учение о трофической функции нервной системы.
Уже в работах по физиологии кровообращения проявились высокое мастерство, новаторский подход Павлова в проведении эксперимента. Поставив перед собой задачу, изучить влияние приема жидкой и сухой пищи на кровяное давление собаки, он смело отходит от традиционных острых опытов на наркотизированных животных и ищет новые приемы исследования. Иван Петрович приучает собаку к опыту и путем длительной тренировки добивается того, что без наркоза представляется возможным отпрепарировать тонкую артериальную ветвь на лапе собаки и в течение многих часов повторно регистрировать кровяное давление после различных воздействий. Решение этой задачи явилось зарождением метода хронического опыта.
В области физиологии пищеварения
Наряду с работой в области физиологии сердечно-сосудистой системы Павлов занимался изучением некоторых вопросов физиологии пищеварения. Но систематические исследования в этой области он начал проводить только в 1891 году в лаборатории Института экспериментальной медицины. Основной идеей в этих работах, также как в исследованиях по кровообращению, была идея нервизма, заимствованная Павловым от С. П. Боткина и И. М. Сеченова. Однако изучение регуляторной функции нервной системы (в процессе пищеварения) у здорового животного не могло быть осуществлено при методических возможностях, которыми располагала физиология того времени.
Созданию новых методов, новых приемов в физиологии Павлов посвятил ряд лет. Им были разработаны специальные операции на органах пищеварительного тракта и введен в практику метод хронического эксперимента, позволивший изучать деятельность пищеварительного аппарата на здоровом животном. В 1879 году Иван Петрович впервые в истории физиологии произвел операцию, в результате которой получил постоянную фистулу поджелудочной железы. Вокруг одно из двух ее протоков он вырезал небольшой участок кишки, а образовавшиеся в кишке отверстия зашил; вырезанный кусок он вшил в кожную рану так, чтобы сок мог по протоку вытекать наружу. Другой проток железы оставался на месте. По этому протоку сок продолжал изливаться в кишку, и нормальное пищеварение не нарушалось. Через некоторое время рана зажила, и ученый приступил к дальнейшим опытам.
Операция сделанная Павловым, коренным образом отличалась от тех, которые обычно производились для изучения различных отделов пищеварительного тракта. Впервые появилась возможность изучать на здоровом животном выделение одного из пищеварительных соков в чистом виде – без примеси пищи. Собаки с фистулой поджелудочной железы жили в Павловской лаборатории годами.
Чтобы изучить работу слюнных желез, Павлов вместе со своим учеником Глинским разработал новый способ операций, который позволял в любой момент собрать чистую слюну без примеси пищи.
Слюна выделяется в полость рта по специальным выводным протокам. Надо было направить не в полость рта, а наружу. Для этого конец протока одной из слюнных желез вместе с небольшим кусочком слизистой оболочки рта Павлов отделил от соседних тканей. Затем через отверстие, проделанное в стенки полости рта, он вывел конец протока наружу и прикрепил его к коже. Уже через несколько дней после операции конец протока, окруженный слизистой оболочкой, хорошо приживился и позволил приступить к опыту.
Работа слюнных желез оказалась очень сложной и разнообразной. С изумительной точностью и постоянством железы отвечают на различные раздражения.
Но И. П. Павлов не ограничился этими опытами и вместе со своей сотрудницей Шумовой-Симановской сделал своей подопытной собаке, уже имевшей фистулу желудка, еще одну дополнительную операцию: обнажил верхнюю часть пищевода, перерезал его, вывел оба конца наружу и укрепил их по краям раны.
После операции пища, которую съедала собака, вываливалась наружу через отверстие перерезанного пищевода. Собака с фистулой желудка и перерезанным пищеводом несколько часов подряд могла глотать одну и ту же пищу и не насыщаться ею. При таком мнимом кормлении, как и предполагал великий ученый, из фистулы желудка выделялся совершенно чистый желудочный сок, не смешанный ни с пищей, ни со слюной. Таким образом, он смог доказать, что работа желудочных желез подчинена нервной системе и управляется ими. Отпрепарированное животное становилось, по выражению Павлова “неистощимой фабрикой” желудочного сока. Оно может выделять через фистулу каждый день по 300-400, а иногда и до 700 мл желудочного сока без вреда для своего здоровья. В станках стояло 10 собак. За 6-7 часов мнимого кормления они давали несколько литров сока, который использовался для лечения людей при некоторых желудочных заболеваниях.
Проведя опыт с мнимым кормлением – наиболее выдающимся опытом в физиологии 19 в., Павлов оставил далеко позади зарубежных коллег и даже самого Р. Гейденгайна, чей авторитет в то время был признан всеми в Европе, и к которому сам Иван Петрович совсем недавно ездил набираться опыта. Успех в этом опыте окончательно переключил его на исследование пищеварения.
В то время многие критики Павлова настаивали на том, что мнимое кормление – не настоящее. Надо было найти способ собирать чистый желудочный сок в то время, когда пища находится в желудке.
Немецкому физиологу Гейденгайну удалось вырезать небольшой кусок желудка и сделать из него ” мешок ” с пришитым к коже отверстием. Таким образом, желудок был разделен на две части. В одну, большую часть по-прежнему через пищевод попадала пища и затем, продолжался дальнейший, нормальный процесс пищеварения, другая, меньшая часть была полностью отделена от большого желудка и не сообщалась с ним. Такой обособленный или изолированный желудок имеет только один выход – через отверстие в брюшной стенке, через которое выделяется наружу чистый желудочный сок. Казалось, что теперь задача полностью решена: малый желудочек отразит работу всего желудка. Собирая из маленького желудка сок и исследуя его состав и свойства, можно подробно проследить за работой большого желудка. Однако опыт не удался. Маленький желудочек работал неправильно. Так, например, опыты с мнимым кормлением всегда сопровождались большим отделением желудочного сока, а, между тем из маленького желудка не выделялось ни одной капли. Павлов предположил, что при его отделении были перерезаны нервные волокна. “Надо устранить этот недостаток, – говорил Павлов. – И тогда маленький изолированный желудок будет точно, как зеркало, отражать работу большого желудка”.
Вместе со своим помощником доктором Хижиным Иван Петрович долго и настойчиво разрабатывал новый способ операции. И, в конце концов, после нескольких неудачных опытов, добился успеха: изолированный желудок был сделан так искусно, что небыли повреждены не только кровеносные сосуды, но и нервы. Состав желудочного сока в большой и малой частях оказался одинаков. Теория Павлова целиком и полностью была подтверждена на практике. Это была настоящая научная победа. Теперь ни какой критик не мог ни в чем упрекнуть его. К нему пришла всемирная известность, и известность эта была заслуженной.
Опыты на собаках с павловским изолированным желудком показали, что желудочные железы, так же как и слюнные реагируют на характер поступающей в желудок пищи и соответственно меняют свою работу.
Каждый опыт начинался с кормления животного определенным количеством того или иного продукта, например мяса хлеба или молока. Оказалось, что переваривающая сила сока, т.е. скорость, с которой он действует на содержащиеся в пище белки, неодинакова при кормлении разными пищевыми продуктами. “Желудочные железы, – писал Павлов, – работают с большой точностью, давая на пищу всякий раз столько нужно для данного материала по раз установленной норме”.
По изучению высшей нервной деятельности. Изучая деятельность сердца, проводя опыты по исследованию работы пищеварительных желез, Иван Петрович неизбежно встречался с воздействием внешних условий, со связью организма с окружающей его средой. Это привело ученого к исследованиям, создавшим новый раздел в физиологии и обессмертившим его имя. Высшая нервная деятельность – вот над изучением чего начал работать Павлов и работал до конца своей жизни.
При изучении работы слюнных желез И. П. Павлов заметил, что собака выделяет слюну не только при виде пищи, но и если услышит шаги человека, несущего ее, или при действии других различных раздражителей связанных с ее приемом. Рассматривая сущность этого явления, Иван Петрович сумел, опираясь на высказывания Сеченова о рефлекторной природе всех проявлений деятельности головного мозга, понять, что феномен психической секреции дает возможность физиологу объективно изучать так называемую душевную деятельность.
“После настойчивого обдумывания предмета, после нелегкой умственной борьбы я решил, наконец, – писал Павлов, – и перед так называемым психическим возбуждением остаться в роли чистого физиолога, т.е. объективного внешнего наблюдателя и экспериментатора, имеющего дело исключительно с внешними явлениями и их отношениями”. Иван Петрович назвал безусловным рефлексом постоянную, врожденную связь внешнего агента с ответной на него деятельностью организма, в то время как связь временную, образующуюся в течение жизни, – условным рефлексом. В обоих случаях эта связь устанавливается через нервную систему, причем у высокоорганизованных животных условные рефлексы образуются при обязательном участии коры головного мозга. При выработке условных рефлексов происходит замыкание связей между нейронами разных областей коры, имеющими разное функциональное значение. Вследствие этого возбуждение клеток коры, ранее безразличное в отношении той или иной деятельности организма, начинает вызывать возбуждение тех корковых нейронов, которые относятся к данной деятельности. Так, световое раздражение, обычно никакого отношения к пищевым рефлексам не имеющее, может быть превращено в агент, вызывающий слюноотделение, если это раздражение несколько раз предшествует кормлению. Таким образом, происходит выработка новых рефлекторных актов – условных рефлексов на раздражения, являющиеся сигналами предстоящего действия агентов.
С введением метода условных рефлексов отпала необходимость строить догадки о внутреннем состоянии животного при действии на него различных раздражителей. Вся деятельность организма, исследовавшаяся ранее только с помощью субъективных методов, стала доступной для объективного изучения. Открылась возможность познавать опытным путем связи организма с внешней средой. Сам же условный рефлекс сделался для физиологии, по выражению Павлова, “центральным явлением”, пользуясь которым оказалось возможным все полнее и точнее изучать как нормальную, так и патологическую деятельность больших полушарий. Впервые Павлов сообщил об условных рефлексах на четырнадцатом Международном медицинском конгрессе в Мадриде.
В течение долгих лет Иван Петрович вместе с многочисленными сотрудниками и учениками разрабатывал учение о высшей нервной деятельности. Шаг за шагом вскрывались тончайшие механизмы корковой деятельности, выяснялись взаимоотношения между корой больших полушарий и нижележащими отделами нервной системы, изучались закономерности протекания процессов возбуждения и торможения в коре. Было установлено, что эти процессы находятся в тесной и неразрывной связи, способны широко иррадиировать, концентрироваться и взаимно действовать друг на друга. На сложном взаимодействии этих двух процессов и основана, по Павлову, вся анализаторная и синтезирующая деятельность коры больших полушарий. Этими представлениями была создана физиологическая основа для изучения деятельности органов чувств, которое до Павлова было построено в основном на субъективном методе исследования.
Глубокое проникновение в динамику корковых процессов позволило Ивану Петровичу показать, что в основе явлений сна и гипноза лежит процесс внутреннего торможения, широко иррадиировавший по коре мозга и спустившийся в подкорковые образования.
Подробные исследования спящих людей показали, что сон – циклическое явление. Обычный восьмичасовой сон состоит из 4-5 циклов, закономерно сменяющих друг друга. Каждый цикл включает в себя две фазы: фазу медленного и фазу быстрого сна. Сразу после засыпания развивается медленный сон. Он характеризуется урежением дыхания, пульса, расслаблением мышц. Чрез 1-1,5 часа медленный сон постепенно сменяется быстрым, который длится 10-15 минут. Затем начинается новый цикл медленного сна. Эти наблюдения легли в основу работ Павлова о сне и гипнозе, и послужили средством формирования и изучения “экспериментальных неврозов”.
Исследование условных рефлексов, вырабатываемых на раздражение рецепторов различных органов, позволило изучить все функции организма в их зависимости от деятельности коры мозга при самых разнообразных условиях жизни организма. Исследование формирования условных рефлексов, происходящего на глазах экспериментатора, позволило также по-новому осветить вопрос о механизме рефлекторной деятельности.
Безусловные рефлексы хотя и являются врожденными, однако, некоторые постоянно повторяющиеся и биологически для данного вида наиболее важные условные рефлексы могут при определенных условиях наследственно закрепляться и переходить, в конце концов, также в безусловные рефлексы. При исследовании условных рефлексов было установлено, что особи одного вида могут различаться по типу нервной системы. Тип нервной системы, в определенной мере отражая свойства, приобретаемые по наследству, в то же время складывается и под влиянием условий жизни особи. Воспитывая, например, разных щенков одного помета в различных условиях, исследователи наблюдали изменение типа нервной системы. Было доказано, что эти изменения определяются влиянием факторов внешней среды.
Основными принципами рефлекторной теории Павлов считал принцип детерминизма, принцип структурности и принцип анализа и синтеза. Принцип детерминизма устанавливает полную обусловленность материальными причинами всех явлений в организме, в том числе и высшей нервной деятельности. Изучение функций коры головного мозга позволило Павлову настолько точно познать законы, управляющие условно-рефлекторной деятельностью, что стало возможно в значительной степени управлять этой деятельностью у животных (собак) и заранее предсказывать, какие изменения произойдут при тех или иных условиях. Принцип структурности устанавливает, что все нервные процессы являются результатом деятельности определенных структурных образований – нервных клеток, и зависят от свойств этих клеток. Однако, если до Павлова свойства различных клеток и клеточных групп центральной нервной системы рассматривались как постоянные, то Иван Петрович в учении об условных рефлексах показал, что свойства этих клеток изменяются в процессе развития. Локализация функций в коре головного мозга не должна, поэтому трактоваться только как распределение в пространстве клеток с различными свойствами. Принцип анализа и синтеза устанавливает, что в процессе рефлекторной деятельности происходит, с одной стороны, дробление окружающей природы на огромную массу отдельно воспринимаемых явлений, а с другой – превращение одновременно или последовательно действующих раздражителей (различного характера) в комплексные. Грубый анализ может быть осуществлен уже низшими отделами нервной системы, так как раздражения разных рецепторов, каждая группа которых воспринимает определенные воздействия среды, вызывает лишь определенные безусловные рефлексы. Однако высший анализ, благодаря которому возможно существование животного организма в постоянно изменяющейся среде, осуществляется корой головного мозга и основан на способности образовывать условные рефлексы, а также, на способности к дифференцировке раздражителей.
С представлением об аналитической и синтетической деятельности коры мозга, Павлов представлял всю кору полушарий как совокупность анализаторов. Анализаторы являются целостными структурными и функциональными образованьями, включающими в себя периферический – воспринимающий отдел (рецепторы) , проводниковый отдел (центростремительные нервные волокна и все образования центральной нервной системы, передающие возбуждение от рецепторов в кору головного мозга.) и корковый отдел, осуществляющий высший анализ и синтез всех воспринимаемых организмом раздражений. В этом представлении деятельность рецепторов рассматривается в единстве с деятельностью центральной нервной системы. Павлов различал зрительный, слуховой, вкусовой, обонятельный, кожный, двигательный и внутренний анализаторы. В результате деятельности анализаторов отдельные раздражители, исходящие из внешней среды, и их комплексы могут вступать в связь с любыми формами жизнедеятельности организма. Все “произвольные” движения представляют собой результат деятельности двигательного анализатора, который функционирует на основе врожденных рефлексов, вызываемых раздражением этих рецепторов, а также рефлексов, выработанных на раздражение зрительных, слуховых и других рецепторов. Собрав огромный материал, характеризующий нервную деятельность животных, Павлов распространил принципы рефлекторной теории на человека.
Изучая качественные отличия высшей нервной деятельности человека по сравнению с животными, он выдвинул учение о двух сигнальных системах действительности: первой – общей у человека и животных, и воспринимающей непосредственное воздействие, сигналы внешней среды, и второй – свойственной только человеку, речевой системе. Слова, по мнению Павлова, – это как бы сигналы сигналов. В своих представлениях о второй сигнальной системе он рассматривал реакции на слова, слышимые, видимые (читаемые) и произносимые, как результат выработки особых условных рефлексов. Эти условные рефлексы второй сигнальной системы возникают при произнесении слов на основе раздражений рецепторов органов речи – мускулатуры губ, щек, гортани. Импульсы, вызванные раздражением рецепторов органов речи, поступают в корковый отдел двигательного анализатора и связывают эти раздражения временной связью, с одной стороны, с раздражениями слухового (а при чтении – зрительного) анализатора, с другой – с раздражениями, производимыми воздействием явлений природы, обозначаемых словами, на различные рецепторы организма. Павлов подчеркивал, что в этих вторых сигналах действительности мы имеем способ связи человека с окружающей его социальной средой, средство “межлюдской сигнализации”.
Павлов рассматривал сознание человека в неразрывной связи с речью и установил, что механизмы высшей нервной деятельности, выработки и торможения условных рефлексов определяют и развитие речи. Вторая сигнальная система функционирует на основе первой, т.е. на основе воздействия на организм человека явлений природы, обозначаемых словами. Это позволило распространить принцип детерминизма на специфичные для человека высшие формы нервной деятельности. Таким образом, павловский принцип детерминизма, характеризующий всё учение о рефлексах, получил высшее развитие в представлениях о второй сигнальной системе, являющихся первым шагом в естественно научном изучении высших сторон мозговой деятельности, связанных с явлениями сознания.
Характерной чертой павловского учения является связь с практикой. Физиология всегда представлялась Павлову как теоретическая дисциплина, являющаяся основой всей практической медицины. Физиологический синтез, указывал Иван Петрович, совпадает и отождествляется с медициной, так как овладение физиологическими позволяет целенаправленно на них воздействовать. Выяснение природы определенных патологических состояний в условиях эксперимента позволило Павлову устранять или смягчать их. Так, он впервые достиг длительного сохранения жизни собак после перерезания обоих блуждающих нервов, разработал способы борьбы с последствиями потери больших количеств желудочного сока, разработал приемы воспроизведения экспериментальных неврозов и их излечения. Будучи, таким образом (вместе с Клодом Бернаром) , основоположником экспериментальной терапии, Павлов вместе с тем дал исключительный по ценности материал для клиники теми своими исследованиями, которые установили нормальный ход физиологических явлений. Все современные методы лечения болезней пищеварительного тракта основаны на исследованиях Павлова. При лечении нарушений деятельности нервной деятельности, в частности высшей нервной деятельности, огромное значение приобрели павловские исследования об охранительном значении торможения, которые положены в основу так называемой сонной терапии.
Павловское физиологическое учение – явилось для того времени выдающейся научной, революционной работой. Все явления в организме павловское учение трактует как постоянно изменяющиеся и развивающиеся, все процессы рассматриваются им в их взаимосвязи; организм изучается как часть природы, находящаяся в непрерывном взаимодействии с окружающей средой. Возникновение качественно новых явлений в организме понимается как результат развития, накапливания качественных изменений.
Научные достижения Павлова оказали революционное влияние на представления того времени об организме человека. Они на практике показали, что границ познания не существует. Значение исследований Ивана Петровича трудно переоценить, так как его учение об условных рефлексах совершило настоящий переворот в физиологии того времени и остается актуальным и сейчас, на его исследованиях в области пищеварения основаны практически все современные методы лечения, его работы по изучению кровообращения также очень значительны.
О его заслугах и достижениях можно говорить очень долго, ведь трудно найти человека сделавшего для физиологии и медицины столько же, сколько сделал Иван Петрович Павлов. Он считал физиологию и медицину неотделимыми друг от друга науками. Под его влиянием формировались крупные школы терапии, хирургии, психиатрии и невропатологии.
Я думаю, что учение Павлова на сегодня остается одним из самых актуальных разработок в области физиологии и медицины и на основе его теории будет сделан еще не один шаг вперед в области биологии и медицины.