Опыт с собакой.  Исследования Ивана Павлова

текст: Светлана Морозова

Собаки Павлова

Во дворе дома 12 по улице Академика Павлова стоит известный всем жителям Санкт-Петербурга памятник собаке – верному другу человека и безымянной жертве науки. Он был установлен на территории Института экспериментальной медицины (ныне Санкт-Пе-тербургский Государственный Медицинский Университет) по инициативе Ивана Петровича Павлова, лично разработавшего проект.

Первые опыты над собаками Иван Павлов провел еще студентом Санкт-Петер-бургского университета. Его исследования физиологии кровообращения были отмечены золотой медалью. Но может быть, куда важнее то, что блестящие хирургические навыки Ивана Петровича в дальнейшем не раз сохраняли жизнь подопытным животным.

Большинство экспериментов, принесших русскому ученому мировую известность, были проведены в физиологической лаборатории Института экспериментальной медицины. Заведовать ею Павлов начал в 1891 году. Лаборатория рас-полагалась в деревянном здании на Аптекарском острове. Одна комната использовалась как операционная, во второй проводили опыты, в третьей содержали собак.

Павлов всегда старался улучшить не только оснащение лабораторий, но и условия содержания животных. В 1892 году на деньги, пожертвованные институту Альфредом Нобелем (за успешную борьбу со вспышкой холеры), построили двухэтажное здание лаборатории с операционной и клиникой для выхаживания собак. По воспоминаниям современника, лаборатория выглядела скромно: «асфальтовый пол, потертая, истрепанная обстановка, аппаратура, по большей части кус-тарная, собственного производства. Ничто не указывало на то, что ты находишься в том месте, где происходит жизнь и работа известного ученого, признанного всем миром».

Наверное, следует уточнить: научным миром. На рубеже XIX–XX веков идея опытов над животными и пользы этого для человека была совсем не очевидна широкой пуб-лике. Но люди, понимавшие значение науки были, и в 1910 году на деньги Леденцовского общест-ва, созданного для поддержки исследований русских ученых, построили очередную лабораторию. Здание окрестили «Башней молчания»: его стены были сделаны из звукопоглощающих материалов, а воздействия экспериментатора на подопытное животное осуществлялось посредством воздушных или электрических проводов. Наверное, на обывательский взгляд это выглядело странно – настоящее царство собак, по большей части овчарок.

Так или иначе, достижения науки постепенно проникали в массы. С 1898 года в Институте экспериментальной медицины работала «фабрика желудочного сока». Этот препарат пользовался спросом в аптеках Санкт-Петербурга, его широко использовали при лечении болезней пищеварительной системы. Постепенно средство завоевало российский рынок: в 1914 году выпускали уже более 15 000 флаконов, часть экспортировали за рубеж.

В 1904 году за опыты в области физиологии пищеварения И.П. Пав-лов получил Но-бе-левскую премию. Но в начале 1900-х годов тематика исследований резко изменилась – ученый стал нтересоваться условными рефлексами. Начало этому положил многократно описанный случай: однажды Иван Петрович заметил, что у собак начинает течь слюна, едва они заслышат шаги разносящего корм служителя, даже если время кормления еще не наступило.

Где было сделано это наблюдение? Может быть, во флигеле для содержания собак, построенном при лаборатории физиологии Военно-медицинской академии? В 1896 году Павлов получил место профессора в академии. Бюджет лаборатории был невелик, и Иван Петрович из собственных средств выплачивал жалованье служителям, приобретал новых собак и еду для подопытных животных.

Это был передовой край биологической науки, и многие вопросы приходилось решать впервые. Например, содержание животных. В 1899 году собаки лаборатории Военно-медицинской академии вдруг стали погибать. Виной было чрезмерное увлечение одного сотрудника борьбой с микробами. В том, что собаки стали умирать значительно чаще, Павлов долгое время винил работников, считая, что они пренебрегают стерильностью во время операций. Но вскрытие погибшего пса показало следы отравления ртутью. Позже выяснилось, что старательный сотрудник, борясь с инфекциями, обливал стены и пол в клетках раствором хлорида ртути. Собаки облизывали стены, и сулема попадала в их организм, отравляя его.

В 1904 году началось строительство нового здания Физиологического института Военно-медицинской академии. Институтская лаборатория стала одной из лучших в Европе. Часть помещений, операционные, перевязочная и клиника для оперированных животных находились в бельэтаже. На втором этаже – лаборатории, аудитории, кабинет профессора. Во дворе построили виварий, где содержали собак.

В 1907 году Павлов был избран академиком Российской академии наук. Основным направлением его исследований оставались условные рефлексы, а затем высшая нервная деятельность животных. Позже на базе руководимой Иваном Петровичем лабора-тории был основан Институт физиологии АН СССР. В 1920-е годы к нему добавилась биологическая станция в Колтушах (ныне Павлово, пригород Санкт-Петербурга), где Павлов и его сотрудники проводили многочисленные опыты над собаками и обезьянами.

События истории затрагивают не только людей. После 1917 года финансирование всех научных исследований резко сократилось. Не было денег на корм для животных, и во время голода 1920–1921 годов в павловских лабораториях почти не осталось собак. Это было время, когда сам академик Павлов и его сотрудники на лужайках Института экспериментальной медицины выращивали картошку.

Побывавший в 1920 году в Петрограде отец научной фантастики ХХ века Герберт Уэллс вспоминал: «Я видел… лауреата Нобелевской премии Павлова… У них нет новой аппаратуры, не хватает писчей бумаги, лаборатории не отапливаются. Удивительно, что они вообще что-то делают. И все же они успешно работают; Павлов проводит поразительные по своему размаху и виртуозности исследования высшей нервной деятельности животных...». Уэллс понимал в предмете – он сам был автором учебников по биологии.

Работу Павлова осложняли не только крутые повороты российской истории. 23 сентября 1924 года в Ленинграде случилось сильное наводнение. Когда сотрудники Павлова проникли в виварии и лаборатории, где содержалось около 100 собак, клетки были на 2/3 затоплены. Вытаскивая животных, их с головой окунали в воду. Перепуганные псы сопротивлялись... К счастью, почти всех собак тогда удалось спасти.

Собаки – очень специфический «материал» для опытов. Между исследователем и подопытным псом неизбежно возникают особенные отношения, которые нельзя свести к отношениям объекта и субъекта холодного эксперимента. Павлов лучше других знал, что после операции на головном мозге собака проживет 2–3 месяца, в лучшем случае не более 1,5–2 лет. И все же Иван Петрович переживал, если пес долго восстанавливался после операции, температурил... Зачем делать это, если животное все равно умрет?

«Когда я приступаю к опыту, – писал Павлов, – связанному в конце с гибелью животного, я испытываю тяжелое чувство сожаления, что прерываю ликующую жизнь, что являюсь палачом живого существа. Когда я режу и разрушаю живое животное, я глушу в себе едкий упрек, что грубою невежественною рукой ломаю невыразимо художественный механизм. Но это переношу в интересах истины и пользы людям».

Сотрудники Павлова вспоминали, что Иван Петрович, в жизни не отличавшийся легким характером, относился к животным неизменно тепло и ласково. И собаки отвечали ему взаимностью. Непросто это себе представить, но, бывало, что они сами ложились на операционный стол. Одного пса ученый выдрессировал так, что тот без всякой анестезии неподвижно лежал во время операции.

Павлов старался все контролировать лично – присутствовал при опытах, часами сидел и наблюдал за прооперированным псом. Часто академик снимал и ставил в станок собак.

Кстати, собака получала кличку лишь после того, как Павлов, проведя опыты, понимал особенности ее поведения. Ученый доказал, что среди собак тоже встречаются обладатели различных темпераментов – холерики, меланхолики, флегматики и сангвиники.

В станках и на операционных столах лабораторий побывали тысячи собак. Сотни их прошли через руки самого ученого. И во время каждого эксперимента Иван Петрович делал все возможное, чтобы облегчить участь животного.

Любовь Павлова к собакам стала широко известна. Жена ученого С.В. Карчевская вспоминала об их поездке в Кембридж: «Когда мы стали выходить из зала, на хорах поднялся шум, и мы услышали возгласы: «Павлов, Павлов!» На веревочке с хор спустилась игрушечная собачка с привязанными к животу фистульными трубками совершенно так, как это делал Иван Петрович при своих операциях. Он взял в руки собачку и с недоумением стал ее рассматривать. Тогда раздался дружный хохот и гром аплодисментов».

До сих пор не утихают споры о том, был ли Иван Петрович Павлов великим ученым своего времени, или ему доставляло истинное удовольствие видеть мучения своих «подопечных». Давайте попробуем откинуть эмоции и взглянуть на все беспристрастно.

Суть опытов

И. П. Павлов в своей лаборатории, расположенной недалеко от Санкт-Петербурга, в Колтушах, ставил эксперименты, изучая Свои исследования ученый проводил на собаках. Все работы велись в своеобразной «Башне молчания» - специальной изолированной звуконепроницаемой камере, в которой не существовало никаких внешних раздражителей, способных повлиять на чистоту эксперимента. Ученый при этом наблюдал за животным через систему специальных стекол, через которые он сам оставался невидимым для собаки. Пес также был зафиксирован на специальном станке, который ограничивал его движения.

Основное внимание в опытах Павлов уделял тому, как реагируют слюнные железы собаки на различные внешние раздражители. Для этого животному проводили операцию, выводя протоку слюнной железы наружу, чтобы вовремя зафиксировать наличие слюноотделения, его начало, обильность и качество слюны. Затем Павлов старался вызвать у животного условную реакцию на ранее нейтральный раздражитель - звуковой, световой. Кроме этого, наружу выводились и концы пищевода, чтобы проследить за выработкой у собаки желудочного сока.

Классическим опытом Павлова на собаках считают тот, когда животному после ударов метронома сразу же давали корм. После нескольких таких попыток у собаки стала выделяться слюна на звуки метронома. Опыт Павлова с лампочкой действовал по этому же принципу, но вместо метронома использовалась обычная лампа, после включения которой собака получала пищу. Так ранее посторонний для животного источник стал тем внешним раздражителем, который начал вызывать у него условный рефлекс. К сожалению, не все раздражители были настолько безобидными. В своих опытах Павлов использовал электрический ток, различные наказания.

Практическое применение

Одним из интереснейших примеров применения опытов Павлова является выработка условных рефлексов у койотов ко вкусу баранины. Для возникновения этого рефлекса койотам подбрасывали отравленное мясо баранов. Удивительно, но после первого же раза они перестали охотиться на овец, связав мясо с возникающим у них после его приема недомоганием. Многие фермеры сразу же взяли это на вооружение.

Роль экспериментов

Теория о возникновении условных рефлексов, сделанная более ста лет назад, и по сей день остается одной из основополагающих в истории психологии. Даже современные психологи руководствуются результатами опытов Павлова при лечении некоторых психических расстройств, а также формируя поведенческие реакции.

Собаки Павлова

Многие операции, которые проводил ученый, заканчивались для животного плачевно. Как говорил сам Павлов, когда он режет и разрушает живое животное, он глушит в себе едкий упрек, что ломает художественный механизм. Но делает это только в интересах истины и ради пользы людям. Проводя свои опыты, Павлов все хирургические вмешательства делал только под наркозом, чтобы не причинять животному дополнительных страданий. Об отношении ученого к своим подопечным говорит и установленный им в Санкт-Петербурге памятник собаке.

Сейчас собака Павлова - это не просто бессловесное подопытное животное. Это настоящий мученик, терпеливый герой, который пострадал ради помощи науке и всему человеку. О ней снято множество фильмов, написано большое количество книг, воздвигнуты памятники. Несмотря на его гибель, память об этом животном до сих пор жива. Сама фамилия Павлова у любого из нас сразу ассоциируется с собакой, так что можно смело сказать, что это тот редкий случай, когда воспоминания о подопытном животном пережили воспоминание о самом великом ученом.

Заключение

Так был ли Павлов великим ученым? На этот вопрос однозначно можно ответить только положительно. Но вот оправданы ли были его методы? Тут нет однозначного ответа.

Бесспорно, его вклад в психологию является неоценимым, но, к сожалению, иногда приходится ради науки жертвовать какими-то этическими нормами. Не будем забывать, что все выжившие животные находились у ученого на пожизненном пенсионе. Хотелось бы думать, что не только ради дальнейших наблюдений.

Экспериментальная работа по изучению механизмов образования условных рефлексов проводилась в лаборатории И.П. Павлова в Колтушах, вблизи Санкт-Петербурга. Для того чтобы избавиться от влияния многочисленных случайных раздражителей, мешающих выработке условного рефлекса, работу с собаками проводили в изолированных звуконепроницаемых камерах, в так называемой «Башне молчания». Экспериментатор находился вне камеры и наблюдал за собакой через небольшое отверстие со специальной системой стекол, не дающей возможности животному видеть экспериментатора. Кроме того, собаку фиксировали в специальном станке, ограничивающем возможность ее лишних движений.

До начала работы собаке делали операцию, при которой один из протоков слюнных желез выводился на щеку. После этой операции часть слюны попадала не в полость рта, а через фистулу выводилась наружу, что позволяло фиксировать начало слюноотделения, количество и качество выделившейся слюны. В камере находился ряд приборов, при помощи которых можно было подавать собаке различные сигналы: звуковые (звонки, удары метронома, треск трещотки и т.д.), световые (вспышки лампочки, проекция разных фигур на экране и т.д.). На кожу собаки могли при помощи специальных аппаратов подаваться прикосновения разной частоты, различные температурные раздражения и т.д. Автоматически собаке подавалась кормушка с подкормкой, обычно в виде мясо-сухарного порошка.

Классический «павловский» эксперимент по выработке условных рефлексов проводился следующим образом. Собаке, находящейся в камере и в станке, автоматически подавалась пища (безусловный раздражитель), затем появлению пищи начинал предшествовать «условный раздражитель», или «условный сигнал», в виде звонка, вспышки лампочки или звука метронома. Реакция собаки на безусловный раздражитель в виде пищи сопровождается безусловно-рефлекторным отделением слюны. Предъявление безусловного стимула вслед за условным в процессе эксперимента, называется «подкреплением». Если при выработке условного рефлекса применяется подкрепление, соответствующее имеющейся у животного мотивации (например, пищевое подкрепление у голодного животного), то оно называется «положительным». Возможна выработка условного рефлекса и с применением «отрицательного подкрепления» (наказания), то есть такого воздействия, которого животное стремится избегать. В эксперименте в качестве отрицательного подкрепления чаще всего используют удары электрического тока, заставляющие животное перебегать в безопасное отделение камеры или вызывающие у него безусловно-рефлекторное отдергивание конечности. Примером отрицательного подкрепления может быть действие воздушной струи, направленной на роговицу глаза, вызывающей мигательный рефлекс.

Открытия Павлова. Павлову удалось показать, как возникает условный рефлекс в ответ на разнообразные сигналы и разные типы и условия подкрепления. Кроме того, он обнаружил, что в том случае, когда условный сигнал многократно предъявляется без подкрепления, происходит затухание рефлекса. При этом реакция ослабевает, часто становится нерегулярной, и в конце концов условный сигнал перестает действовать. Павлов показал также наличие поведенческих реакций, связанных с условно-рефлекторными реакциями. Например, после того, как была выработана условно-рефлекторная реакция слюноотделения на звук звонка определенной высоты, ее удавалось вызвать и звонком с другой высотой звука; в еще одном эксперименте слюноотделение вызывалось почесыванием не только определенного места на лапе, но и соседних участков. В каждом случае степень реакции на новый стимул зависела от того, насколько он был сходен с изначальным стимулом. Звонок, незначительно отличающийся по высоте, или почесывание места, близкого от первоначального, приводили к почти такому же слюноотделению, что и исходные сигналы; сильно отличающийся по высоте звонок или почесывание отдаленного участка вызывали отделение меньшего количества слюны. Как выяснилось, такой эффект, названный генерализацией, можно нейтрализовать, если подкреплять только изначальный сигнал, прекратив подкрепление остальных. В этом случае у животного развивается способность к различению: реакция в полной мере проявляется лишь на первоначальный условный сигнал, а на все другие бывает незначительной или вовсе отсутствует. Используя данную методику, Павлов получил возможность определять, каковы те минимальные изменения стимула, которые способна различить собака.

На основе своих опытов Павлов разработал несколько теорий работы коры головного мозга, в частности теорию возбуждения и торможения -- состояний коры, характеризующихся повышенной и пониженной активностью. Он предположил, что торможение, разливаясь по коре, является причиной такого феномена, как затухание условного рефлекса. Павлов считал, что сон -- это состояние, при котором торможение полностью захватывает кору головного мозга. Более поздние работы в области неврологии и психофизиологии показали, что работа коры намного сложнее, чем он предполагал.

Современные представления. Павлов применял термин «условный рефлекс» к любым индивидуально приобретенным типам поведения. Понятие о сигнальном раздражителе, однако, не объясняет все виды научения. Термин «условный рефлекс» используется теперь в более узком значении, применительно к ситуациям, аналогичным исходным экспериментам Павлова, например к работе вегетативной нервной системы, управляющей деятельностью желез и гладкой мускулатуры. Признается также, что условные рефлексы широко представлены в эмоциональном поведении. Хорошо изучены условные рефлексы человека, возникающие на основе мигательного рефлекса, слюноотделения, потоотделения, сужения и расширения зрачков, сокращения и расслабления гладких мышц стенок кровеносных сосудов. Тем не менее существует значительная область приобретенного поведения, формирующегося на основе иных механизмов. Так, оказалось, что в отличие от условного рефлекса, при котором появлению реакции на условный сигнал всегда предшествует его подкрепление, у животного может сформироваться реакция, которая в прошлом подкреплялась после ее проявления (этот механизм получил название оперантного обусловливания).