История развития физиологии

Открытие клетки представляло собой, по выражению Ф. Энгельса, «факт, революционизировавший всю физиологию и сделавший возможной сравнительную физиологию». Прочной опорой сравнительно физиологического исследования явилась также теория Дарвина.

Изучение строения и функций клетки и клеточной структуры много­клеточных организмов поставило физиологию перед важной и трудной проблемой: если клетка обладает собственным обменом веществ, дыханием, раздражимостью, способностью к размножению, то каким же путем жизне­деятельность бесчисленных клеток объединяется в жизнедеятельности многоклеточного организма, иначе говоря, каковы взаимоотношения между организмом и составляющими его клетками? Эта проблема стала ареной борьбы нескольких различных направлений. Представители идеа­лизма в биологии утверждали, что объединение функций отдельных кле­ток, единство и целостность организма обусловлены нематериальным фак­тором, якобы управляющим организмом. Подоб­ные же представления, по существу чуждые науке, развивал в конце про­шлого столетия немецкий биолог-виталист Г. Дриш и развивают в нашем столетии представители холизма — одного из направлений современной реакционной философии.

Иную точку зрения отстаивали сторонники направления, разработан­ного Р. Вирховом — основоположником патологической анатомии. Он рассматривал организм как «сумму живых единиц», т. е. клеток, или как «клеточное государство». Последователи Вирхова Брюкке н М. Ферворн считали, что каждая клетка многоклеточного организма есть самостоятель­ный «элементарный организм». Исходя из такого представления об орга­низме, Вирхов и его последователи полагали, что функции организма представляют собой как бы арифметический итог функций клеток; целост­ность организма по существу они отрицали. Поэтому очень большому ко­личеству новых и ценных фактов из области патологии, которые были получены Вирховом и его учениками, давалась принципиально неверная трактовка.

Вирхов считал, что различные патологические изменения в тканях представляют собой проявления местного заболевания клеток данной ткани. При этом упускалось из виду то, что в действительности не сущест­вует чисто местных заболеваний, не оказывающих влияния на весь орга­низм, не вызывающих в нем патологических изменений и реакций. Прин­ципиальной ошибкой учения Вирхова о клеточной патологии является недооценка того, что организм представляет собой единое целое, функции которого не могут быть сведены к функциям составляющих его клеток, так как в результате их взаимодействия и объединения возникают качест­венно новые закономерности целостного организма.

Виталистическим и идеалистическим концепциям о целостности орга­низма и взглядам Р. Вирхова противостоит нервизм — прогрессивное, материалистическое направление, разработанное в XIX веке главным обра­зом русскими физиологами и клиницистами              —              И. М. Сеченовым, И. П. Павловым, С. II. Боткиным. Л.А. Остроумовым, В.М. Бехтеревым и др.

              Нер­визм исходит из представления о целостности организма и о подчиненности частей целому через посредство нервной системы. У человека и у живот­ных, обладающих центральной нервной системой, эта система регулирует и согласовывает функции всего организма и приспосабливает жизнедея­тельность его как целого к условиям существования. С позиции нервизма тот факт, что клетки многоклеточного организма обладают свойственным им обменом веществ, дыханием, раздражимостью, способностью к размно­жению, совсем не означает что эти клетки являются самостоятельными организмами;   их  деятельность   подчинена   организму   как   целому.

Учение о нервизме основывалось на огромном количестве фактов, собранных на протяжении всего XIX иска. Изучение нервной регуляции явилось одним из самых крупных достижений физиологии этого столетия. Труды многих ученых  с помощью методик элект­рического и химического раздражения и перерезки различных нервов уста­новлен нервный механизм регуляции функции внутренних органов. Особо следует отметить выяснение иннервации сердца и сосудов.

Братьями Э. и Э. Вебер было открыто тормозящее действие блуждаю­щего нерва на сердце, И. Ф. Ционом — учащающее сердечные сокращения действие симпатического нерва,  a    И. П. Павловым — усиливающее дей­ствие этого   нерва   на   coкращение   сердца.   А. П. Вальтером,   а   затем Кл. Бернаром была обнаружена сосудосуживающая иннервация;   позднее Кд. Бернар и многие другие исследователи открыли сосудорасширяющую    иннервацию. К. Людвигом и К. Ф. Циоиом были найдены центростремительные волокна, идущие, от сердца л аорты, рефлекторно изменяющие работу сердца и тонус сосудов. В. Ф. Овсянников обнаружил в продолговатом мозгу центр регуляции сосудистого тонуса, а Н. А. Миславский подробно   изучил  открытьпй  ранее  Леголуа  и  Флураноом    расположенный также в продолговатом мозгу дыхательный центр.

В XIX веке были высказаны и экспериментально обоснованы пред­ставления о трофической функции нервной системы. Подобные представления высказал Ф. Мажанди, описавший в 1824 г. патологические изменения в тканях после перерезки иннервирующих нервов, Кл. Бернар, наблюдавший изменения углевод­ного обмена после уколи в определенный участок продолговатого мозга («сахарный укол»). И. П. Павлов установил трофическое действие нервов на сердце и в дальнейшем обобщил весь имевшийся до него мате­риал в учение о трофической функции нервной системы, которое получило подтверждение и развитие уже в XX века.

В XIX веке была создана рефлекторная теория нервной деятельности. В начале XIX века были изучены спинномозговые рефлексы и проведен анализ рефлекторной дуги: обнаружено Ф. Мажанди и И. Мюллером рас­пределение центробежных и центростремительных волокон в спинномоз­говых корешках (закон Мажандп). В 20 годах XIX века были проведены исследования М. Флуранса. который удалял у птиц большие полушария головного мозга и экспериментально доказал их роль в возникновений ощущении и произвольных движении.

Выдающееся значение имели труды И. М. Сеченова, открывшего в 1862 г . процесс торможения в центральной нервной системе, а в 1863 г. опубликовавшего гениальное   произведение «Рефлексы головного мозга».

В этой книге И. М. Сеченов развил идею о рефлекторной природе процес­сов, происходящих в головном мозгу, включая наиболее сложные из них— процессы человеческого мышления. Тем самым И. М. Сеченов заложил ос­нову разработанной в дальнейшем И. П. Павловым физиология высшей нервной деятельности.

Во второй половине XIX века было начато изучение функционального значения различных отделов центральной нервной системы, для чего при­меняли методики раздражения и удаления определенных участков го­ловного или спинного мозга. Важное значение для раз­вития физиологии в XIX веке имела разработка хирургиче­ской методики физиологического эксперимента. Xирургическая методика получила осо­бенно широкое применение в фи­зиологии после того, как начал: применяться наркоз и были раз­работаны правила асептики и антисептики, обеспечившие предохранение оперированного жи­вотного от инфекции, лучшее заживление ран и выживание  после операции. В XIX столетии были разработаны десятки различных   операций  для   изучения функций разных органов.

С помощью оперативно-хирур­гической, фистульной методики была создана, главным образом трудами И. II. Павлова и его учеников, современная физиология пищеварения. На протяжении XIX столетия, особенно его второй половины, физио­логические знания чрезвычайно расширились и углубились. Успехи физиологии способствовали научному обоснованию материалистического миропонимания, которым в значительной степени прониклось естество­знание этого столетия. Виталием, являвшийся преобладающим направле­нием в мировоззрении биологов начала XIX столетия, вынужден был сдать своп позиции. Все же в трудах разных ученых на протяжении всего столе­тия можно обнаружить виталистические и другие идеалистические концеп­ции. Так, в это время среди физиологов, в особенности в Германии, рас­пространились идеалистические направления: физиологический идеализм, агностицизм, кондиционализм и др. Физиологический идеализм — на­правление, развитое известным немецким физиологом И. Мюллером по­лучившее название от критиковавшего его философа-материалиста Л. Фейербаха, — пытался обосновывать антинаучное представление о не­возможности познания  внешнего мира  органами   чувств. Доказывалось, что якобы этими органами воспринимаются присущие им качества, а не существующая вне нас реальная действительность. Агностицизм, пропа­гандировавшийся Э. Дюбуа-Реймоном, состоит в признании, что некоторые проблемы естествознания, в том числе проблемы жизни и человеческого мышления, никогда не будут решены, они являются непознаваемыми. Кондиционализм, представителем которого в физиологии был М. Ферворн, отрицает причинное объяснение явлений. Все эти направления являлись по   существу   своему   глубоко   реакционными   и   антинаучными.

Отходу ряда естествоиспытателей от материализма способствовало то, что последний еще оставался метафизическим, механическим, страдал ограниченностью; недостаточно понимались связи и переходы между от­дельными явлениями. В XIX столетии было накоплено множество науч­ных фактов, которые не могли быть объяснены на основе существовавшей методологии, с позиций механического материализма. В итоге часть физио­логов, как писал В. И. Ленин, «скатилась к реакционной философии, не сумев прямо и сразу подняться от метафизического материализма к диа­лектическому материализму». Следует отметить, что характерным для русских физиологов второй половины XIX века являлось последовательное отстаивание материалистических взглядов. Это было обусловлено мощным влиянием русских философов-материалистов А. И. Герцена, В. Г. Белин­ского,  Д.   И.  Писарева, Н.  Г.  Чернышевского.

4. Развитие физиологии  в  XX столетии

В XX столетии начался новый этап в развитии физиологии, харак­терной чертой которого был переход от узкоаналитического к широкому синтетическому пониманию жизненных процессов. Важнейшим дости­жением физиологии явилось созданное И. II. Павловым учение о высшей нервной деятельности. И. II. Павлов чрезвычайно расширил и развил рефлекторную теорию и на ее основе раскрыл нервный механизм, обеспе­чивающий наиболее совершенные и сложные формы реагирования чело­века и высших животных на воздействия внешней среды. Этим механиз­мом является условный рефлекс, а органом высшей; нервной деятельно­сти — кора  больших  полушарий  головного мозга.

II. П. Павловым совместно с многочисленными учениками и сотруд­никами были изучены основные процессы, протекающие в коре больших полушарии головного мозга и экспериментально доказано, что мозговая кора обеспечивает наиболее сложные формы соотношения организма со средой и высшую интеграцию организма (т. е. объединение функции всех его органов, тканей и клеток).

Выяснение закономерностей высшей нервной деятельности живот­ных позволило вплотную подойти к раскрытию законов деятельности головного мозга человека. Результатом этого явилось учение о двух сиг­нальных системах, вторая из которых, присущая только человеку, свя­зана с речью и абстрактным мышлением.

И. П. Павлов, создатель нового направления мировой физиологии, был убежденным и последовательным материалистом и признавал первич­ность материи и вторичность сознания. Он утверждал, что «психиче­ская деятельность есть результат физиологической деятельности определенной массы, головного мозга». Учение Павлова о высшей нервной деятельности имеет большое философское значение, так как оно дает есте­ственнонаучное обоснование теории отражения, созданной В. И. Лени­ным. Развитие этого учения нанесло тяжелейший удар идеализму. Пред­видя   отрицательное   отношение   ученых-идеалистов   к   своему    учению, И. П. Павлов еще в 1906 г. указывал: «Прикосновение истинного, последо­вательного естествознания к последней грани жизни не обойдется без крупных недоразумений и противодействий со стороны тех, которые издавна и привычно эту область явлений природы обсуждали с другой точки зрения и только эту точку зрения признавали единственно законном в данном случае».

Наряду с достижениями на пути синтетического изучения жизненных явлений дальнейших крупных успехов достигло в настоящее время ана­литическое исследование физиологических процессов. Не только органы и ткани,   но   и   отдельные клетки и даже структурные   элементы  клетки (ядра, митохондрии, одиночные нерв­ные волокна) стали объектами физио­логического и биохимического иссле­дования.  Развилась   особая  область науки,   которую называют микрофизиологией, занимающаяся изучением, с одной стороны,   микрообъектов,  а с другой,   процессов,   протекающих в микроинтервалы времени (в проме­жутки, равные или   меньшие тысяч­ных долен секунды).  Возможность измерения чрез­вычайно малых   но величине  и   ко­ротких  по  продолжительности  процессов в организме  и  его структур­ных элементах  явилась  результатом использования в физиологии и био­логической химии достижений физи­ки   и  электроники,  физической, не­органической и органической химик. В XX  столетии были подвергну­ты детальному исследованию процес­сы межуточного обмена, т. е. процессы последовательных превращений раз­личных химических соединении в клетках, тканях и органах. От изуче­ния химической статики исследователи перешли к выяснению химической динамики. В этом отношении в последние годы очень большую помощь физиологии и биохимии оказала методика меченых атомов, т. е. введение в организм веществ, содержащих радиоактивные тяжелые  изотопы. Наличие в каком-либо соединении изотопа является кш   бы «меткой», поз­воляющей проследить за судьбой, т. о. за химическими   превращениями, данного соединения в организме. Большое применение получили методики микрохимического анализа для    обнаружения   ел сдои  некоторых   ве­ществ в тканях и их экстрактах. В этом отношении заслуживают упоминания методики электрофореза и хроматографии.

На основе изучения химической динамики в opганизме удалось установить связь различных химических процессов с функциональными помещениями, с физиологической деятельностью, зародилось направление, которое называют химический физиологией, или функциональной биохими­ей. Крупным достижением этой области являются выяснение химической динамики мышечного сокращения и установление источников энергии, используемой при работе мышц (О. Мейергоф, Я. О. Парнас.). Оказалось, что отщепление молекулы фосфорной кислоты от неко­торых   органических  соединения,   содержащих  ее  остаток, сопровождается освобождением больших коли­честв энергии, используемой при работе мышц. Физиологи и биохимики вплотную подошли к выяснению природы мышечного сокращения: пока­зано, что при изменении коллоидно-химических свойств и физико-химического состояния белков мышцы — миозина и актомиозина — освобождается механическая энергия, т. о. выполняется внешняя работа, и что сократи­тельный белок .мышцы — миозин — обладает ферментативными свойст­вами, катализирует отщепление одной молекулы фосфорной кислоты из аденозинтрифосфорной кислоты.