История концепции обратной связи и непризнание научным сообществом её открытия Клодом Бернаром
В истории науки часты случаи, когда после утверждения новой концепции, находятся масса исторических аналогов, которые были непризнаны в своё время. Так и случилось с концепцией обратной связи – в качестве её исторических аналогов часто называют центробежный регулятор для паровых машин Джеймса Уатта (1788 год) и концепцию гомеостаза Клода Бернара (1865 год):
«Замечательные открытия Клода Бернара показали значение нервной системы для сужения и расширения сосудов, для ускорения свёртывания крови, для регуляции углеводного обмена («сахарный укол»). Всё это подготовило почву для важнейшего сообщения, которое, однако, в течение 75 лет оставалось неоценённым и непонятным.
Концепция постоянства внутренней среды показывала, что только на определённом уровне развития мира животных возникают такие изменения их физиологических функций, которые позволяют поддерживать на постоянном уровне температуру тела, делая его менее зависимым от резких колебаний внешней среды. Поддержание температуры тела на постоянном уровне обеспечивает также прогресс других физиологических функций. Оно содействует постепенному обеспечению постоянства и других факторов энергетического характера. Появляется депо, где про запас откладываются энергетические резервы (отложение жира, гликогена в печени). Само поддержание постоянства ингредиентов внутренней среды, по мнению Бернара, должно осуществляться благодаря нервной системе: как только понижено содержание кислорода или сахара в крови, головной мозг, воспринимая сигналы об этих изменениях, мобилизует дыхательный аппарат и резервы печени с тем, чтобы восстановить нарушенное равновесие и вернуть организм к оптимальным условиям существования. Клод Бернар не говорил о принципе «обратных связей». Нужно учесть, что нейрофизиология в его эпоху не располагала безупречными гистологическими данными, которые доказывали бы, что скелетная мускулатура имеет обширную систему чувствительных нервных элементов, что было открыто Шеррингтоном в 1893 г. (а для сердца А. С. Догелем в 1896 г.). Но уже в своей лекции «Физиология сердца и отношение его к головному мозгу» (1865 г., рус, перевод 1867 г.) он считал бесспорно доказанным наличие двусторонних связей сердца с головным мозгом и образно говорил о сердце, как об органе, который является пунктом скрещивания различных воздействий внешних и внутренних факторов. Содержание этой лекции даёт основание предположить, что Бернар был очень близок к тому, чтобы при анализе взаимосвязей сердца и мозга сформулировать принцип обратных связей.
Что же помешало широкому признанию современниками - физиологами и биологами - оригинального учения о саморегулирующих системах в мире животных, о роли постоянства внутренней среды как важного фактора, обеспечившего прогресс животных?
По нашему мнению, можно отметить три причины, препятствовавшие признанию и разработке идей Клода Бернара.
Прежде всего следует отметить, что появившаяся в том же году, когда Бернар высказал свои идеи, книга Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора» создала в биологии идейно-научную атмосферу, в которой доминировал интерес к проблемам эволюции, изменчивости организмов, вариативности их функций, а не сохранения их постоянства.
Вторая причина состояла в том, что научная общественность не была подготовлена к восприятию идей о животных, как саморегулирующих системах, так как над ней тяготел груз идей механистического естествознания, учившего, что животные похожи на автоматы, приводимые в действие внешними толчками. Ведь именно эти идеи позволили сокрушить витализм и их ценность подтверждалась успехами физико-химического направления в физиологии.
И, наконец, третьей причиной являлось то, что ещё не было накоплено достаточно экспериментального материала, чтобы убедить любого натуралиста в наличии факторов, управляющих постоянством напряжения кислорода, содержания сахара-уровня концентрации водородных ионов и т. д. Правда, тогда существовало представление об «автоматизме» работы сердца или дыхательного центра. Но в годы, когда Клод Бернар выступил со своей концепцией о постоянстве внутренней среды и о значении этого фактора для прогресса животного мира, оно было в физиологии весьма расплывчатым.
Таковы, по нашему мнению, причины, обусловившие непонимание ценности идей Клода Бернара «о животном организме как саморегулирующейся системе».
Интересно отметить, что учёные, занимавшиеся изучением обмена веществ человека и животных (М. Рубнер, В. В. Пашутин, Этуотер, Бенедикт и другие) не взяли на теоретическое вооружение концепцию Клода Бернара. Интерес к ней вспыхнул по совершенно другому поводу, благодаря работам известного американского физиолога Уолтера Кеннона (1871-1945), посвященным влиянию эмоциональных состояний: голода, жажды, страха, ярости и других на внутреннюю экономику животных и на процесс пищеварения, кровообращения и дыхания. Есть основания предполагать, что интерес Кеннона к концепции Бернара возник в 1917-1918 гг., когда он с группой учёных США работал в военных госпиталях Франции, где столкнулся с явлениями травматического шока и беспомощностью врачебного персонала в борьбе с ним. В физиологической лаборатории медицинского факультета Гарвардского университета Кеннон с учениками развернул обширные работы по изучению регуляции внутренней среды животных со стороны желез внутренней секреции и вегетативной нервной системы. Почти 600 кошек и собак были подвергнуты хирургическим операциям: частичного или полного удаления симпатической нервной системы, чтобы изучить характер тех сдвигов внутренней среды, которые вызывались последствиями операций (падение температуры тела, слабость мышц, замедление сокращений сердца и т. п.). Если при изучении шока Кеннон наблюдал разнобой в деятельности органов, разлад функций сердечнососудистой, выделительной, дыхательной систем и резкие сдвиги в составе внутренней среды и убеждался, что существуют такие пределы её изменений, когда наука бессильна помочь раненому, то в лаборатории он мог варьировать опыты, изменять их условия с целью методического повторения и накопления материала. Наряду с проведением вивисекционных экспериментов были изучены и изменения состава крови, лимфы, ликвора и других жидкостей собак и кошек при болевых раздражениях, охлаждении, ярости, страхе и других эмоциях, которые характеризуются максимальной мобилизацией всех функциональных возможностей организма и его энергетических резервов. Именно в этих почти «экстремальных условиях» можно было выявлять серьёзный полом механизмов, регулирующих постоянство факторов внутренней среды. Впервые Кеннон упоминает о гомеостазисе как системе представлений, развитой Клодом Бернаром, в 1926 г. в статье, помещенной в сборнике в честь одного из учеников Бернара Шарля Рише. К сожалению, эта книга, изданная в незначительном количестве экземпляров, не привлекла к себе большого внимания. В 1926 г. Кеннон напечатал большой обзор работ своей лаборатории, где подробно обосновывает принцип гомеостазиса. Здесь уже достаточно определённо обосновывался и принцип обратных связей органов и тканей с нервной системой я железами внутренней секреции как регуляторами гомеостазиса. В 1932 г. Кеннон опубликовал интересную книгу-сводку работ своей лаборатории под названием «Мудрость тела». Книга имела огромный успех, она трижды была издана в США в том же году, сразу переведена на французский и немецкий языки. Но тогда ещё никто не предвидел, что ожившие благодаря работам Кеннона идеи Клода Бернара станут одним из источников новой науки - кибернетики.
Принцип гомеостазиса, выраженный в физиологической форме Кенноном, имел гораздо более общее значение. Оно осталось невоспринятым самим Кенноном, но один из его помощников, Артуро Розенблют, усвоив идею гомеостатических регуляций, воспринял это физиологическое открытие в совершенно ином свете, чем «чистые» физиологи. Совместно с математиком Винером он начал разрабатывать на этой основе схемы, которые в дальнейшем получили название кибернетических».
Меркулов В.Л., Об объективных и субъективных факторах восприятия научного открытия на материале истории физиологии, в Сб.: Научное открытие и его восприятие / Под ред. С.Р. Микулинского, М.Г. Ярошевского, М., «Наука», 1971 г., с. 237-240.
