В сущности прогресс машинных устройств направлялся и закреплялся в результате непрерывной оценки людьми конечного полезного эффекта этих устройств. Такая полезность могла выражаться в лучшем качестве конечного продукта, производимого машинами, в количестве этого продукта или в скорости его получения и т.д. Но на всех этапах усовершенствования машин человек неизменно стоял в центре этой циклической системы и являлся тем “оценивающим устройством”, которое в настоящее время может быть представлено в определенных условиях электронным устройством.
Таким образом, обратная афферентация сопутствует общественному прогрессу, поскольку ни один шаг человека, ни одно его действие не могут иметь места без немедленной обратной афферентации о результатах этого действия. Особенность дальнейшего совершенствования машин и создание автоматических устройств состоит в том, что при сохранении общего принципа функционирования циклических систем труд человека заменяется работой электронных аппаратов. Эти аппараты точнейшим образом оценивают все стороны конечного полезного эффекта и в соответствии с получаемой информацией включают такие регуляторные воздействия, идущие опять-таки к регулируемому объекту, которые приспосабливают конечный эффект работы машины к заданному эталону.
Следует, однако, отметить, что несмотря на то, что автоматически регулирующаяся машина сама “оценивает” свои результаты, конечная оценка их при использовании производимого ею продукта производится человеком. А это значит, что хотя машина и имеет автоматическую регуляцию при изготовлении какого-то продукта, ее циклическая деятельность является лишь малой частью более обширных циклических приспособлений.
Нельзя не видеть, что замена труда человека работой сложных машин, производящих самые разнообразные продукты, знаменует революцию в общественной жизни и открывает широкие перспективы для плодотворного использования освобожденной энергии человека, для его совершенствования. Вместе с тем нельзя не видеть, что для установления общих принципов кибернетики и физиологии обратная афферентация играет огромную роль.
Обратная афферентация является одним из самых кардинальных законов жизни, который определяет собой все формы обучения и полезных приспособлений человека вплоть до конструирования сложных машин с автоматической регуляцией. Этот закон можно сформулировать следующим образом: всякая функциональная система, механическая или живая, созданная или развивавшаяся на путях получения приспособительного эффекта, непременно имеет замкнутый характер и не может существовать, если не получает обратной афферентации о степени полезности произведенного ею эффекта.
Таким образом, с точки зрения физиологической, в прогрессивной эволюции организмов огромную роль приобретают непрерывные афферентные воздействия на организм. Их разбору и будет посвящен следующий раздел.
Тот факт, что теория информации оказалась наиболее развитой частью кибернетического направления, не является случайным. Самым существенным фактором в организации любой целостной системы, к какой бы категории эта система ни относилась (машины, организмы, общество), является циркуляция в ней информации. Только благодаря непрерывному обмену информацией между отдельными частями системы может осуществиться их организованное взаимодействие, заканчивающееся полезным эффектом. Это в равной мере применимо как к машинам, так и к организмам. Изучение различных видов циркуляции нервных импульсов в организме является основной предпосылкой для понимания его целостности. И здесь на первое место надо поставить значение для организма афферентных функций, под которыми мы подразумеваем возникновение чувствительных импульсов в различных рецепторах тела и распространение их в сторону центральной нервной системы. Иначе говоря, афферентная функция — это функция информации о раздражении рецепторов организма внешними или внутренними агентами, а следовательно, и информации об энергетических превращениях в окружающем мире.
Известно, какое огромное значение придавал Иван Петрович Павлов афферентному отделу нервной системы. Он считал его центральным при формировании какой-либо деятельности, между тем как эфферентный отдел нервной системы, т.е. отдел, по которому выносится импульсация к рабочим органам, он считал лишь техническим, исполнительным. Такое мнение И.П.Павлова не является случайным, оно сформулировано им на основе длительного и многостороннего экспериментального опыта в различных областях физиологии.
И в самом деле, с помощью рецепторных органов организм непрерывно получает информацию о малейших изменениях во внешней и внутренней среде. Можно без преувеличения сказать, что в каждый данный момент организм животного и в особенности организм человека получает сложный интеграл из этих многочисленных и различных по качеству афферентных воздействий, которые в конечном итоге определяют то, что мы называем “состоянием организма” или, как выражаются гигиенисты, “состоянием комфорта”. Это значит, что все афферентации, представленные миллионами нервных импульсов, при окончательном их синтезе в центральной нервной системе формируют оптимальное взаимодействие наиболее решающих центров вегетативной и соматической жизнедеятельности.
Однако стоит лишь где-либо в организме возникнуть афферентным импульсам от разрушенного участка тканей или органов, как сейчас же эта стройная центральная интеграция начинает “хромать” и конечный эффект поведения целого организма изменяется. Именно этим объясняется тот интересный факт, на который не раз указывал И.П.Павлов, а именно, что от каждого органа, от каждой ткани и от каждой клетки организма может поступить афферентная сигнализация в центральную нервную систему и даже до коры мозга включительно.
Из сказанного ясно, сколь обширна афферентная система организма, поскольку принципиально она должна охватывать собой информацию организма о всех видах энергии, с которыми он соприкасается во внешнем мире (свет, тепло, химические воздействия, механические воздействия и т.д.).
Это значение афферентной функции хорошо выражено уже в анатомических показателях. Так, например, сравнительная оценка количества нервных волокон во всех передних корешках спинного мозга и во всех задних корешках показывает, что количество афферентных волокон примерно в 5—6 раз больше, чем эфферентных, что выражается коэффициентом 1:5,5.
Эволюция выработала целый ряд приспособлений, которые позволяют организму воспринимать действие на него различных внешних влияний. Часто поражают тонкость соотношения и способы, с помощью которых в процессе эволюции у организма выработалась способность к восприятию различных воздействий на организм.
Так, например, если рассмотреть информацию центральной нервной системы о самых тонких и незначительных прикосновениях к поверхности кожи, то мы увидим сложный механизм, который обеспечивает эту информацию. Хогланд показал, что в эпителиальной части фатерпачиниевого тельца непрерывно продуцируется калий, который находится в межэпителиальных пространствах до тех пор, пока на эти тельца не оказано какое-либо давление. Но как только это давление в виде тонкого прикосновения к коже произведено, калий немедленно выходит из межэпителиальных пространств и воздействует деполяризующим образом на обнаженное нервное окончание, находящееся в центре этого тельца. Как известно, калий является весьма сильным деполяризатором, т.е. веществом, способствующим возникновению возбуждения, и поэтому вслед за его действием на обнаженные нервные окончания в центральную нервную систему направляются потоки афферентных импульсаций, информирующих организм о прикосновении. В зависимости от силы давления количество вышедшего из межэпителиальных пространств калия может быть различным, отсюда различна и степень внезапности поляризации и ее обширность; это, естественно, ведет к возникновению различного количества нервных импульсаций, направляющихся в центральную нервную систему. Так осуществляется информация о силе прикосновения к отдельным участкам поверхности тела47. Еще более обширной является система, скажем, восприятия светового луча и преобразования его в энергию нервного импульса.
Нам сейчас важно понять положение, что внешний мир непрерывно воздействует на организм в зависимости от его поведения и изменяющихся отношений к различным факторам и явлениям. Все это ставит перед нами важную задачу классификации афферентных воздействий на центральную нервную систему, возникающих в разные моменты деятельности организма. Причем речь идет не о классификации по качеству самой рецепции, а по ее месту в процессе образования функциональных систем организма, т.е. по ее месту в циклической архитектуре приспособительных актов организма.
Такая классификация должна упорядочить наши оценки разнообразных воздействий на организм и дать возможность оценить место каждой афферентации в циклических системах, обеспечивающих постоянство функционирования. Мы можем в настоящее время выделить следующие формы афферентных воздействий, которые систематизированы не по качеству воздействующей энергии, а по их значению для формирования целостных поведенческих актов организма.
1. Обстановочная афферентация.
2. Установочная афферентация.
3. Пусковая афферентация.
4. Обратная афферентация:
а) направляющая движение;
б) результативная, включающая в себя поэтапную и санкционирующую афферентации.
Ниже мы и остановимся на физиологической оценке каждого из этих видов.
Обстановочная афферентация. Под ней в физиологии подразумевается совокупность всех тех внешних факторов и идущих от них воздействий, которые для животного или человека являются при данных условиях относительно постоянными и всегда составляют в высшей степени сложный комплекс различных воздействий.