Живі авторегулятори

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.

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.