Николай Евгеньевич Введенский (1852-1922) — преемник И.М.Сеченова по кафедре физиологии Петербургского университета — внес значительный клад в развитие физиологии возбудимых тканей и нервной системы в целом. В1887 г. он защитил докторскую диссертацию "О соотношении между раздражением возбуждением при тетанусе". Используя телефонный аппарат, он впервые прослушал ритмическое возбуждение в нерве (1884) Изучая явление тетануса, показал способность мионеврального синапса трансформировать импульсы и на этой основе открыл явления оптимума и пессимума (Wedenskyin-hibitor) раздражения (1886). Введенский ввел понятие лабильности и создал учение о парабиозе, которое изложено в его монографии "Возбуждение, торможение и наркоз" (1901). Дальнейшее развитие физиологии возбудимых тканей связано с работами А.А.Ухтомского, Б.Ф. Вериго, В.Ю.Чаговца, Д.Н.Насонова и других ученых. Аналитический характер физиологической науки во второй половине XIX в. к разделению явлений, протекающих в живом организме, на две категории 1) "внутренние", вегетативные процессы (обмен веществ, дыхание, кровообращение и т. п.) и 2) "животные" (анимальные), определяющие поведение животных, которое физиология того времени еще не могла объяснить. Это вело либо к вульгарному материализму (Ф.К. Брюхнер, Я.Молешотт, К.Фогт), либо к агностицизму, т. е. утверждению о непознаваемости поведения и сознания (Э.Дюбуа-Реймон и другие).
Для того чтобы вывести физиологию из тупика аналитического метода, был необходим принципиально новый подход к познанию деятельности живых организмов. Впервые его элементы формируются в работах И.М.Сеченова, который первым сумел применить эволюционный метод к изучению психических функций. Переломный момент связан с деятельностью Ивана Петровича Павлова (1849-1936)— создателя учения о высшей нервной деятельности, основателя крупнейшей физиологической школы современности, новатора методов исследования в физиологии.
В 1879 г. И.П.Павлов окончил Медико-хирургическую академию и был приглашен С.П.Боткиным в физиологическую лабораторию при его клинике, где руководил фармакологическими и физиологическими исследованиями. В лаборатории С.П.Боткина И.П.Павлов выполнил свою докторскую диссертацию "Центробежные нервы сердца" (1883), а затем начал исследования по физиологии пищеварения. В течении двух лет (1884-1886) он работал в лабораториях Р.Гейденгайна и К.Людвига в Германии, после чего снова вернулся в лабораторию Боткина.
В 1890 г. И.П.Павлов был избран профессором фармакологии (а в 1895 г. — профессором физиологии) Военно-медицинской академии (где работал до 1925 г.) и почти одновременно— заведующим физиологическим отделом в Институте экспериментальной медицины в Петербурге. Исследования Павлова в области физиологии сердечно-сосудистой и пищеварительной систем и высших отделов центральной нервной системы являются классическими. В 1897 г. вышли в свет его "Лекции о работе главных пищеварительных желез", явившиеся обобщением научных исследований в области пищеварения — практически заново созданного им раздела физиологии. Несмотря на языковый барьер, работы И.П.Павлова и его сотрудников по Институту экспериментальной медицины стали известны во всем мире. В Каролинском институте (Швеция), который с 1901 г. получил право присуждения Нобелевских премий по физиологии и медицине, имя И.П.Павлова часто называлось в списках кандидатов в лауреаты. Однако вызывало вопрос одно обстоятельство: сам И.П.Павлов редко фигурировал в качестве соавтора в работах своих сотрудников, и Каролинский институт направил в Петербург своего представителя профессора Карла Тигерштеда для того, чтобы выяснить, кто же возглавляет столь плодотворную научную деятельность этого коллектива. В результате в 1904 г.' И.П.Павлов был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине "в знак признания его работ по физиологии пищеварения, которые позволили изменить и расширить наши знания в этой области".
Исходя из тезиса "для естествоиспытателя — все в методе", И.П.Павлов ввел в практику физиологических исследований метод хронического эксперимента, благодаря которому стало возможным изучение целостного, практически здорового животного.
Опыты на "хронически оперированных" животных проводились физиологами и до Павлова. Однако они не были полноценными либо по замыслу, либо по методике выполнения. Так, метод изолированного "малого желудочка", предложенный Р.Гейденгайном (Heidenhain, RudolfPeterHeinrich, 1834-1897), лишал изолированный участок иннервации. Метод хронического эксперимента, разработанный И.П.Павловым, позволил ему экспериментально обосновать принцип нервизма — идею о решающей роли нервной системы в регуляции функционального состояния и деятельности всех органов и систем организма.
Методологической основой его концепции явились три основных принципа: единство структуры и функции, детерминизм, анализ и синтез. Изучая поведение животных, И.П.Павлов выявил рефлексы нового типа, которые формируются и закрепляются при определенных условиях окружающей среды. Павлов назвал их условными, в отличие от уже известных прирожденных рефлексов, которые имеются от рождения у всех животных данного вида (их Павлов назвал безусловными). Было показано также, что условные рефлексы вырабатываются в коре больших полушарий головного мозга, что сделало возможным экспериментальное изучение деятельности 'коры больших полушарий в норме и патологии. Результатом этих исследований явилось создание учения о высшей нервной деятельности — одного из величайших достижений естествознания XX в.
Деятельность И.П.Павлова и созданной им научной школы составила эпоху в развитии физиологии.
Философия патологии
Общая теория саморегулирующихся систем возникла сравнительно недавно и в настоящее время еще находится в начальной стадии развития. Однако отдельные стороны этой теории уже имеют достаточно обширную и глубокую теоретическую базу. Значительное место в создании теории саморегулирующих систем принадлежит биологии, физиологии и патологии.
В биологии, физиологии и патологии процесс, который ныне назван управлением с обратной связью, был осознан как процесс саморегуляции (ауторегуляции) задолго до возникновения кибернетики как науки. Свойство организма поддерживать на определенном уровне основные жизненные константы, было отмечено уже давно. Когда К. Бернар (1878) писал, что «все жизненные процессы имеют только одну цель: поддержание постоянства условий жизни во внутренней среде», то он имел в виду именно это. В сентябре 1889 г. И. М. Сеченов указывал на то, что живой организм представляет собой «своеобразно устроенную машину, все работы которой направлены, в конце концов, к тому, чтобы поддерживать индивидуальную жизнь, т. е. сохранять, наперекор разрушающим влияниям, анатомическую и физиологическую целость тела в течение более или менее долгого времени». В работе «Физиология нервных центров» он развивает эту мысль: «В животном, как самодействующей машине, регуляторы, очевидно, могут быть только автоматическими, т. е. приводятся и действие измененными условиями в состоянии или ходе машины, и развивать деятельности, которыми эти неправильности устраняются... В отношении мышц и многих желез как рабочих органов нервная система представляет собрание разнообразных. регуляторов их деятельности; притом действие регуляторов должно быть согласовано с интересами организма, в смысле обеспечения анатомической и физиологической сохранности тела... Устройство регуляторов должно отвечать следующим основным условиям: снаряд должен быть чувствителен ко всяким нарушениям правильности в состоянии или ходе машины и направлять деятельность рабочих органов к устранению вытекающих отсюда неудобств для организма. Нервные регуляторы так и устроены.
Патологический процесс — сложная динамическая саморегулирующаяся система, процесс «аварийного регулирования в живом организме». Поэтому необходимо рассмотреть и сравнить с точки зрения единства и качественного различия физиологическую и патологическую саморегуляцию, или «нормальные программы человека (физиология)» и «программы болезни (патология)».
По определению В. Д. Моисеева, всякая сложная динамическая система характеризуется способностью изменять свое общее состояние (под влиянием внешних и внутренних факторов) и тем самым обеспечивать выполнение свойственной ей функции. Он формулирует основной закон саморегулирующейся системы: «Каждая самоуправляющаяся система, независимо от ее принципа действия, конструкции и материального субстрата, при своем функционировании способна одинаково активно реагировать на внешние воздействия, т. е. одинаково с количественной стороны принимать, накапливать и перерабатывать поступающую к ней информацию и путем автоматического целенаправленного изменения состояния соответствующим образом организованных составных элементов обеспечивать свое существование или выполнение свойственных ей функций». По А. Я. Лернеру, динамическая система характеризуется переходом из одного состояния в другое, причем этот переход совершается не мгновенно, а через переходные состояния; поэтому основными режимами динамических систем являются: равновесный, переходный и периодический. На аналогичные черты динамических саморегулирующихся систем указывают и другие авторы. Многие авторы подчеркивают, что сложно динамические системы с их саморегуляцией подчиняются особым закономерностям. По мнению П. К. Анохина, «саморегуляция как всеобщий закон деятельности организма должна стать предметом самостоятельного исследования». X. Дрипель пишет: «Циклические замкнутые цепи действий подчиняются особым динамическим закономерностям, которые можно причинно вывести из свойств составных элементов, но не следует сводить только к этим свойствам. Цикл регулирования есть новое функциональное образование с новыми свойствами, которые являются чем-то большим, чем сумма свойств первичных элементов. Замкнутость действия обусловливает наличие колебаний, которые могут иметь периодический или апериодический характер в зависимости от параметров системы и прежде всего от ее устойчивости. Для математической обработки таких процессов техника регулирования предоставляет в наше распоряжение законченную теорию, аппарат представлений и понятий которой можно постичь и научиться использовать, затратив сравнительно небольшие математические усилия». Представляется, что ранее нами сформулированный закон реактивности живых систем и может объяснить основную сущность динамической саморегуляции, закон реактивности ограничивает процессы самодвижения биологической системы определенными рамками, пределами, в которых реакции на внешние и внутренние раздражения (воздействия) направлены на самосохранение анатомофизиологической природы живого и механизмом которых является прямая и обратная связь.