Деятельность нервной системы
До сих пор мы говорили только об относительно медленных вегетативных процессах в организмах. В их непосредственной реакции на окружающую среду на помощь им призывается весь комплекс органов чувств, нервная система и мышцы. Изучение этой системы восходит, как мы видели (110), непосредственно к самым истокам науки, но исследования XX века значительно продвинули наше понимание ее. К концу XIX века нервная система человека и множества различных типов животных была нанесена на анатомические карты и с помощью опытов на животных, путем наблюдения местных нарушений движений и ощущений, связанных с болезнями или повреждениями различных ее частей, установлены главные ее связи. Было показано, что у животного и высших позвоночных она состоит из центральной нервной системы, идущей из мозга и обеспечивающей главным образом сознательное ощущение и произвольные движения, и менее централизованных симпатической и парасимпатической систем, обусловливающих важные, но бессознательные движения и секрецию внутренних органов.
Электрическая природа нервного импульса
Тем не менее в начале XX века то, каким образом передавались сигналы и как они взаимодействовали между собой, по - прежнему оставалось в значительной мере неизвестным. Без современных биофизических и биохимических методов было бы, безусловно, невозможно понять что - либо касающееся их структуры и происходящих здесь процессов. После 1926 года Эдриан и другие, используя электронные усилительные системы, смогли доказать, что нервный сигнал состоит из электрических импульсов одинаковой силы, частота которых вплоть до определенного предела пропорциональна силе начального стимула. Поэтому нервы могут передавать сведения только в отношении количественной стороны импульса, а заключения о его специфическом качестве, таком, как цвет, тон или ощущение, должны выводиться из положения каналов, по которым направляется сигнал.
Этот анализ имел огромное влияние, и будет иметь еще большее, на наше понимание мышления и сознания. Большое число нервных сигналов вообще никогда не достигают сознания, но они не являются некоординированными. Многие связаны друг с другом в рефлекторные дуги, где определенное ощущение автоматически порождает определенное движение. Одним из великих достижений XX века была начатая Павловым в 1897 году работа, показавшая, что эти рефлексы не являются совершенно независимыми от мышления, но могут быть связаны друг с другом и изменены сознанием0107. Экспериментальное изучение условных рефлексов знаменует высший уровень подхода к психологическим процессам с точки зрения физики.
Как позднее показали Бухтал, Ходжкин и др., движение электрического потенциала действия в нервном импульсе в основном обусловлено распространением состояния электрической поляризации вдоль мембраны посредством переноса металлических ионов с одной стороны на другую.
И, наоборот, было установлено, что действие нервных импульсов в возбуждении движения или в получении ощущения является по своей сущности химическим. Как показали в 1929 году Дейл и Дадли, приход электрического импульса к нервному окончанию или к связывающему два нерва синапсу вызывает выделение химического вещества — адреналина, или ацетилхолина, в свою очередь возбуждающего клетку, которая должна передать этот импульс дальше.