Философский смысл этих, казалось бы, на первый взгляд, чисто экспериментальных исследований функциональных систем состоит в том, что многие проблемы, стоявшие как перед фитологией, так и перед философией, оказались разрешенными на материалистической основе. Так, например, понятие целесообразности, являвшееся много лет одиозным, поскольку оно всегда несло в себе привкус “надорганических целей”, в настоящее время легко может быть понято и расшифровано до тончайших нейрофизиологических процессов нервной системы. Точно так же можно сказать и относительно понятий “предвидение”, “интуиция” и других, которые долгое время были форменным жупелом для рационалистически настроенных исследователей.
К сожалению, еще и по сию пору традиция отдавать “цели” первое место в формировании поведенческого акта иногда имеет место даже в серьезных математических и физических работах.
Так, например, при анализе “больших систем”, которые в настоящее время начинают занимать внимание и биологов, и жономистов, и электроников, рассуждения всегда начинаются с постановки “цели” или “задачи” данной системы. С философской точки зрения такая постановка вопроса исходит из молчаливой предпосылки, что все начинается с постановки цели работы. Между тем изучение функциональных систем чисто физиологическими методами неизбежно ставит вопрос о том, что такая цель не может сформироваться, как выражался И.П.Павлов, “ни оттуда, ни отсюда”. Ей неизбежно должна предшествовать обширная работа по перебору многочисленных информационных материалов, прежде чем будет принято решение о том, как надо получить наиболее подходящий именно к данной ситуации результат.
Так постепенно в нашей лаборатории сформулировано было понятие об “афферентном синтезе”. Афферентный синтез, как один из узловых механизмов функциональной системы, является абсолютно неизбежной стадией в развитии как сложных поведенческих актов животного, так и в формировании функций со значительно более простым результатом (например, поддержание постоянства кровяного давления, поддержание постоянного осмотического давления крови и т.д.).
Прежде всего перед нами встал вопрос о составе афферентного синтеза в смысле специфических процессов, участвующих в нем. Мы установили, что по крайней мере четыре составных механизма участвуют в афферентном синтезе, а их участие и взаимодействие обеспечиваются тремя нейродинамическими процессами, которые помогают осуществлению самого афферентного синтеза. Специфические афферентации, которые составляют афферентный синтез, являются следующими:
а) доминирующая на данный момент мотивация организма, или мотивационная афферентация;
б) обстановочная, или ситуационная, афферентация, которая определяет в нервной системе фон внешних и внутренних процессов, вмешивающихся в формулировку цели на данном этапе поведения;
в) пусковой стимул, или пусковая афферентация (под этим понимается обычно тот толчок, который приурочивает действие и получение результата к определенному моменту жизни организма);
г) память как источник постоянных процессов, включающихся в афферентный синтез и корригирующих задачу данного момента на основе прошлого опыта организма.
Наряду с этим имеются еще три нейродинамических процесса нервной системы, которые представляют собой непременно сопутствующие факторы, облегчающие сам афферентный синтез в
смысле наиболее успешных взаимодействий и ассоциаций между отдельными возбуждениями. Эти динамические процессы были подробно охарактеризованы в нашей лаборатории с точки зрения основных нейрофизиологических закономерностей.
Первым из них является процесс восходящей активации, который всегда сопровождает ориентировочно-исследовательскую реакцию и создает благоприятное соотношение общей возбудимости на синаптических образованиях коры мозга. Вторым динамическим процессом является процесс реверберации возбуждений между различными функционально связанными пунктами центральной нервной системы (и в особенности между корой и подкоркой). И, наконец, третий процесс, который, очевидно, также имеет реверберационный характер, — это центробежное повышение возбудимости или снижения порога периферических рецепторов, вовлеченных в активный подбор дополнительной информации из внешнего мира в момент афферентного синтеза.
Характерными физиологическими признаками афферентного синтеза являются два признака, делящие понятной необходимость этой стадии в формировании поведенческого акта.
Прежде всего надо отметить первый факт, что все компоненты афферентного синтеза должны обрабатываться абсолютно одновременно (симультанно), несмотря иногда на последовательность поступления их в ЦНС, и именно только в этом заключается успех окончательного принятия решения. Мы изучали нейрофизиологически эту симультанность всех процессов афферентного синтеза и нашли, что встреча всех видов афферентаций неизбежно должна произойти на одном и том же нейроне и только после этой взаимной “примерки” формируется как “принятие решения”, так и вся дальнейшая цепь механизмов функциональной системы.
Второй особенностью афферентного синтеза является то, что и нем так же, как и в других узловых механизмах, физиологическое и морфологическое, т.е. функция и структура, неотделимы друг от друга, а если опуститься до молекулярных процессов клетки, то они, по сути дела, являются реально едиными.
Исследования, являясь по своей сути аналитическими на молекулярном уровне, для нас выступают не только как аналитические, поскольку мы точно знаем положение этих деталей в системе и что афферентный синтез — это момент, когда обрабатывается вся информация и благодаря этой обработке формируется решение и цель действия.
Чтобы немного яснее представить афферентный синтез, приведу пример перехода улицы с очень интенсивным движением транспорта. В тот момент, когда вы стоите на краю тротуара и намереваетесь перейти улицу, вы оцениваете, сколько машин идет в одну сторону и сколько в другую, как быстро идут машины, и только после этого принимаете решение, под каким углом вам нужно переходить улицу. К этому прибавляется еще оценка ваших собственных возможностей, как человека, который чувствует себя или способным, или неспособным быстро перейти улицу. Пожилой человек будет ждать, пока движение машин совершенно прекратится; молодой человек, который быстро двигается и может быстро проскочить между машинами, принимает более оперативные решения. Но всегда только после синтеза всех этих факторов возникает момент принятия решения.
Следовательно, для функциональных систем этот афферентный синтез является в высшей степени важным и обусловливающим успех развития всех последующих стадий.
Вся эволюция мозга, и особенно эволюция рецепторных частей, т.е. органов чувств, отражала усложнение условий жизни, а следовательно — и усложнение принятия решения. Вопросы “когда”, “как”, “где” и “что делать” становились все сложнее и сложнее в процессе эволюции, с расширением сферы действия животных, и особенно сложными они стали тогда, когда появился человек.
Вернемся к примеру с переходом улицы человеком. Здесь имеются два этапа. Первый — это афферентный синтез внутренней и внешней информации, завершающийся принятием решения. Первый этап переходит в обработку программы действия — какие мышцы должны реализовать принятое решение, по какому направлению следует идти и т.д. Это уже второй этап. Дальше действие дает результаты, а результаты благодаря своим афферентным параметрам воздействуют обратно на аппараты афферентного синтеза. На этом этапе осуществляется контроль полученного результата, контроль по его параметрам: соответствует ли он тому решению, которое было принято на основе афферентного синтеза. Такой контроль обеспечивается весьма тонким аппаратом, который широко изучается сейчас у нас в лаборатории. Еще давние (1933 г.) эксперименты показали нам, что параметры результата предсказываются мозгом ранее [2].
Рассмотрим вопрос о “предсказании результатов”. Этот вопрос до последних лет, пожалуй, до открытия аппарата акцептора результата действия, не имел субстратного решения. Уже до принятия решения определенная группа клеток формирует на основе проделанного афферентного синтеза некоторую модель последовательности действий и будущих результатов еще не свершившегося действия. Эта модель в основном имеет афферентное содержание, включающее в себя основные афферентные параметры последовательности действий и будущего результата. Кроме того, как только программа действий начинает реализовываться, то по специальным нервным волокнам (коллатерали) команда дает от себя копию к тому же нервному аппарату предсказания результатов.
Таким образом, прежде чем совершится само действие, которое было решено афферентным синтезом, уже оказывается сформированным аппарат, мобилизующий прошлый опыт и точную копию той команды, которая пошла на периферию. Когда же действие совершено и когда получены результаты, тогда по афферентным путям афферентные параметры результатов в форме обратной афферентации приходят в тот же аппарат предсказания результатов.
Данный этап поведений заканчивается, если информация о результатах действия совпадает с предсказанными параметрами этих результатов в акцепторе действия.
Однако если информация оказывается не соответствующей тому, что извлечено из памяти, то немедленно возникает рассогласование и через возобновление афферентного синтеза начинаются поиски нового, более совершенного действия. Разработанный нами аппарат предвидения результатов может дать очень многое для проведения моделирования. Его нейрофизиологическая основа ясна [4].
Много лет тому назад, еще в начале нашего столетия, ученые обратили внимание на то, что крупные нейроны коры отдают от своих аксонов боковые коллатерали. Физиологи обычно констатировали, что функция этих коллатералей непонятна и на первый взгляд бессмыслена. Действительно, зачем нейрону, когда он, получив информацию, посылает команду периферическим органам, давать затем 30—40, а иногда и даже 100 “копий” этой команды уже в коре головного мозга.