Как Павлов и его исследования изменили представление о собачьей работе

Как Павлов и его исследования изменили представление о собачьей работе

В нашей статье мы решили начать с известного всем темы эксперимента Павлова, который большинство выпускников средних школ помнят в общих чертах. Эксперимент Павлова, также известный как "собаки Павлова", часто используется в народной речи для обозначения не только животных, участвующих в исследованиях этого выдающегося ученого.
Существует эксперимент, часто упоминаемый как "Собака Павлова", проведенный ученым, который использовал животных в своих исследованиях. Это выражение приобрело значение общеупотребительного наименования, обозначающего собак, участвующих в эксперименте, сам эксперимент и людей, склонных к простым алгоритмам действий на основе очевидных раздражителей. Для более ясного понимания последнего варианта напомним вкратце суть эксперимента Павлова для тех, кому нужно освежить память.
Сначала исследователь решил изучить процесс пищеварения у млекопитающих. В качестве объекта для опытов были выбраны собаки, так как они были идеально подходящими по размеру и более терпеливыми и спокойными, в сравнении с остальными видами животных. В процессе наблюдения за выделением слюны у собак, ученый отметил, что слюноотделение усиливалось, когда в комнату входил его помощник, который приносил еду животным. Через некоторое время исследователь заметил, что слюноотделение увеличивалось уже до того момента, как собаки начинали есть.
Павлов сделал предположение о том, что собаки могут распознать его ассистента по белому халату, которым тот всегда одевается, и знают, что появление человека в такой одежде означает приближение времени кормления. Павлов также отметил, что такая реакция животных является условной и назвал ее "рефлекторной", выделяя условные и безусловные рефлексы.
В исследовании было установлено, что слюноотделение у собак является безусловным рефлексом при приеме пищи. Однако, слюна также выделяется условным или приобретенным рефлексом при виде белого халата. Для подтверждения этой гипотезы, ученый провел эксперимент, в ходе которого собакам была предложена пища с различными сопутствующими раздражителями.
Возможным вариантом является предварительное оповещение о начале приема пищи с помощью светового или звукового сигнала, либо слабого импульса электрического тока. Основной идеей было обеспечить автоматическую подачу пищи без участия персонала, чтобы исключить одновременное воздействие нескольких факторов и упростить интерпретацию результатов наблюдений.
Впо́следствии из этой последовательности исключили пищу и выявили, что даже при подаче привычного для животного сигнала продолжает выделяться слюна, даже если после этого не последует никакого угощения. Таким образом, рефлекторная реакция срабатывала без наличия пищи.
Это наблюдение подтверждает исходное предположение ученого о неоднородности природы рефлекторных реакций. Открывается возможность разделить все рефлексы на две категории: условные и безусловные. Данная гипотеза также подтверждает вовлеченность психологического механизма реакции на сигнал вместе с готовностью собак к получению пищи в условных рефлексах.
Впрощенно говоря, эксперименты Ивана Павлова можно изобразить несколькими схематичными иллюстрациями, которые наглядно показывают связь между приемом пищи, внешними раздражителями и рефлекторной реакцией животных.

Связанные вопросы и ответы:

Какие методы использовал Павлов в своих исследованиях с собаками

26 сентября 1849 года в Рязани родился Иван Петрович Павлов – учёный-физиолог, создатель науки о высшей нервной деятельности, первый российский лауреат Нобелевской премии.

Предки Ивана Петровича Павлова сразу по двум, отцовской и материнской, линиям были священнослужителями. Свой путь Иван Павлов начал по стопам родственников: окончил духовное училище, затем поступил в Рязанскую духовную семинарию, где на последнем курсе прочитал книгу И.М. Сеченова, которая стала символом его новой жизни.

По окончанию факультета физиологии Санкт-Петербургского университета его наградили золотой медалью за работу «О нервах, заведующих работой в поджелудочной железе». Благодаря этому образованию он смог поступить в Медико-хирургическую академию сразу на 3-ий курс. И там его рвение к науке, совокупность экспериментальных работ оценили по достоинству. Затем он начал работать в физиологической лаборатории по приглашению С.П. Боткина. Получил докторскую степень. В 1897 году И.П. Павлов опубликовал труд «Лекции о работе главных пищеварительных желез», за который в 1904 году ему присудили Нобелевскую премию.

Павлов объяснил действие условного и безусловного рефлекса. Так, когда на определённый сигнал (например свет, звук или белый халат кормящего) у собаки  начинает выделяться слюна даже при отсутствии пищи – это рефлекс условный, выработанный. Безусловный же рефлекс – рефлекс генетический, когда безо всяких повторяющих действий появляется реакция организма, например, при действительном употреблении пищи.

В своих экспериментах Павлов, на первый взгляд, собак не щадил. Проделывал отверстия в их пищеварительном тракте, куда устанавливал металлические трубки, делал операции по изолированию маленького желудочка, для понимания механизма появления слюны он давал собакам погрызть камни, песок, отравленную баранину… К слову, камни собаки без труда выплёвывали, и слюноотделение не появлялось, а на мелкий песок организм реагировал иначе, хоть песок и несъедобный. Интерес к собакам у Павлова был не только потому, что это крупные животные, но и потому, что они обладают особыми психическими данными.

Так он писал в собрании сочинений «Живосечение»: «С горечью надо признать, что лучшее домашнее животное человека — собака, благодаря именно ее высокому умственному и нравственному развитию, чаще всего является жертвой биологического эксперимента. Только от нужды делают опыты на кошках — нетерпеливых, крикливых и злостных животных. При хронических опытах, когда оперированное животное, оправившись от операции, служит для долго длящихся наблюдений, собака незаменима, даже больше того — в высшей степени трогательна. Она является как бы участником вашего опыта на ней, своей понятливостью и готовностью чрезвычайно способствуя удаче исследования».

Павлов относился к собакам с уважением и любовью. Использовал наркоз, чтобы не причинять собакам дополнительных страданий. Он и его сотрудники проводили опыты над собаками разных темпераментов, некоторых собак он ласково называл «загадочными натурами», ведь в силу темперамента, близкого к холеричному, такие собаки на воле были очень энергичными, а в лабораторных условиях становились заторможенными. Учёный объяснял их поведение отсутствием разнообразия впечатлений. У него были и любимчики, например, собака Джон, немецкий пойнтер, у которого впервые экспериментально создали фобию глубины. Под руководством Павлова «служителям науки» был установлен памятник перед зданием Государственного института экспериментальной медицины, где он почти 46 лет был бессменным руководителем физиологического отдела.

Иван Петрович прожил жизнь длиной в 86 лет, 60 из них отдал науке. Он был почетным членом 132 научных обществ и академий мира, создателем Российского общества физиологов, «Русского физиологического журнала», Физиологического института АН СССР и ныне является одним из известнейших физиологов всех времён, а его труды перепечатываются до сих пор.

 

Источники:

Научная деятельность Ивана Петровича Павлова. Мемориальный музей И.П. Павлова в Рязани

Национальное общество усовершенствования врачей им. С.П. Боткина. Интернист

И.П. Павлов. Рефлекс свободы. Москва / Питер. 2001 год.

РИА Новости. Павлов. Биографическая справка. РИА Новости

Основные работы Павлова. sbio.info

Эксперименты академика Павлова: самые шокирующие факты.  Рамблер

Необычный диплом И. П. Павлова и фотоальбом его четвероногих «друзей». Элементы

Иван Петрович Павлов.

Какие открытия сделал Павлов в области собачьей работы

Собака Павлова, Музей Павлова (Колтуши, Ленинградская область). Фото с сайта francosantos.com

В 1870 году Иван Петрович поступает в Петербургский университет. Он учится на естественном отделении физико-математического факультета, специализируется по физиологии животных и больше не собирается никому позволять изменять свою жизнь. Он взял ее за вожжи, за лягушачьи лапки, за собачьи уши, и теперь будет решать все сам. И за себя и за других, насколько хватит длины рук. А руки у Павлова сильные, натренированные. Он серьезно занимается физической культурой, ведет жизнь аскета.

Сначала лягушки, а затем и собаки. Поначалу опыты шли неудачно. Но ученый не отчаивался. Один из ассистентов Павлова, А.Ф.Самойлов писал: «На первых порах операция не удавалась, было загублено около 30 больших собак, было затрачено без результата много трудов… Мне припоминается, что некоторые профессора родственных физиологии дисциплин утверждали тогда, что эта операция не может и не будет иметь успеха, потому что расположение де кровеносных сосудов желудка противоречит идее операции. Над такими заявлениями Иван Петрович смеялся и хохотал так, как умел хохотать один только он; еще несколько усилий, и операция стала удаваться».

При этом Павлов тщательно следил за тем, чтобы отверстия в собаках не гноились.

Отчасти в силу уже упомянутой сентиментальности, отчасти потому, что гной нарушал чистоту эксперимента.

Кстати, собаки Ивана Петровича любили его. Понятия стокгольмского синдрома еще не существовало, но у знаменитых собак Павлова – продырявленных, с торчащими трубками, неподвижно зафиксированных в специальных станках – он уже был.

Один из современников писал: «Очевидно, они любили своих сторожей и профессоров, использовавших их в эксперименте и обращавшихся с ними неизменно с величайшей ласковостью. Особенно любили они проф. Павлова и выражали большую радость и удовольствие, как только его замечали».

Павлов поражал своих коллег каким-то нечеловеческим, противоестественным рационализмом. Тот же Самойлов вспоминал, как они вместе навещали родственника Ивана Петровича – пожилого, разбитого параличом, путающего подлежащие, но сохранившего способность различать сказуемые. На обратном пути Павлов приговаривал: «Машина, машина и больше ничего. Прибор. Прибор испорчен… Подлежащие испортились, измялись, стерлись, сказуемые остались целы. Где головы у людей, если они могут видеть в этом что-нибудь иное, чем прибор?»

Он не терпел инакомыслия следи своих сотрудников. Его мнение было единственно правильным. А если он когда и позволял какому-нибудь ассистенту высказаться, то только для того, чтобы в ответной речи размазать его безо всякой пощады.

Какие принципы классического условного рефлекса были выявлены в экспериментах Павлова

Рефлексы – это ответные реакции организма на внешние и внутренние раздражители. Рефлексы бывают безусловные и условные.

Безусловные рефлексы – врожденные, постоянные, наследственно передаваемые реакции, свойственные представителям данного вида организмов. К безусловным относят зрачковый, коленный, ахиллов и другие рефлексы. Некоторые безусловные рефлексы осуществляются только в определенном возрасте, например в период размножения, и при нормальном развитии нервной системы. К таким рефлексам относят сосательные и двигательные, которые есть уже у 18-недельного плода.

Безусловные рефлексы являются основой выработки условных рефлексов у животных и человека. У детей по мере взросления они переходят в синтетические комплексы рефлексов, увеличивающих приспособляемость организма к условиям внешней среды.

Условные рефлексы – приспособительные реакции организма, являющиеся временными и строго индивидуальными. Они возникают у одного или нескольких представителей вида, которые были подвергнуты обучению (дрессировке) или воздействию среды. Выработка условных рефлексов происходит постепенно, при наличии определенных условий среды, например повторяемости условного раздражителя. Если условия выработки рефлексов постоянны из поколения в поколение, то условные рефлексы могут стать безусловными и наследоваться в ряду поколений. Примером такого рефлекса может служить раскрывание клюва слепыми и неоперившимися птенцами в ответ на сотрясение гнезда птицей, прилетающей их кормить.

Проведенные И.П. Павловым многочисленные опыты показали, что основу выработки условных рефлексов составляют импульсы, поступающие по афферентным волокнам из экстеро– или интерорецепторов. Для образования их необходимы следующие условия:

а) действие индифферентного (в будущем условного) раздражителя должно быть раньше действия безусловного раздражителя (для оборонительного двигательного рефлекса минимальная разница во времени равна 0,1 с). При другой последовательности рефлекс не вырабатывается или бывает очень слабым и быстро угасает;

б) действие условного раздражителя в течение какого-то времени должно сочетаться с действием безусловного раздражителя, т. е. условный раздражитель подкрепляется безусловным. Такое сочетание действия раздражителей следует повторять неоднократно.

Кроме того, обязательным условием выработки условного рефлекса является нормальная функция коры больших полушарий, отсутствие болезненных процессов в организме и посторонних раздражителей. Иначе, кроме вырабатываемого подкрепляемого рефлекса, будет возникать еще и ориентировочный рефлекс, или рефлекс внутренних органов (кишечника, мочевого пузыря и др.).

Механизм образования условного рефлекса. Действующий условный раздражитель всегда вызывает слабый очаг возбуждения в соответствующей зоне мозговой коры. Присоединившийся безусловный раздражитель создает в соответствующих подкорковых ядрах и участке коры больших полушарий второй, более сильный очаг возбуждения, который отвлекает на себя импульсы первого (условного), более слабого раздражителя. В итоге между очагами возбуждения коры больших полушарий возникает временная связь, при каждом повторении (т. е. подкреплении) эта связь становится более прочной. Условный раздражитель превращается в сигнал условного рефлекса.

Чтобы выработать условный рефлекс у человека, применяют секреторную, мигательную или двигательную методики с речевым подкреплением; у животных – секреторную и двигательную методики с пищевым подкреплением.

Широко известны исследования И.П. Павлова по выработке условного рефлекса у собак. Например, ставится задача выработки у собаки рефлекса по слюноотделительной методике, т. е. вызвать слюноотделение на световой раздражитель, подкрепляемый пищей – безусловным раздражителем. Сначала включают свет, на который собака реагирует ориентировочной реакцией (поворачивает голову, уши и т. д.). Эту реакцию Павлов назвал рефлексом «что такое?». Затем собаке дают пищу – безусловный раздражитель (подкрепление). Таким образом действуют несколько раз. В результате ориентировочная реакция появляется все реже, а затем и вовсе пропадает. В ответ на импульсы, которые поступают в кору из двух очагов возбуждения (в зрительной зоне и в пищевом центре), укрепляется временная связь между ними, в итоге слюна у собаки выделяется на световой раздражитель даже без подкрепления. Это происходит потому, что в мозговой коре остался след перемещения слабого импульса в сторону сильного. Вновь сформировавшийся рефлекс (его дуга) сохраняет способность воспроизводить проведение возбуждения, т. е. осуществлять условный рефлекс.

Каким образом исследования Павлова повлияли на понимание поведения животных

Сегодня мало кто вспоминает нюансы биографии академика Павлова, однако изначально предполагалось, что Иван Петрович станет… священнослужителем. Предки будущего академика по отцовской и материнской линии посвятили свою жизнь служению русской православной церкви, сам Павлов закончил духовное училище, а затем духовную семинарию в Рязани.

Все бы так и шло по заранее намеченному плану, однако на последнем курсе семинаристу Ивану Павлову попала в руки книга «Рефлексы головного мозга», написанная российским физиологом и естествоиспытателем Иваном Михайловичем Сеченовым (1829-1905) . Биографы утверждают, что именно эта книга стала поворотным моментом в выборе жизненного пути Павлова.

Так это или не так, сейчас судить сложно, однако по окончании духовной семинарии Павлов отправился не на церковную службу, а в Санкт-Петербургский университет. Изначально выбор у обладателя диплома о церковном образовании был не слишком широк, и Павлову пришлось подать документы на юридический факультет.

Спустя 17 дней после поступления, преодолев все формальности и реально действовавшие ограничения, Павлов перевелся на естественнонаучное отделение физико-математического факультета. Больше никаких колебаний в выборе профессии у Павлова не было, и всю свою научную жизнь он посвятил изучению высшей нервной деятельности млекопитающих, формирования условных и безусловных рефлексов на примере пищеварительной функции.

Поэтому сегодня можно смело считать, что все проведенные Павловым исследования – это один большой эксперимент длиною в жизнь. Наиболее исчерпывающее представление обо всех его достижениях дает «Полное собрание сочинений» в 6 томах, куда вошли все труды академика Павлова, и в их числе описание эксперимента Павлова над собаками .

Остается добавить, что до того, как приступить к своим экспериментам, Павлов успел поучиться в Медико-хирургической академии, которая позднее была переименована в Военно-медицинскую, и пройти стажировку в Германии. Везде его наставниками были величайшие ученые своего времени: Константин Устимович, Рудольф Гейденгайн, Сергей Боткин и другие.

С 20-х годов 20-го столетия и до конца своей жизни Павлов работал в специально созданном под его запросы институте физиологии в Колтушах, что в Ленинградской области. В частности, знаменитые эксперименты над собаками он проводил в так называемой «Башне молчания» – полностью изолированном от проникновения внешних звуков здании.

Кроме того, там была создана система помещений, позволяющая наблюдать за поведением подопытных животных так, чтобы они не видели ученых. Если требовали условия исследования, животных можно было зафиксировать в определенном положении или ограничить их свободу перемещения. Итак, что же это были за эксперименты?

Какие подходы к обучению собак были разработаны на основе работы Павлова

Не будем превращать эту историю в нудную лекцию и расскажем кратко, в чем суть эксперимента с собакой Павлова.

Русский физиолог случайно столкнулся с механизмом, позднее ставшим известным как классическое (или павловское) обусловливание, во время своих исследований желудочной системы животных. Измеряя скорость слюноотделения собак, ученый обнаружил, что они будут выделять слюну, когда почувствуют запах пищи в ожидании кормления.

Это нормальная рефлекторная реакция, которую стоило бы ожидать, поскольку слюна играет важную роль в переваривании пищи. Каждую «собаку Павлова» помещали в изолированную среду и держали в упряжи. Перед животными стояла миска с едой, а для измерения скорости выделения слюны использовалось специальное устройство.

Затем эти измерения записывались на вращающийся барабан, чтобы Павлов мог контролировать скорость слюноотделения на протяжении всех экспериментов. В ходе исследования Иван Петрович обнаружил, что у собак начинался процесс слюноотделения уже в тот момент, когда ассистент открывал дверь, чтобы их покормить.

Этот ответ продемонстрировал основной принцип классического обусловливания. Нейтральное событие, такое как открывание двери (нейтральный стимул, NS), может быть связано с другим последующим событием — в данном случае кормлением (известным как безусловный стимул, UCS). Эта ассоциация может быть создана путем повторения нейтрального стимула вместе с безусловным стимулом, который станет условным стимулом, приводящим к условной реакции: слюноотделению.

Павлов продолжил свои исследования и протестировал множество других нейтральных стимулов, которые, в противном случае, не были бы связаны с получением пищи.

Так он использовал тиканье метронома, которое собаки слышали перед кормлением и, как и в случае с приходом ассистента, при этом стимуле у них начинала выделяться слюна в предвкушении пиршества.