Живі авторегулятори

Мізки

У 19-му столітті французький фізіолог Флуран якось розкрив черепну коробку голуба і акуратно вирізав центральну, головну частину нервової системи, яку називають великими півкулями. Голуб одужав і продовжував жити. Але як був він тепер не схожий на ту рухому цікаву птицю, яким знали його в лабораторії. Він їв, але тільки тоді, коли натикався на годівницю, і міг не помітити її, пройшовши зовсім близько. Він не був сліпий або глухий, але ніби не відрізняв оточуючих його предметів один від одного. І навіть пташенята, що горланили не зупиняли на собі його уваги. Він не боявся тепер кішки і не захищався від неї.

Багато разів повторювали потім фізіологи цей експеримент. І щоразу птахи і собаки переставали впізнавати своїх господарів і могли померти з голоду, сидячи поруч з годівницею, хоча зовні все було начебто благополучно: тварини могли рухатися, їсти, пити. Могли, але немов не здогадувалися про свої можливості. Дивовижна річ: поведінка тварини нагадувало дію свого роду автомата.

Знімаючи далі шар за шаром речовину головного мозку, вчені переконувалися, що дії тварин стають все більш автоматичними. Найпростіші несвідомі дії робилися тваринами, коли у них видаляли весь головний мозок, залишаючи тільки спинний мозок. Організм міг відповідати тепер тільки на найпростішу зміну зовнішнього середовища, зрівнявшись в цьому з такими примітивними істотами, наприклад, як комахи. Метелик летить на світло або ховається від нього, не роздумуючи. Ця здатність виробилася ще у його далеких предків, і багато поколінь метеликів підпорядковуються тепер цій переданій їм у спадщину якості.

Все відбувається абсолютно автоматично. Світло потрапляє в око, дратує чутливі нервові закінчення, нерв збуджується, і по нервах збудження передається в центральний нервовий вузол, звідти приходить наказ м’язам крил або лапок – рухатись вперед, назад або убік. Це інстинкт або безумовний рефлекс – автоматична дія нервової системи у відповідь на подразнення ззовні.

Не відразу зметикували, що і нас, людей, природа наділила такою програмою дій. Вона заклала її в нашу нервову систему. І коли ми протягуємо руку, щоб взяти зі столу олівець, або йдемо по вулиці – за нас всі необхідні розпорядження віддає нервова система, не обтяжуючи нас роздумами, як підняти ногу, коли зігнути руку, наскільки повернути голову.

Такого роду рухи здійснюються нашим організмом хоча й усвідомлено, але, по суті, абсолютно автоматично. Справді, спробуйте пояснити, що ви робите, коли берете той же олівець. Приводите в рух певні м’язи? Добре, але які, в якій послідовності?

Ніхто, за винятком фахівців-анатомів, не знає, які це м’язи. А якщо і спробувати зробити це свідомо, навряд чи вийде краще. Тут, мабуть, до речі згадати стару притчу про те, як сороконіжку попросили пояснити, як вона управляється зі своїми численними ногами. І бідна сороконіжка, яка щойно спритно переставляла одну ногу за одною, при спробі свідомо рухати ними заплуталась і впала.

сороконіжка

Так вчені дійшли висновку, що автоматичні рефлекторні дії організму здійснюються завдяки своєрідному живому авторегулюючому пристрою. Кібернетика остаточно підтвердила цю думку. Здійснити самоврядування технічними засобами можливо тільки, якщо з’єднати виконавчий механізм з керуючим пристроєм зворотним зв’язком в замкнене коло. А в організмі управління влаштоване саме за допомогою таких «кілець».

Наочним доказом цього служать перші ланцюжки, створені штучно, – свого роду електронні моделі рефлекторного кільця. Це добре відомі зараз «черепахи». Для того щоб створити їх, вченим не довелося придумувати якусь нову формулу – формулу рефлексу. Вони скористалися вже готовими рівняннями, за якими інженери розраховують будь-який автоматичний регулятор. До речі сказати, описати динаміку живих істот з позицій технічної механіки пробував ще 100 років тому російський дослідник Я. І. Година.

Мабуть, зворотний зв’язок використовується в живих організмах відтоді, як виникло саме життя. Адже без цього було б неможливо пояснити, як змогли б найпростіші одноклітинні організми відрізнити поживні речовини, до яких вони тут же кидаються, від шкідливих, що руйнують, зустрічі з якими прагнуть уникнути. Виходить, що примітивний зворотній зв’язок повинен існувати навіть у найпростіших організмів, що не мають ніякої нервової системи і складаються лише з грудочки протоплазми, укладеної в чохол.

На одному з міжнародних кібернетичних конгресів дійсно демонструвався зворотній зв’язок у амеби, яка починала відсуватися, тікати, як тільки «виявляла» поруч з собою отруйну речовину.

У нашому організмі не один, а безліч різних регуляторів. Насамперед, автоматично регулюються процеси, що здійснюються в легенях, нирках, шлунку. Здійснює це авторегулювання спеціальна нервова мережа, діюча автономно, самостійно, незалежно від свідомості. Керуючі центри її розташовані з боків спинного мозку і з’єднані нервами – проводами з усіма внутрішніми органами. За допомогою цього механізму організм як би зберігає внутрішню рівновагу, що безперервно порушується змінними зовнішніми умовами.

Зараз створені моделі окремих внутрішніх органів – штучна нирка і навіть серце, що заміняє на час операції живе. Такі ж автоматичні механізми керують і рухами наших очей. Припустимо, ви увійшли в темну кімнату, куди падає слабке світло з незавішеного вікна. Негайно ваші очі самі собою повертаються в бік світлої плями, кришталик розтягується і фокусує зображення на чутливому шарі очного дна, зіниці скорочуються, пристосовуючись до яскравості світла. «Фотокамера» готова до зйомки. Це теж діє вже знайомий нам безумовний, вроджений рефлекс.

Автор: В. Мошкович.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *