Текст книги "Николай Александрович Бернштейн (1896-1966)"

Автор книги: Иосиф Фейгенберг

Соавторы: Олег Газенко
сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 2 страниц)

Представшее перед исследователем море фактов требовало нового осмысления. Из этих потребностей жизни и возникла потом физиология активности, созданию которой посвящены исследования Н.А. Бернштейна. Сеченовская ’’жилка” в творчестве Бернштейна ’’пробилась” не только в идее саморегуляции, в идее о роли ’’мышечного чувства” в регуляции движения, в идее о сигнальной роли чувствования. Сеченовское влияние чувствовалось во всем стиле, во всем духе жизни творчества Н.А. Бернштейна: смелость и самобытность мысли, честность и самоотверженность, неуклонное проведение того, что представляется истиной.

III

1935 г. можно считать началом второго периода творчества Н.А. Бернштейна. Опубликована большая и глубокая статья ’’Проблема взаимоотношений координации и локализации”¹.

¹ Арх. биол. наук. 1935. Т. 38, N 1.

 Присуждение Николаю Александровичу в 1935 г. ученой степени доктора медицинских наук по совокупности работ было как бы официальным признанием большой научной значимости проведенных им исследований.

Развитие творческой мысли Н.А. Бернштейна можно представить следующим образом. Вначале на основе анализа биомеханики двигательного акта с учетом свойств органа движения как сложной кинематической цепи с большим числом степеней свободы и воздействия ’’пассивных” физических сил был установлен способ достижения однозначного соответствия центральной задачи и периферического результата при неоднозначном соответствии их эффекторным командам. Это достигается путем сенсорной информации об эффекте, со сличением того, что должно быть (прогноз результатов действия), с тем, что имеется на самом деле, и выработкой на основе выявленных рассогласований корригирующих эффекторных сигналов. Детальному обоснованию и разработке с привлечением нужного математического аппарата подвергся в результате четко сформулированный принцип обратной связи – один из фундаментальных в науке об управлении. Была определена задача управления многозвенными исполнительными органами с большим числом степеней свободы – как устранение избыточных степеней свободы. Как следствие упомянутых принципиальных положений, были разработаны важные общие вопросы мозгового отображения внешнего мира и направленного на его преобразование воздействия с выяснением роли метрических и топологических характеристик, неправомерности прямого соотнесения внешней функции со структурой мозга, в свете которого вырисовывалась ясная альтернатива как локализационистскому, так и эквипотенциалист-скому подходу в этом вопросе. По Бернштейну, морфологически разнящиеся структуры мозга выступают в качестве особых операторов, обеспечивающих осуществление любой функции мозгом как целым. Развивая эту идею и используя накопленные факты, Н.А. Бернштейн со временем пришел к представлению о том, что морфологические различия в структуре мозговых зон отражают особенности организации конкретной нервной сферы, выступающей как оператор. Локализованными в мозге оказываются не внешние функции (речь, моторные действия и т.д.), а операции (мультипликация, дизъюнкция, конвергенция и т.д.). В этих вопросах нейрофизиологи только сейчас начинают подтверждать идеи Н.А. Бернштейна и высоко оценивать их значение.

Дальнейшее развитие творчества Н.А. Бернштейна связано с детальной разработкой принципов управления двигательной системой, с выяснением иерархической многоуровневой (по вертикальному принципу) организации такого управления, с анализом возможной роли разных этажей центральной нервной системы. Николай Александрович создает общую теорию построения движений. Доскональному изучению были подвергнуты механические силы, действующие на движущийся орган, и иннервационная структура двигательных актов, ограничивающие число степеней свободы в сложной кинематической цепи.

Общие принципы управления движениями привели Н.А. Бернштейна к представлению об иерархической структуре сложных систем управления (в этом он тоже был предтечей кибернетики). Он показал определяющую роль афферента-ций в построении движений. Афферентации эти различны на разных уровнях. Появление в филогенезе более высоких уровней центральной нервной системы связано не с узурпацией этими уровнями функций низших уровней (бывших ранее высшими), а с усложнением возможностей управления движениями, с усложнением функции и низших уровней. Бернштейн изучал механизмы автоматизации и дезавтоматизации (в патологии) движений.

Исследования Н.А. Бернштейна выявили несостоятельность узкого локализацио-низма: в мозге локализуются лишь операторы логических процессов, а не сами внешние функции. Было показано, как из афферентации вырастает субъективное пространство, из пространства – предмет, из предмета – наиболее обобщенные объектные понятия. Из эффекторики же вырастает субъективное время, из времени – смысловое действование, из последнего на наиболее высоких уровнях – поведение и, наконец, верховный синтез поведения – личность или субъект. Николай Александрович анализирует предметный уровень движений, где ведет не чисто физический пространственный, а смысловой образ, в котором фиксировано значение предмета (предмет выступает не как физический стимул, а как носитель конкретно-исторического опыта). В этом проявилась близость его идей с идеями JT.C. Выготского. Характерной особенностью этого уровня является преобладание топологических характеристик объектов внешнего мира, а не их метрики, свойство безразличия к масштабу и положению производимого движения.

Работы Н.А. Бернштейна открыли новые возможности анализа двигательных расстройств при поражении различных отделов мозга. Основанное на идеях Бернштейна изучение моторики людей с различными поражениями нервной системы позволило не только принципиально изменить представления о ’’локализации функций” в нервной системе, но и выработать эффективные приемы восстановления нарушенных функций, что оказалось крайне важным для лечения раненых в период Великой Отечественной войны. В послевоенные годы идеи Бернштейна были использованы при конструировании протезов верхних и нижних конечностей, шагающих автоматов и разработке соответствующих управляющих устройств на основе ЭВМ.

Итоги второго периода творчества обобщены Н.А. Бернштейном в монографии ’’О построении движений”, опубликованной в 1947 г. (монография целиком вошла в этот том), а в 1948 г. удостоенной Государственной премии СССР.

IV

Третий период творчества Николая Александровича Бернштейна охватывает 50-е и 60-е годы, когда ученый, лишенный в силу известных обстоятельств возможности вести экспериментальные исследования, сосредоточил свое внимание на теоретической работе. На основе нового понимания жизнедеятельности организма им были созданы физиология и биология активности.

Живой организм Бернштейн рассматривал не как пассивную реактивную систему, отвечающую на внешние стимулы и приспосабливающуюся к условиям среды, а как созданную эволюцией активную, целеустремленную систему, имеющую некоторые потребности, цели, модель потребного будущего и активно преодолевающую сопротивление среды, изменяющую среду в соответствии с этими потребностями, целями, образами. Цели живого организма могут возникать как проявление приобретенных или врожденных потребностей и реализовываться на базе как видового, так и индивидуального опыта с построением в каждом случае модели потребного будущего. Николай Александрович считал, что процесс жизни есть не ’’уравновешивание с окружающей средой”, как понимали мыслители периода классического механицизма, а преодоление этой среды, направленное не на сохранение статуса или гомеостаза, а на движение в направлении родовой программы развития и самообеспечения. Он рассматривал живой организм как негэнтропийную систему. Подчиненность деятельности цели, образу потребного будущего отражает принцип материалистической телеологии, принцип целесообразного (сообразного цели!) характера действий живого организма. Действие детерминировано конкретной задачей, потребностью, достижение или удовлетворение которых использует прошлый опыт. Сущность целевой детерминации поведения можно выразить так: действие детерминировано прошлым и ’’образом потребного будущего”, которые сличаются с настоящим и экстраполируются на будущее. Бернштейн показал, что наряду с вопросами ’’как?” и ’’почему?” материалистическая наука о живой природе должна отвечать еще и на вопрос ’’для чего?”.

Н.А. Бернштейн по праву может быть назван создателем физиологии активности как научного направления в физиологии с последовательным приложением принципа активности как ведущего к деятельности по организации адаптивного поведения. Разработка физиологии активности, которой ученый уделял особенно большое внимание в последние годы жизни, имеет непреходящее значение для физиологии, биологии, психологии, для материалистической философии, ибо способствует более глубокому, антимеханистическому подходу к решению такой проблемы проблем, как ’’психика и мозг”.

Итоги этого периода творчества Н.А. Бернштейна подведены в ряде его статей и в книге ’’Очерки по физиологии движений и физиологии активности”, вышедшей в год его кончины (1966 г.). Созданная ученым ’’физиология активности” – направление, далеко выходящее за рамки физиологии, охватывающее проблемы психологии, биологии. Может быть, правильнее было бы говорить

0    биологии активности. Это глубоко оригинальное направление в науке, уходящее корнями к И. М. Сеченову и А.А. Ухтомскому, а кроной смыкающееся с кибернетикой.

Краткая характеристика физиологии активности дана в статье Г. Гургенидзе в философской энциклопедии: ’’Наиболее простые и наименее значимые для организма действия целиком определяются пусковым стимулом-сигналом. По мере возрастания сложности действия оно все меньше по своему смыслу зависит от сигнала, за которым сохраняется лишь пусковая роль. В самых сложных, произвольных действиях их программа и инициатива начала целиком определяются изнутри организма”¹. На смену реактивной концепции поведения пришла концепция активности. Принципу ’’исходной преформированности” возбуждений, реализующих функцию, был противопоставлен принцип ’’микроэтапной корриги-руемости”.

¹    Философская энциклопедия, т. 5. (Статья ’’Физиология активности”. С. 329.)

Уже И.М. Сеченов понимал, что однозначной связи между стимулом и реакцией быть не может, что реакция зависит не только от стимула, но и состояния систем, реализующих реакцию. Представление о саморегуляции, позволяющей активно достигать цель в изменчивой среде, получая сигналы об изменениях в этой среде и в собственном организме, и было развито Н.А. Бернштейном в физиологии активности.

Одним из важнейших выводов физиологии активности является то, что любой вид двигательной активности – от элементарнейших действий до цепных рабочих процессов, письма, артикуляции и т.п. – направляется и определяется прежде всего смыслом двигательной задачи и предвосхищением искомого результата ее решения. Пути же достижения этого результата могут быть различными. Упражнение по овладению новым двигательным навыком состоит в постепенном отыскании оптимальных двигательных приемов, ведущих к решению двигательной' задачи. Правильно поставленное упражнение, по идее Н.А. Бернштейна, повторяет раз за разом не то или другое средство решения двигательной задачи, а процесс решения этой задачи, от раза к разу изменяя и совершенствуя средства. Принцип активности подчеркивает детерминацию поведения (действия) потребностью, целью, ’’моделью потребного будущего”.

Детерминация действия ’’будущим” была поводом многих нападок на физиологию активности. Но это результат непонимания критиками того, что это за будущее. Конечно, будущее в буквальном смысле не может влиять на прошлое. Но образ потребного будущего предшествует действию. Он-то и направляет действия, сообразуясь с настоящим и вероятностным прогнозом его развития.

Н.А. Бернштейн писал: ’’Самым своеобразным и характерным из того, с чем сталкивается физиология при обращении к проблеме активности, является то, что очередная задача действия, сформулированная особью ’’изнутри” с учетом текущей ситуации, но без механической обусловленности ею, необходимым образом строится как своего рода экстраполяция будущего: целесообразно спрограммировать действие возможно только на основании определенного образа или модели того, к чему это действие должно привести и ради чего оно предпринимается. Но так как предстоящее может быть расценено или предвидено не иначе как в порядке вероятностного прогнозирования (удачный термин И. М. Фейгенберга), то ясно, что подход к анализу всех вскрывшихся здесь физиологических процессов должен основываться на теории вероятностей и ее новейших ветвях...

...Положение о вероятностном моделировании будущего, лежащем в основе активности всех организмов, начиная с самых низших, позволяет создать строго материалистическую трактовку таких понятий, как целесообразность или целенаправленность, находившихся до сих пор в безраздельном владении виталисто-телеологистов”¹.

¹ Бернштейн Н.А. Нервные линии развития в современной физиологии // Материалы конференции по методам физиологических исследований человека / Под ред. А.А. Летавета и B.C. Фарфеля. М., 1962. С. 15—21.

Модель будущего, направляющая действие, может осознаваться субъектом, но может протекать и на бессознательном уровне. Будучи неосознаваемыми, мотивы деятельности не перестают из-за этой неосознаваемости быть факторами, порождающими деятельность.

Как осуществляется мозгом это моделирование – пока остается вопросом. Устройство того внутреннего механизма, который обусловливает наблюдаемые нами явления ’’выхода” в связи с данными воздействиями на ’’входы”, – пока лишь гипотеза. Здесь четко прослеживается линия, тянущаяся от И.М. Сеченова к идее ’’черного ящика” современной кибернетики, современным проблемам искусственного интеллекта.

От вопроса ’’почему?” физиология активности перешла благодаря Н.А. Бернштейну к вопросу ’’для чего?”. Обусловленность действия целью – образом еще не осуществленного будущего —делает активную деятельность телеологичной. Однако эта телеологичность не имеет ничего общего с чуждым естествознанию извращением причинно-следственных отношений. Речь идет о целенаправленности действий. Такая ’’телеологичность” стала позже и характерной чертой кибернетики. Именно в этом смысле говорят о целенаправленности и телеологии Розенблют, Винер и Бигелоу (1943)¹.

’’Совершая произвольное действие, – пишут они, – мы произвольно выбираем специфическую цель, а не специфическое движение”. Для реализации целенаправленного поведения необходима ’’обратная связь”: поведение управляется величиной ошибки по отношению к некоторой специфической цели. Авторы допускают, что одна из особенностей скачка, наблюдаемого при сравнении человека с другими высшими млекопитающими, заключается в том, что последние способны лишь к предсказывающему поведению низшего порядка, тогда как человек потенциально способен к весьма высоким порядкам предсказания.

В каждом научном направлении на какие-то вопросы найден ответ, какие-то вопросы поставлены и ждут разработки. Вопросы, поставленные физиологией активности, выходят далеко за границы физиологии. Особенно хочется отметить здесь вопрос о живом организме и окружающей среде. На смену идее о приспособлении организма к среде физиология активности выдвинула идею об активном воздействии организма на среду. Разработка этой интереснейшей проблемы потребует новых контактов биологии с другими науками. ’’Пробуждение интереса к физиологии активности, с ее трактовкой вероятностного прогнозирования и борьбы с окружением за осуществление намеченной задачи (подчеркнуто нами. – О.Г. и И.Ф.) приводит к попыткам осмыслять и динамическое ’’равновесие” организма со средой, и гомеостазис как цели активно-конфликтных состояний с окружающим миром, и поставить на службу физиологии такие ветви математики, как общая теория игр, теории конфликтов и стратегий и др., что менее всего приходило на мысль раньше”². Подчеркивая, что движение – почти единственная форма жизнедеятельности, путем которой организм не просто взаимодействует со средой, но активно воздействует на нее, изменяя или стремясь изменить ее в потребном ему отношении, Бернштейн развивает взгляды Сеченова на всеобщую значимость движений, сформулированные последним в ’’Рефлексах головного мозга.”³

¹    Розенблют А., Винер Н., Бигелоу Дж. Поведение, целенаправленность и телеология // Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. Изд. 2-е. М., 1968. С. 287.

²    Бернштейн Н.А. Новые линии развития в современной физиологии // Материалы конференции по методам физиологических исследований человека. М., 1962. С. 21.

³    См.: Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности”. М., 1966. С. 275.

Концепция физиологии активности Н.А. Бернштейна ’’положила начало развитию новых принципов понимания жизнедеятельности организма”¹.

¹ БСЭ. 1970. Т. 3.

Николай Александрович интенсивно работал буквально до последнего дня своей жизни (16 января 1966 г.). И до последних дней тянулась к нему научная молодежь – а он всегда был готов помочь, направить, покритиковать – серьезно, но доброжелательно. Критика его всегда была стимулирующей, а не обезоруживающей.

Примерно за год до кончины он пригласил своих учеников к себе домой на улицу Щукина. В этот день он был активен, деятелен, напорист. Он сказал, что хочет подумать о дальнейшей работе – что надо сделать и кому именно. Следующий год он работал очень интенсивно – намного больше, чем позволяли его физические возможности. Никто не слышал от него жалоб на здоровье. И только значительно позже узнали: он собрал своих учеников не случайно. Он сам поставил себе роковой диагноз и оставшееся время энергично использовал для того, чтобы работать, чтобы обеспечить продолжение своего дела.

Вся творческая жизнь Н.А. Бернштейна связана с изучением физиологии движений. Не касаясь важности этой функции как средства активного взаимодействия с окружающей средой, способа получения информации о ней, взаимодействия с другими особями, средства добывания пищи и самосохранения, следует подчеркнуть, что даже в простейшем акте двигательного поведения центральная нервная система выступает как орган, способный планировать двигательные акты, превращать эти планы в необходимую ’’двигательную партитуру”, осуществляя реализацию конкретных движений, оценивать результат и на этой основе корригировать движения, совершенствовать и развивать двигательные навыки. В осуществлении движений принимают участие почти все отделы центральной нервной системы – от спинного мозга до ассоциативных областей коры больших полушарий. Этот набор функциональных действий, функциональных качеств или функциональных блоков необходим для управления движениями, характеризующимися, как известно, огромным разнообразием; он же – этот набор функциональных блоков – может быть использован и для осуществления других функций мозга.

Двигательная функция как объект исследования имеет ряд привлекательных черт: возможность оценивать конечный результат – движение, его кинематику, динамику и энергетику. Вместе с тем этот объект чрезвычайно сложен. Н.А. Бернштейн внес очень весомый вклад в разработку этого раздела физиологии, характеризующегося высокой степенью интегративности. Физиология движения – это не только биомеханика и нервно-мышечная физиология, она тесно связана с общей биологией и психологией.

Труды Н.А. Бернштейна оказали большое влияние на развитие физиологии, психологии, биологии, кибернетики, философии естествознания. Бернштейн обладал удивительной способностью видеть перспективы развития науки, прогнозировать ее главные направления. Его труды получили признание и •стали классическими как в отечественной, так и в мировой науке. Он вошел в историю науки как ученый, заложивший основы современной биомеханики движений человека и теории управления движениями, как экспериментатор и мыслитель, основоположник физиологии активности.

Обстоятельства последних лет жизни Н.А. Бернштейна сложились так, что не осталось организационно (формально) единого коллектива, работавшего под его руководством. Тем не менее (и это весьма показательно) его направление продолжало и продолжает продуктивно развиваться. Продолжались исследования биомеханики спортивных движений во многих городах нашей страны. Интенсивно велись исследования нервных механизмов управления локомоцией. Изучалась структура двигательного действия. Развивались представления об образе как определяющем начале предстоящих движений. Исследовались механизмы двигательной преднастройки.

Идеи Н.А. Бернштейна оплодотворили работы в области математического и физического моделирования функций опорно-двигательного аппарата и системы управления движениями, получили выход в робототехнику, создание оптимальных конструкций протезно-ортопедических изделий.

В 1967 г. издательство „Пергамон Пресс” выпустило книгу Н.А. Бернштейна ’’Co-ordination and Regulation of Movements”. С этого времени широкий круг зарубежных физиологов ознакомился с идеями и конкретными результатами его исследований. Они оказали, по свидетельству зарубежных ученых, большое влияние на исследования регуляции движений животных и человека, на психологию. Так, в руководстве ”Двигательное поведение человека” (ред. Дж. Келсо, 1982 г.) 5-й раздел (”Степени свободы, координативные структуры, преднастройка”) состоит из трех глав – Бернштейновские перспективы:

I. Проблема степеней свободы и вариативности.

II. Взаимодействие мышц и координативные структуры.

III. Настройка координативных структур с особым вниманием к восприятию. В этих главах излагаются исследования американских лабораторий, выполненные в русле идей Н.А. Бернштейна.

В 1969 г. в США издано руководство ”А Handbook of Contemporary Soviet Psychology”. В нем помещен раздел ’’Methods of Developing Physiology as Related to the Problems of Cybernetics”, написанный Н.А. Бернштейном.

В 1972 г. в книге ”Mathematische Modellierung von Lebensprozessen” (Берлин) помещена в переводе на немецкий язык статья Н.А. Бернштейна ’’Probleme der Modellierung in der Biologie der Aktivitat”. В 1975 г. выходит на немецком языке книга N.A. Bernstein ’’Bewegungsphysiologie”. Сейчас, насколько нам известно, готовятся новые издания книг Н.А. Бернштейна на английском и немецком языках.

Большое значение работ Н.А. Бернштейна для современной науки отметила и психологическая энциклопедия (The Encyclopedic Dictionary of Psychology / Ed. by R. Наггё a. R. Lamb. Oxford; Blackwell, 1983) в статьях Systems Theory и Marxist Psychology.

Работы Николая Александровича Бернштейна – не только исторический труд, но и прожектор, освещающий дальнейший путь развития науки. Широта охвата, глубина анализа, удивительная ясность мысли ставят Н.А. Бернштейна на почетное место среди классиков науки о мозге.