高級神經活動規律

19世紀末,隨著科學的發展,人類對自己身體各部分的構造已基本清楚,但對內臟器官的工作機理,對人體的司令部——大腦以及神經系統的活動規律,卻了解很少。因為內臟和大腦都隱藏在體內,它們工作的時候誰也看不見。怎樣才能觀察到它們的活動規律呢?解決這個難題的,是俄國傑出的生理學家伊凡·彼得羅維奇·巴甫洛夫。

急性實驗,從研究消化開始,啟發,實驗,實驗結論,耐人尋味的現象,研究大腦活動規律,認識人體的司令部,條件反射,

急性實驗

在巴甫洛夫以前,研究生理學的人,大多採用一種“急性實驗”的方法。例如,牽一條狗來,將它麻醉後解剖,取出內臟器官來做實驗。但是巴甫洛夫不贊成這種方法,因為實驗的時候,器官已停止了正常狀態下的工作,觀察的結論當然不會準確。他主張進行一種“慢性實驗”,就是實驗的時候不讓器官離開機體,也不作麻醉,這樣就能觀察到器官活動的真實規律。

從研究消化開始

巴甫洛夫想:營養是生命的來源,要了解人體內臟的機理,理應從研究消化開始,首先應觀察胃的消化活動。可是,胃藏在腹腔里,怎么可能看到裡面的動態呢?

啟發

一個偶然的事故,給了巴甫洛夫很大的啟發。有個獵人槍枝走火,子彈射進了自己的腹部,醫生救了獵人的命,可惜傷口長期不能癒合,在腹部留下了一個通向胃部的小洞(這種通道,醫學上叫做瘺管),只好用紗布蓋著。聰明的醫生就利用這個難得的“視窗”,來觀察獵人胃的活動情況。當然,這只是獨一無二的特例,又不能在其他正常人身上再開這么一個視窗。

實驗

訊息傳到巴甫洛夫耳里,漸漸地一個大膽的實驗設計形成了。巴甫洛夫決定用狗代替人來做實驗。先將狗胃的一部分割開,做成一個通向體外的胃瘺管,再在狗的脖子上開一個口子,把食管切斷,然後把兩個斷頭都接到體外。
在實驗台上,在帶瘺管的狗面前擺著一個食盤,飢餓的狗狼吞虎咽地吃了起來,可是咽下去的食物半路上從食管切口處掉了出來,又落在食盤裡。狗雖然不停地吃,胃卻始終大唱“空城計”。有趣的是,食物雖然沒有進入胃裡,但狗的嘴巴一動,一咀嚼食物,胃就開始分泌胃液,因為胃內沒有雜物,透明純淨的胃液就從胃部瘺管中一滴一滴地流入外面接著的試管里。

實驗結論

這個“假飼”實驗告訴我們:食物並沒有到胃裡,而胃已開始分泌胃液,說明胃液的分泌不是食物刺激胃的結果,而是大腦通過神經下達了命令。食物一進入嘴裡,味覺神經就向大腦報告:食物來了,叫胃準備消化。信號從大腦傳到胃,胃液就分泌出來了。

耐人尋味的現象

不僅如此,巴甫洛夫在實驗中還觀察到好些耐人尋味的現象:當狗一看見食物,還沒叼進嘴裡,瘺管里就已開始滴出胃液,這說明不僅口腔可以向大腦報告“食物來了”的訊息,眼睛看見食物後,也可向大腦發出報告。甚至不讓狗看到食物,只是把香腸、火腿等藏在口袋裡,靈敏的狗鼻子聞到了香味,也會有胃液滴出,這證明大腦已收到了鼻子發出的“準備消化”的信息。

研究大腦活動規律,認識人體的司令部

綜合這些現象。巴甫洛夫得出結論:大腦控制、支配著胃的消化活動,它是指揮全身各器官協調工作的司令部。“研究大腦活動規律,認識人體的司令部”成了巴甫洛夫下一個攀登的目標。
巴甫洛夫已打開了觀察胃的“視窗”,有了研究消化的經驗。他注意到:當狗看到食物,或聞到食物的香味時不僅能分泌胃液,嘴角也會流出口水。對了,通過唾液分泌去研究大腦,不是更方便嗎?
這一次,他在狗的面頰上切開一個小口,使唾液腺的導管經過它通向體外。這樣,狗的唾液不是往嘴中流,而是流到掛在面頰上的漏斗中,滴入下面的量筒里。
給站在實驗台上的狗餵食物,唾液馬上流了出來。這屬於天生的反射,不需要任何訓練就會產生,無論動物和人都是這樣。
但是,巴甫洛夫構想了一個奇特的實驗。在給狗餵食之前,打開電燈。因為燈光與食物沒有任何聯繫,狗根本不理會,也不流唾液;而開燈後立即給狗餵食,狗的唾液就流出來了。

條件反射

從此,凡是餵狗的時候,燈光和食物總是先後同時出現。這樣重複多次後,一個奇怪的現象出現了:只要燈光一亮,即使不餵食物,狗也會流出口水。可見,在狗的大腦里,燈光已經變成了食物的信號,所以狗一看見燈光,就作出消化食物的反應,流出唾液。巴甫洛夫把這稱之為“條件反射”。
條件反射是暫時的。對一條建立了條件反射的狗,如果總是只亮燈光,不給食物,狗的口水就會一次比一次少,最後就不再流口水了。暫時建立起來的神經聯繫也就消退了。
人類的心理活動,巴甫洛夫認為也是一種複雜的條件反射,但同動物的行為有本質上的差別。因為人類在進化過程中學會了勞動,同時產生了語言,巴甫洛夫把語言叫做第二信號,由語言引起的活動,叫做第二信號系統活動。這是人類特有的高級神經活動。巴甫洛夫通過20多年的研究,證明動物只有第一信號系統這一種高級神經活動,就是由現實的具體刺激引起的條件反射;而人類則具有第一和第二信號系統,兩種形式的高級神經活動。
巴甫洛夫創立的學說,有史以來第一次對人類高級神經活動作出了科學論述。他的非凡實驗,為觀察神經活動安下了一個明亮的“視窗”,為研究人類大腦皮層的一系列複雜問題,開闢了新的途徑。

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