Важнейшие открытия в областях естествознания

Естествознание в XIX в. достигло больших успехов в области механики, химии, биологии, оно получило энергичное применение в технике. Мощное развитие получила теория. Произошло основание эмбриологии (К.М. Бэр, 1828), открытие клетки (М. Шлейден, Т. Шванн, 1838), закона сохранения энергии (Г. Гельмгольц, 1847). В 1859 г. Ч. Дарвин опубликовал книгу «О происхожде­нии видов», в которой изложил эволюционную теорию. Было дано научное объяснение происхождения чело­века (Т. Гексли, 1863, Ч. Дарвин, 1871). Общие вопросы объяснения жизни давала физико-химическая теория (Г. Гельмгольц, Э. Дюбуа-Реймон, К. Людвиг, Э. Брюкке), которая пришла на смену витализма. Клод Бернар открыл гомеостатические механизмы саморегуляции внутренней среды организма. Г. Мендель вывел зако­ны наследственности (1865). Эти и другие открытия оп­ределили решающее место естествознания в науке XIX в. Его мировоззренческий характер получил кон­центрированное отражение в заголовках книг того времени: Э. Геккель «Мировые загадки» (1899), Э. Дюбуа-Реймон «О границах естествознания» (1872), И.И. Меч­ников «Этюды о природе человека» (1903), В. Оствальд «Философия природы» и др. В то же время выдающиеся естествоиспытатели осознавали границы естествозна­ния, его научной методологии. Так, в речи «О границах естествознания» (1872) Э. Дюбуа-Реймон говорил о двух границах естествознания, через которые человеческий дух никогда не перешагнет. Это проблема сущности материи и силы – проблема субстанции и проблема сознания, т. е. вопрос о том, как из материальных ус­ловий и движений может быть объяснена наша духов­ная деятельность, почему субстанция, лежащая в ос­нове материи и силы, при определенных условиях чув­ствует, желает, мыслит.

В разных областях исследователи описывали пси­хологические факты. Физик Э. Мах в книгах «Анализ ощущений» (1886), «Познание и заблуждение. Очерки по психологии исследования» и др., химик В. Оствальд, профессор патологической анатомии, врач-невропато­лог К.Г. Ланге (Дания) и др. рассматривали психологи­ческие факты, которые не являлись предметом этих наук. Возникла объективная необходимость в выделе­нии психологических знаний из всех этих областей в самостоятельную область, т. е. возникла необходимость выделения психологии в самостоятельную науку.

Решающее влияние естествознания на этот про­цесс выразилось в трех направлениях. 1. Психология заимствовала из естествознания методы исследования, и прежде всего эксперимент. 2. Внутри естествозна­ния были накоплены собственно психологические факты и некоторые частные психологические теории. Это теория ощущений (И. Мюллер, Г. Гельмгольц), тео­рия цветового зрения (Г. Гельмгольц, Э. Геринг), резо­нансная теория слуха Г. Гельмгольца, теория восприя­тия (Г. Гельмгольц) и некоторые другие. В связи с раз­витием знаний о мозге были получены новые факты, проливающие свет на труднейшую проблему соотно­шения физического и психологического. 3. Эволюци­онные идеи Г. Спенсера и теория эволюции Ч. Дарви­на способствовали изменению понимания психики и задач психологии. Сформулированный Э. Геккелем био­генетический закон (1869) явился источником первых теорий развития психики в онтогенезе. Под влиянием эволюционных идей возникли три новые самостоятель­ные области исследования: зоопсихология, детская пси­хология, психология малокультурных народов (Дж. Леббок, Э. Тейлор, Л. Морган).

Рассмотрим важнейшие открытия в тех областях естествознания, которые имеют ближайшее отношение к психологии.

Замечательный английский анатом, физиолог, па­тофизиолог и врач Чарльз Белл (1774 — 1842) экспери­ментально установил (а точнее, подтвердил факт, изве­стный еще в Античности) различия между передними и задними корешками спинного мозга по функции: передние корешки содержат моторные нервы с двига­тельной функцией, задние – чувствительные (1807). Это открытие намечало анатомическую основу рефлек­торной дуги, каждая часть которой получила анатоми­ческое обоснование: проведение возбуждения по чув­ствительному нерву, затем его переработка в нервном центре и передача по эфферентному нерву к органу движения. Тем самым было установлено, что спинной мозг построен по принципу рефлекторной дуги. Откры­тие имело сильный резонанс. Параллельно оно было совершено французским физиологом Франсуа Мажанди (1822) и вошло в науку под двойным именем – «за­кон Белла – Мажанди». Белл показал регулирующую роль мышечного чувства в осуществлении движения. Он впервые выделил нервы, которые идут от мышцы в мозг и сигнализируют о характере мышечного сокра­щения. Так, Белл сформулировал идею нервного круга или, как он называл, «нервного кольца»: раздражение поступает в мозг, от мозга в мышцу, от мышцы опять в мозг. Идея нервного крута, сформулированная Беллом в 1826 г., не получила развития и была введена в оборот только в 30-е гг. XX в. в связи с развитием ки­бернетических исследований в виде понятий об обрат­ной связи.

Открытия Ч. Белла углубляли и расширяли представления о деятельности нервной системы и по­зволяли лучше понять нервный механизм поведения.

Одним из самых видных физиологов XIX в. был Иоганнес Мюллер (1801 – 1858), основатель новейшей физиологии. Среди его учеников Г. Гельмгольц, Э. Дюбуа-Реймон, К. Людвиг и др. Особенно большое значе­ние приобрело его «Руководство по физиологии чело­века» (1833 — 1840). В нем наряду с вопросами общей физиологии большое место занимают данные по физио­логии нервной системы. В этом учебнике получило развитие учение о рефлекторном акте и о рефлектор­ной природе работы спинного мозга.

Большое место в учебнике Мюллера занимает раз­дел о деятельности органов чувств, особенно зрения и слуха.

Мюллер выдвинул доктрину специфической энер­гии органов чувств, которая является одним из самых крупных обобщений XIX в. в этой области физиологии. Доктрина включает десять законов. В соответствии с первым законом мы имеем сознание не объекта, но наших нервов, нервы – это посредники между воспри­нимаемыми объектами и умом и таким образом они навязывают уму свои собственные характеристики. Второй закон доктрины Мюллера состоит в принципе специфично­сти. Имеется пять видов нервов и соответствующих органов чувств, и каждый из них имеет свое специфи­ческое качество или свою специфическую энергию, которую навязывает уму. Третий закон доктрины спе­цифичности опирается на эмпирическую очевидность первых двух: одна и та же причина вызывает в различ­ных органах чувств различные ощущения (зрительные, слуховые ощущения возникают и тогда, когда орган чувств раздражается необычным раздражителем, не­адекватным для данного органа чувств, например элек­трическим или механическим). Следовательно, и каче­ство ощущений зависит от природы нерва, на который воздействует причина. Таким образом, хотя причиной ощущений является материальное воздействие, ощуще­ние не воспроизводит его свойств. Внешнее воздей­ствие высвобождает нервную энергию, которая дрем­лет в органе чувств и только ждет толчка для этого возбуждения.

Теория Мюллера не является случайным явлением в развитии физиологических знаний. В физиологии, развивавшейся в русле механического материализма, к XIX в. накопились такие факты, которые свидетельство­вали о больших трудностях в объяснении специфики деятельности именно живого организма: работы орга­нов чувств, нервной системы, мышечной ткани и т. д.

В 1801 г. Томас Юнг выд­винул трехкомпонентную теорию цветового зрения: сетчатка имеет три типа рецепторов, которые отвечают на красный, зеленый или фиолетовый цвета, а белый цвет является результатом равномерного возбуждения всех трех рецепторов. Позже, в последней четверти XIX в. Э. Геринг сформулировал фотохимическую теорию цветового зрения. В глазу имеются три фоторецептора, в каждом – пара цветоощущающих веществ: бело-черное, крас­но-зеленое, желто-синее. Внутри каждой пары происходят проти­воположно направленные хими­ческие процессы ассимиляции – диссимиляции: диссимиляция ве­щества вызывает ощущение бело­го, красного, желтого; ассимиля­ция – черного, зеленого, синего.

Большой вклад в развитие физиологии органов чувств внес профессор анатомии и физиоло­гии лейпцигского университета Эрнст Генрих Вебер (1795 – 1878). Он работал главным образом над осязанием – «Об осязании» (1834). Вебер различал в кожных ощущениях три рода ощуще­ний: давления, или прикосновения, температурные, а также локализации. Для изучения последних он изоб­рел специальный прибор – эстезиометр, или циркуль Вебера, и с его помощью проводил эксперименталь­ные исследования осязания. Самые известные эксперименты Вебера относятся к различительной чувствительности, которые привели к выводу: для того чтобы произошла разница в ощущени­ях, новый раздражитель должен находиться в извест­ном отношении к исходному. Это отношение для каждо­го органа чувств есть величина постоянная. Она уста­навливалась опытным путем. Для звука это отношение составляет 1/10, для света – 1/100 и т. д. Этим обобще­нием Вебер подводил к мысли о возможности измерения в психологии. Оно было осуществлено Фехнером.

Выдающийся вклад в физиологию, а также в психо­логию восприятия и ощущения сделал Герман фон Гельмгольц (1821 – 1894). В 1850 г. в статье «Скорость распро­странения нервного возбуждения» он опубликовал ре­зультаты экспериментальных исследований, в которых показал, что скорость распространения возбуждения по нерву составляет примерно 120 м/сек. В 1849 г. другой великий физиолог, друг Гельмгольца, Дюбуа-Реймон, который исследовал электрические явления в мышце и нерве, показал, что нервный процесс – это не движе­ние животных духов, а не что иное, как электрическая волна. Этот вывод приближал к пониманию физиологи­ческого процесса возбуждения и вместе с исследовани­ями Гельмгольца о скорости нервного возбуждения способствовал материалистическому пониманию не­рвного процесса и психики. В 1851 г. Гельмгольц изоб­рел офтальмоскоп – прибор, с помощью которого мож­но было исследовать глазное дно. Из всех исследований, направленных на изучение зрения, рождается знаменитая работа «Физиологическая оптика» (1856 – 1866). Здесь представлены физика света, анатомия и физиология органа зрения, а также психологические феномены, которые сопровождают физиологические процессы зрения. Здесь же Гельмгольц сформулиро­вал теорию восприятия, теорию бессознательных умо­заключений. В 1863 г. выходит еще одна большая рабо­та Гельмгольца «Учение о слуховых ощущениях». Здесь даются физическая характеристика звука, анатомия и физиология органа слуха, резонансная теория слуха, описываются психологические феномены. Так, к 60-м годам XIX в. благодаря работам Вебера и Гельмгольца три органа чувств – осязание, зрение и слух – полу­чили капитальную разработку.

Важной частью исследований Гельмгольца явилась его теория восприятия. Теория бессознательных умозак­лючений Гельмгольца утверждает, что перцептивный образ не ограничивается тем, что идет от стимула в дан­ный момент: восприятие, которое выступает для челове­ка как непосредственное данное, является на самом деле продуктом опыта. Гельмгольц указывал на условность термина «бессознательное умозаключение»: оно – результат не созна­тельного рассуждения, а какой-то игры нервных процес­сов, неизвестной нам, но которую можно представить по аналогии с умозаключением. Выделяются следующие особенности бессознательных умозаключений. Во-пер­вых, они действуют принудительно, от них нельзя избавиться с помощью мышления. Они возникают бессозна­тельно и не управляются сознанием. Во-вторых, они формируются в опыте, путем многократного повторения, в-третьих, механизмом таких умозаключений являются, по-видимому, какие-то сенсомоторные связи между соб­ственно зрительными ощущениями и ощущениями от движений глаза в процессе восприятия.

В XIX в. развернулись исследования по анатомии и физиологии мозга. Они углубляли представления о ма­териальном субстрате психической деятельности. В пер­вой четверти XIX в. известный австрийский врач и ана­том Франц Йозеф Галль (1758 – 1828) выступил с иссле­дованиями по морфологии мозга. Он впервые отличил серое вещество, составляющее кору и подкорковые образования, от белого вещества, которое состоит из про­водящих волокон, связывающих отдельные участки коры между собой и кору с нижележащими отделами. Наи­большую известность, однако, получили не эти исследо­вания, а френология Галля. В области психологии она опиралась на теорию способностей, а мозг представлял­ся как совокупность органов этих способностей (их 27), каждая из которых связывалась с определенной груп­пой клеток в коре. Эти участки, разрастаясь, придают черепу выпуклую форму, по которой можно определить способности человека. Френология Галля как учение о связи строго локализованных способностей человека со строением черепа является ложным направлением, хотя в свое время эти идеи вызывали определенный инте­рес, в том числе в России.

Все последующие десятилетия работы по исследова­нию мозга были связаны с развитием идей локализаци­онизма. Материал поступал из двух источников. Во-пер­вых, из наблюдений за нарушениями поведения у боль­ных с локальными поражениями мозга: клинические наблюдения французского врача Буйо, показавшие, что потеря моторной функции речи связана с нарушениями в области передних отделов мозга (1825); открытие фран­цузским анатомом Полем Брока центра моторных обра­зов слов (1861); открытие немецким психиатром Карлом Вернике центра сенсорных образов слов и др. Вторым ис­точником, на базе которого складывались локализационистские представления о мозге, были анатомические и физиологические исследования мозга (опыты с непосред­ственным раздражением коры, с разрушением опреде­ленных областей мозга и т. п.). Открытие двигательных центров в коре немецким невропатологом Густавом Тео­дором Фритчем и швейцарским психиатром Фердинан­дом Гитцигом (1870) методом раздражения роландовой бо­розды коры электрическим током и исследования киев­ского анатома В.А. Беца по морфологическому описанию коры, открытие связи затылочной коры мозга с функцией зрения, височной – с функцией слуха и др. (Герман Мунк), передних областей мозга – со вниманием и интеллектуальными фун­кциями (Гитциг и Ферьер), полученные методом экстир­пации отдельных участков коры мозга, подкрепляли вы­вод о неоднородности морфологической структуры и моз­га: мозг имеет высоко дифференцированное строение. Однако представления о прямой связи функции с каким-то узким участком мозга были слишком грубыми, проти­воречащими фактам.

По Джексону, психическая функция представлена в мозгу по уровневому типу: например, по отношению к двигательной активности низший уровень – это спин­ной мозг и варолиев мост, средний уровень – моторная область коры, высший уровень – префронтальная об­ласть. Нарушения на том или ином уровне приводят к выпадению той или другой стороны функции. В процес­се эволюции происходит развитие и интеграция различ­ных уровней головного мозга – формирование системы связей, которые обусловливают сложное поведение че­ловека – мышление, символическое действие. Распад этой интегративной деятельности приводит к нарушению психики. Новое и весьма прогрессивное направление, начатое Джексоном по проблеме локализации психичес­ких функций, получило настоящее развитие позже, уже в XX в., особенно в нейропсихологии, в теории систем­ной динамической локализации высших психических функций человека А.Р. Лурия.

Таковы главные направления в развитии учений по физиологии мозга в XIX в. Локализационистский и антилокализационистский подходы сосуществовали, потому что каждый из них опирался на какие-то факты, которые, однако, понимались односторонне, а сложность пробле­мы локализации психических функций в мозгу не позво­ляла принять тот или другой подход как единственный.