Ирина Радунская - Четыре жизни академика Берга
Различие в технике исполнения не могло остановить физиологов. От модели и не требуется полной аналогии, она может имитировать нужный процесс частично, важно воспроизвести хотя бы наиболее существенные характеристики изучаемого процесса. А сколько загадок, проблем, связанных с памятью, могут назвать физиологи! Модель памяти — для них это была большая находка.
Но что буквально гипнотизировало физиологов, что влекло и манило — это намеки на глубокое единство законов управления и регулирования в организме и машине. Здесь намечались далеко идущие выводы.
КЛАД ДЛЯ НАТУРАЛИСТА
Живой организм можно с полным правом рассматривать как систему, содержащую совокупность многих различных систем автоматического регулирования и управления. В организме человека и животного все органы работают гармонично. Здоровый организм поддерживает свою температуру, давление крови, сахарный баланс и многое другое на определенном уровне, часто мало зависящем от изменения внешних условий.
Как осуществляется это управление, или, точнее, самоуправление? С помощью сложных систем нервных связей, существующих в организме. Они управляют работой сердца, легких, печени, желез внутренней секреции и других органов. Эти системы управления действуют сравнительно независимо друг от друга, но они все объединены между собой через центральную нервную систему. Задача этого управления — поддержать отдельные органы и весь организм в нормальном состоянии, несмотря на то, что живой организм не есть нечто изолированное, оторванное от внешней среды. Он тесно связан с окружающим миром, он постоянно взаимодействует с ним, реагируя на все изменения внешней среды и тем не менее сохраняя свой внутренний режим неизменным.
И чем больше об этом задумывались физиологи, тем сильнее поражались, с какой точностью механизма работает организм! Человек чихнул, кашлянул, споткнулся и сразу забыл об этом — кажется, чего же обыденнее? А оказывается, пришли в движение сложные таинственные системы, бдительно охраняющие каждый наш шаг, каждый чих, каждый вдох и выдох!
Человек дышит — какая тут загадка?.. Дышит, и все. Даже говорят: «так же естественно, как дыхание»!
А это, оказывается, чудо из чудес, процесс необыкновенной мудрости. Механизм саморегулирования его очень сложен.
Дыхательный аппарат снабжен целым рядом чувствительных нервов, которые возбуждаются при прохождении воздуха по воздухоносным путям, при сокращении легких, при обеднении состава крови кислородом и обогащении его углекислотой. При вдохе легкие расширяются, по воздухоносным путям интенсивно проходит воздух; кровь пополняется кислородом, на что реагируют нервные окончания в кровеносных сосудах. Этот комплекс возбуждения по нервным волокнам передается в дыхательный центр мозга, и оттуда подаются команды, тормозящие вдох и стимулирующие выдох. Потоки возбуждений, приносимых чувствительными нервами, заставляют вдох сменяться выдохом, а выдох вдохом, регулируют глубину дыхания и его скорость.
Ритм и глубина дыхания зависят от нагрузки организма. Бегун дышит интенсивнее, чем ходок, пильщик нуждается в большем поступлении кислорода, чем чертежник. Не только физическая нагрузка влияет на дыхание. Сильное волнение, испуг нарушают его нормальный ритм. Попробуйте усилием воли дышать глубже и чаще, чем нужно организму. Это иногда приходится делать при врачебном осмотре. Но охранительные системы почти сразу заставляют вернуться к обычной норме. Дыхание, одна из важнейших функций организма, в очень малой степени поддается сознательному управлению. Попробуй не дышать — ничего не выйдет! Минута-две — и самый тренированный ныряльщик вопреки своему желанию сделает вдох. Только в сказках Шехерезады можно найти историю о том, как молодой человек забрался в постель к жестокой возлюбленной, затаил дыхание и, назло ей, умер.
…Но что это? Вы поперхнулись крошкой хлеба, и она попала «не в то горло»! Вы бьетесь в приступе кашля и — о счастье! — снова дышите как ни в чем не бывало. Кажется, чего же проще? Человек поперхнулся. Почему же он кашляет, а скажем, не поет? Или не танцует? Все, оказывается, давно решено за нас. Крошка хлеба раздражает нервные окончания в слизистой оболочке дыхательных путей. Эти датчики посылают тревожные импульсы в спасательный центр, то есть в мозг. Мозг немедленно приказывает мышцам сжаться, и они, сокращаясь, вызывают резкие выдохи (кашель). Когда крошка выбрасывается струей воздуха, сигналы бедствия прекращаются, кашель утихает. Таким образом, внутренний автоматический регулятор привел гортань в нормальное состояние.
Таких автоматических регуляторов в живом организме уйма. Не думая еще подражать природе, человек и в технике создал бесчисленное множество систем автоматического регулирования и управления. Сталеплавильная, стекловаренная, доменная печи или другой какой-нибудь агрегат или объект тоже сложные «организмы», в которых с помощью систем автоматического регулирования самоорганизуется стабильный нормальный процесс варки стекла, плавки стали или чугуна. Для управления этими сложными объектами человек искусственно охватил их разветвленной «нервной системой», состоящей из отдельных приборов, связанных в цепи автоматического регулирования. Своеобразные органы «чувств» системы — датчики — реагируют на различные изменения внутри объекта и посылают сигналы в управляющий центр, в «мозг» системы. Здесь вся поступившая информация о ходе процесса перерабатывается в информацию управляющую, которая приводит в движение «мышцы» системы: приводы заслонок, кранов, шиберов, изменяющих подачу в агрегат воздуха, топлива и сырья.
До тех пор пока для автоматического регулирования использовались автоматы, которые, были глухи к изменениям внешних условий и действовали по заранее заданной программе, никаких далеко идущих аналогий они не подсказывали. С появлением же электронных управляющих машин в технике наступила новая эра — эра машин, так же, как и человеческий организм, приспосабливающихся к внешним условиям. Конечно, физиологам не могло не броситься в глаза сходство электронных машин с человеческим организмом в принципах переработки информации, в работе цепей связи.
Они взглянули на человеческий организм как на сложную систему, перерабатывающую поступающую в него информацию. Все воздействия окружающей нас среды воспринимаются органами чувств. Они трансформируются органами зрения, слуха и осязания в нервные импульсы. Эти импульсы направляются по бесчисленным нервным волокнам, являющимся каналами связи, в мозг, который Павлов назвал «центральной станцией». Кора головного мозга человека, состоящая из миллиардов нервных клеток, анализирует массу сигналов от отдельных систем связи. Здесь, в веществе мозга, непрерывно происходит переработка информации: сигнальных импульсов — в импульсы управления. По миллиардам нервных волокон импульсы проделывают обратный путь — от мозга к мышцам.
Сведения об этих процессах частично фиксируются в памяти и используются организмом впоследствии.
Связь различных органов и отдельных участков коры головного мозга была обнаружена учеными уже давно. Если раздражать определенные области головного мозга электрическим током, то приходят в движение соответствующие группы мышц тела.
Еще сто лет назад на это обстоятельство обращал внимание Сеченов. В статье «Рефлексы головного мозга» он писал: «Все внешние проявления мозговой деятельности могут быть сведены на мышечное движение».
Воздействуя токами на определенные зоны коры головного мозга, можно вызвать у человека ощущение холода, света, звука.
Подобно тому, как передается то или иное возбуждение в живых организмах — в виде отдельных импульсов, так и в цифровых электронных машинах электрическое «возбуждение» в виде серии электрических импульсов распространяется от одних ячеек к другим, причем действие этих ячеек, как ученые теперь хорошо знают, подобно действию нервных клеток.
Все эти параллели не могли оставить физиологов равнодушными. Правда, они понимали, что ни о какой полной тождественности явлений и речи быть не может. Аналогии эти, конечно, очень грубы.
Сеченов, говоря, что «мысль о машинности мозга при каких бы то ни было условиях для всякого натуралиста клад», тем не менее предупреждал: «Не будем, однако, слишком полагаться на наши силы ввиду такой машины, как мозг. Ведь это самая причудливая машина в мире. Будем скромны и осторожны в заключениях».
Эти фразы написаны словно сегодн я, будто специально для нашего времени. Потому что и одна и другая крайности наделали немало вреда кибернетике. И та, что подсказывала рассматривать мозг только как машину. И та, что породила чрезмерную осторожность и тормозила фантазию, поиск, инициативу.
Разумеется, даже самым отчаянным кибернетикам не приходило в голову ставить знак равенства между живым организмом и механизмом, пусть самым совершенным. В живом организме происходят и простые механические и сложные химические процессы. Кроме того, он подчиняется специфическим биологическим закономерностям. Но то аналогичное, что есть в живом и неживом организме, что проявляется в сложной системе управления, в системе связей (задачей которых является поддержание жизнедеятельности одного и работоспособности другого), убедило ученых, что лучших моделей для изучения жизнедеятельности живого организма, чем ЭВМ, просто не придумаешь. Они поняли, что, изучая с помощью электронных моделей законы управления в живых организмах, человек сможет помочь организму справиться с расстройствами в его системах управления. Ведь нарушения в органах управления живого организма приводят зачастую к различным функциональным расстройствам.
