Газенко Олег Георгиевич

Фейгенберг Иосиф Моисеевич

Николай Александрович Бернштейн (1896-1966)

О. Г. Газенко, И. М. Фейгенберг

НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ БЕРНШТЕЙН(1896-1966)

I

Николай Александрович Бернштейн — одна из наиболее значительных фигур среди исследователей мозга XX века. Тонкий экспериментатор и глубокий мыслитель, он заложил основы современной биомеханики и теории управления движениями человека, а созданное им новое направление исследований функций мозга — ’’физиология активности” — явилось воплощением системного подхода в изучении поведения человека и животных. Творчески освоив достижения передовых физиологических школ своего времени, ученый остался самобытным, оригинальным в своих исследованиях.

Свою судьбу имеют и книги, и идеи, и научные школы. Иногда школа развивается мощным потоком, принимая в себя небольшие притоки, не меняющие коренным образом его течения. Иногда этот поток сливается с другим, и уже невозможно однозначно сказать, чьим продолжением он является. Иногда он разбивается на течения, впадающие в другие потоки и обогащающие их. Но иногда поток отдает часть своей воды в подземные русла, и прослеживается только то, что осталось на поверхности. А потом где-то выбиваются из почвы новые родники. Новые потоки набирают силу, растут, крепнут — и не сразу заметишь, что в них течет и вода старого потока. Так можно представить себе связь между Николаем Александровичем Бернштейном и Иваном Михайловичем Сеченовым.

Замечательные идеи И. М. Сеченова развивались в разных направлениях. Прямыми продолжателями дела Сеченова в его петербургской лаборатории были Н.Е. Введенский и А.А. Ухтомский. Особенно рельефно была воспринята мысль Сеченова о рефлекторном принципе в работе мозга. Развитию этой стороны сеченовского наследия были посвящены исследования И.П. Павлова. Другое направление — активность в действиях животного — не было подхвачено, да и не могло быть подхвачено на том уровне науки. Именно эта сторона сеченовских работ была близка Н.А. Бернштейну.

В 1863 г. в ’’Медицинском вестнике” были напечатаны ’’Рефлексы головного мозга”1 И.М. Сеченова — работа не только глубоко научная, но и страстно полемическая, публицистическая, адресованная не только специалистам — физиологам и психологам, но широкому кругу людей, думающих и ищущих знания о мире, в котором они живут, и о самих себе. 34-летний автор выступил не только как естествоиспытатель-экспериментатор, но и как мыслитель, как борец, как гражданин в высоком смысле этого слова.

1 Сеченов И.М. Рефлексы головного мозга // Мед. вестн. 1863. N 47, 48.

В ’’Рефлексах головного мозга” Сеченов утверждал, что вся психическая деятельность основана на рефлекторном принципе, что ее источник — впечатления, получаемые в результате воздействий на организм окружающего мира. Однако Сеченов не остановился на схеме рефлекса, работающего по принципу стимул — реакция. В книге ’’Физиология нервных центров”1, изданной в 1891 г., он сравнивает механизмы работы нервной системы с регулятором Уатта, т.е. видит в работе мозга регуляторы, осуществляющие целесообразную деятельность, изменяющие ход регулируемого процесса в зависимости от того, в каком отношении находится регулируемый процесс к тому, что является целью регулирования. Изучение саморегуляции как пути к активному достижению цели, т.е. использование информации об уже достигнутом для управления дальнейшим приближением к цели, — характернейшая черта науки XX в., нашедшая яркое выражение в кибернетике. Во время же, когда работал И.М. Сеченов, эти идеи были новы и, как часто бывает с новым, малопонятны. Даже в представлении потомков рефлекторный принцип, развиваемый Сеченовым, все время оставался на виду и временами казался единственным руслом, продолженным после Сеченова прежде всего И.П. Павловым.

Идея же активной саморегуляции (проявившаяся у Сеченова в открытом им центральном торможении), позволяющей достичь некоторой наперед поставленной цели, столь успешно развитая позже кибернетикой, тоже восходит к Сеченову, на что справедливо обратил внимание М. Г. Ярошевский^2. Эта струя в психологии и физиологии выбилась на поверхность, стала зримой — прежде всего в нашей стране — задолго до возникновения кибернетики. Ее пионером был Н.А. Бернштейн.

1 Сеченов И. М. Физиология нервных центров. СПб., 1891.

2 Ярошевский М.Г. Сеченовские идеи о мышечной чувствительности в свете теории отражения и кибернетики // Вопр. философии. 1963. N 9.

Судьба Н.А. Бернштейна как ученого не очень характерна для биолога; чаще подобные судьбы складывались у исследователей в точных науках, в первую очередь математиков. В наиболее продуктивный период научного творчества Н.А. Бернштейна его вклад не получил (и, видимо, не мог получить — настолько он опередил свое время) адекватной оценки. И только в последние годы его жизни, а еще больше после кончины, в связи с бурным развитием кибернетики и порожденного ею круга идей, стало очевидным колоссальное значение вклада Бернштейна для всего комплекса наук о мозге, начиная с собственно нейрофизиологии и кончая проблемами нейролингвистики, искусственного интеллекта, создания роботов, тренировки космонавтов. Ярким примером значения трудов Н.А. Бернштейна для современной науки явилась, например, книга ’’Human Motor Action: Bernstein Reassessed”, изданная под редакцией H.T.A. Whiting в 1984 г. в серии ’’Advances in Psychology” издательством North-Holland. Каждый из шести разделов этой книги начинается английским переводом одной из статей Н.А. Бернштейна, вслед за которой следуют две статьи современных исследователей из разных стран — как правило, крупных ученых, развивающих идеи Бернштейна уже на уровне 80-х годов.

Видимо, именно с Н.А. Бернштейна будет вестись отсчет существования возникающей науки — теоретической нейрофизиологии, подобно тому как начало теоретической физики связывается с именем Максвелла. Такая аналогия усиливается глубоким сходством существа научного вклада этих ученых и ситуации в науке. Оба исследователя начинали свое научное творчество на фоне великих достижений экспериментаторов: в одном случае — Фарадея, в другом — Шеррингтона и И. П. Павлова. И оба ввели в исследования точную количественную меру и аппарат современной математики.

Историки науки, исследуя творчество ученого, обычно много внимания уделяют влиянию на него других ученых и научных направлений. Влиянию же семьи, в которой прошли детские и юношеские годы будущего ученого, отводится меньше внимания. Однако нередко культурные традиции семьи передаются как эстафетная палочка, причем такая, на которой каждое поколение оставляет свои зарубки. Н.А. Бернштейн родился в Москве 5 октября 1896 г. в семье, культурные корни которой известны с XVIII в. Дед со стороны отца, Натан Осипович Бернштейн, умер за пять лет до рождения Николая Александровича. Однако его влияние на детей и — через них — на внука не вызывает сомнений. Он был врачом, физиологом и общественным деятелем. Еще будучи студентом-медиком в Московском университете, он был в 1853 г. награжден золотой медалью за работу ’’Анатомия и физиология легочно-желудочного нерва”. В 1865 г. его назначили приват-доцентом Новороссийского университета в Одессе по кафедре физиологии и анатомии. Натан Осипович изучал физиологию в лучших лабораториях того времени: в 1866 г. — в Берлинской физиологической лаборатории Р. Дюбуа-Раймона, в 1868—1869 гг. — в лаборатории К. Людвига в Лейпциге. В 1871 г. в Новороссийский университет пришел Иван Михайлович Сеченов. С этого года Натан Осипович оставил за собою только курс анатомии, передав физиологию Сеченову.

Отец Николая Александровича — Александр Николаевич (Натанович) Бернштейн — был известным московским психиатром, учеником С.С. Корсакова. Его деятельность оставила заметный след в психиатрии. Но, кроме эрудиции и творческого вклада в психиатрию, в его трудах ясно просматривается очень широкий круг интересов — от точных до гуманитарных наук и искусства. Вопросы психиатрии и психологии он связывает с передовой для того времени физиологией, с идеями Сеченова.

Нельзя не обратить внимания на то, что детские и юношеские годы Николая Александровича прошли среди людей с широким кругом интересов, в обстановке творческих поисков в науке и серьезного отношения к проблемам воспитания и образования.

В 1919 г. Н.А. Бернштейн окончил медицинский факультет I Московского университета; одновременно изучал математику, естественные науки. По окончании университета сразу же начал службу в Красной армии в качестве военврача. После демобилизации недолго работал психиатром в клинике В.А. Гиляровского, но вскоре перешел в Центральный институт труда, куда был приглашен А.К. Гастевым и К.Х. Кекчеевым в 1922 г. и где через короткое время возглавил лабораторию биомеханики. Основной задачей, поставленной Гастевым перед лабораторией биомеханики, было изучение трудовых движений человека в естественных условиях с целью облегчения труда и повышения его эффективности.

II

С работы в Центральном институте труда начинается первый период научного творчества Н.А. Бернштейна. Столкнувшись с отсутствием методов, адекватных задаче исследования трудовых движений человека в естественных условиях, молодой ученый разработал и применил новые методы исследования (кимоциклография, циклограмметрия с последующей математической обработкой результатов наблюдений), проявив незаурядный талант изобретателя. Им создан оригинальный математический метод анализа апериодических колебаний, используемый в нейрофизиологии. Предложенные им принципы исследования движений оказались весьма результативными не только при изучении трудовых движений человека, но и при изучении спортивных движений (ходьбы, бега, прыжка), фортепианной игры, при изучении и лечении нарушений моторики в результате ранений и заболеваний нервной системы, при оптимизации протезирования конечностей, а позже и при тренировке космонавтов. Н.А. Бернштейн организовал ряд лабораторий (в Институте экспериментальной психологии, Государственном институте музыкальной науки — ГИМН, Институте охраны труда, Всесоюзном институте экспериментальной медицины — ВИЭМ, Центральном институте физической культуры и др.), развернув широкий фронт биомеханических и нейрофизиологических исследований. Наряду с выходом в практику (например, разработка рабочего места вагоновожатого трамвая) новые данные требовали и нового теоретического осмысления.

В этом плане Н.А. Бернштейну были близки работы академика А.А. Ухтомского. Уже в начале 20-х годов для Бернштейна были очень важны понятия о доминанте, установочно-регуляционной роли, которую Ухтомский отводил нервным ритмам, их усвоению: ведь существенной стороной настройки мускулатуры является предваряющая, упреждающая настройка.

В свою очередь, Ухтомский тоже рано заметил появление на физиологической ниве нового яркого направления исследований. В курсе лекций, прочитанных студентам Ленинградского университета в 1924—1926 гг., он говорил: ’’Молодой русский ученый Н.А. Бернштейн дал блестящий пример того, как надо использовать метод Фишера для полной механической оценки того или иного рабочего движения”. Речь идет об исследованиях Бернштейна, начавшихся с изучения рабочих движений удара молотком и приведших к созданию нового метода исследований движений — циклограммометрии — и новых способов точной обработки полученных результатов. А.А. Ухтомский продолжает: ”Не говоря о технической важности подобной обработки рабочих движений, она представляет вдохновляющий интерес с чисто научной точки зрения. Ни один прежний метод регистрации двигательных реакций организма не дает такой полноты и объективности, как метод циклограммографический. И ни один прежний метод изучения двигательных реакций не обладает такой наглядностью и точностью, как метод циклограммометрии. Нельзя сомневаться, что ему принадлежит громадная будущность”1.

1 Ухтомский А.А. Собрание сочинений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1952. Т. 3. С. 161.

Но разработка методов исследования явилась лишь первым шагом долгого и нелегкого пути Бернштейна — пути, который, вопреки внешним трудностям, характеризуется удивительным единством. В конечном счете этот путь привел к результатам, не умещающимся в традиционные рамки физиологии. Движения человека оказались не разбитыми на ’’кванты”, кусочки, а выступили как целостный слитный акт сложной системы, управляемой целью, образом конечного результата этого движения. Объектом изучения оказался уже не нервно-мышечный препарат или даже не движущаяся конечность (как в классической физиологии), а нервный аппарат человека, имеющего свои цели, строящего планы их достижения и реализующего поставленные цели.

Анализ движения в конечном счете перерос из задачи исследования в средство познания законов работы центральной нервной системы. Н.А. Бернштейн считал, что ”... моторика человека может и должна оказаться превосходным индикатором для изучения в ней процессов, происходящих в центральной нервной системе”1. Он подчеркивал, что этот ’’двигательный индикатор высшей нервной деятельности” отличается большой выразительностью, способностью отражать быстротекущие процессы работы мозга. ’’Движение уже перестает быть интересным нам своей чисто внешней феноменологической стороной. Мы уже уловили, что в нем содержится богатейший материал о деятельности ЦНС; правда, содержится он там в зашифрованном виде, но ведь нет такого шифра, которого нельзя было бы раскрыть при достаточном внимании и упорстве, при достаточной воле к этому”?

Особенность подхода Н.А. Бернштейна к изучению того, каким образом мозг управляет движениями, состояла в совершенно новом для того времени выяснении свойств объекта управления. Невозможно изучать, как происходит управление, не изучив детально свойств управляемой системы. Потребовалось много усилий для получения необходимых сведений о биомеханике опорно-двигательного аппарата^3. Подчеркивая сложность этого аппарата, его многозвенность и обилие степеней свободы, нелинейные свойства основных характеристик скелетных мышц, Бернштейн обращает особое внимание на отсутствие однозначной связи между иннер-вационными командами и результирующим движением. Уже в первой экспериментальной работе, посвященной биодинамическому анализу удара молотком^4, было показано, что любое натуральное движение является чрезвычайно сложным и вариабельным и что в его осуществлении помимо мышечных сил значительная роль принадлежит силам немышечного происхождения — внешним, инерционным и реактивным силам. Поэтому к этому времени исследований центральная нервная система должна использовать какие-то нетривиальные способы управления с тем, чтобы траектория рабочей точки (молотка) была каждый раз постоянной при изменяющихся условиях.

1    Бернштейн Н.А. Вопросы координации движений и моторного поля // Г.П. Конради, А.Д. Слоним, B.C. Фарфель. Физиология труда. М.: Биомедгиз, 1935, с. 449.

2    Там же, с. 450.

3    Бернштейн Н.А. Общая биомеханика. М.; Изд-во ВЦСПС, 1926.

4    Бернштейн Н.А. Исследования по биомеханике удара с помощью световой записи // Исследования ЦИТ, м., 1923. Т. 1, вып. 1. С. 9—79.

Такой ход мысли привел к необходимости исследования проблемы координации — преодоления избыточных степеней свободы. Бернштейн раскрывает сущность самого слова: ко-ординация намекает на совместность действий отдельных элементов. В статье, опубликованной в 1935 г., он пишет: ’’координация — есть деятельность, обеспечивающая движению его слитность и структурное единство... она базируется на определенной организации совместного действия нейронов”1.

1 Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М.: Медицина, 1966. С. 52.

Так, начав с изучения биомеханики, Н.А. Бернштейн вскоре превратил биомеханику из объекта исследования в средство, в модель для решения более общих и широких вопросов построения управляющей деятельности мозга высокоорганизованных организмов и человека. Разработав методы точной оценки биомеханических характеристик разных двигательных актов, он использовал полученные результаты для оригинального анализа организации процессов управления в центральной нервной системе с позиции требований, налагаемых структурой управляемого периферического объекта и характеристиками его деятельности. Такой подход предопределил огромную роль дедукции, теоретического анализа в его творчестве и благодаря необычайной силе интеллекта привел уже в середине 30-х годов к формулированию исключительно глубоких принципиальных выводов о кардинальных особенностях процессов мозгового управления деятельностью, которые лишь спустя десятилетие возродились вновь в трудах создателей кибернетики. Да и до нашего времени многие идеи Н.А. Бернштейна, высказанные им в первой половине 30-х годов, воспринимаются как программа действий, программа развертывания исследований.

Н.А. Бернштейн сформулировал важнейшее положение о том, что выработка навыка какого-либо движения состоит не в повторении одних и тех же команд, а в выработке умения каждый раз заново решать двигательную задачу (принцип ’’повторения без повторения” как принцип обучения). Большим достижением Бернштейна явилось установление им наличия однозначного результата движения рабочей точки в соответствии с ’’моделью потребного будущего” при неоднозначном пути достижения этого соответствия, неоднозначности эффекторных команд (в зависимости от условий). Стабильность высоко существенного (достижение результата действия) обеспечивается вариативностью мало существенного (способ достижения этого результата). Соответствие двигательной задачи и реального движения рабочей точки (она может располагаться на руке или на орудии труда) достигается поступлением информации об уже достигнутом и сопоставлением ее, сличением с моделью потребного будущего. В основу координирования двигательных актов положен принцип сенсорных коррекций. Этот принцип стал одним из важнейших в современных подходах к регуляции поведения человека и животных. Предвосхитив основные принципы кибернетики, Н.А. Бернштейн уже в 1929 г., опираясь на идеи высоко им ценимых И.М. Сеченова и А.А/ Ухтомского, развил принцип обратной связи и сенсорных коррекций, перейдя от классического представления о разомкнутой рефлекторной дуге к представлению о замкнутом контуре регулирования.

Мысли об участии центростремительной иннервации в регуляции деятельности мышц кратко высказывались еще Ч. Беллом и И.М. Сеченовым. Но экспериментально применительно к организации движения принцип циклического управления на обратных связях, т.е. использование сигналов о достигнутом результате для достижения необходимого (потребного) результата, был сформулирован в 1929 г. в одной из ранних работ Н.А. Бернштейна. 33-летний ученый писал: ’’Каждый моторный импульс, приводя к двигательному эффекту на периферии, тем самым вызывает проприоцептивные, центростремительные иннервации, влияющие, в свою очередь, на дальнейшее протекание моторных импульсов. Таким образом, здесь получается некоторая циклическая связь взаимной обусловленности, могущая быть количественно прослеженной до конца”1.

Н.А. Бернштейн сформулировал принцип ’’равной простоты”: для всякой структурной схемы, которая может выполнять множество различных элементарных процессов, принадлежащих к некоторому многообразию, линии равной простоты соответствуют тем направлениям на многообразии, передвижение по которым не меняет ни структурных принципов, ни принципов функциональной схемы.

Целостность и структурная сложность живого движения, которая была подмечена И. М. Сеченовым и нашла отражение в принципе доминанты А.А. Ухтомского, стала объектом глубокого исследования Н.А. Бернштейна. Его взгляды, основанные на большом экспериментальном материале, были изложены в статье ’’Проблема взаимоотношений локализации и координации”2. Статья, опубликованная в 1935 г. в журнале ’’Архив биологических наук”, сейчас стала уже классической. Эта статья подводит итог первого периода научных исследований Н.А. Бернштейна.

Революционно новым (и, увы, плохо понятым современниками) в этой статье было утверждение, что если приспособительная реакция организма формируется в процессе своего непрерывного сенсорного корригирования, то в центральной нервной системе неизбежно должно существовать в какой-то ’’закодированной” форме предвосхищение требуемого конечного результата реакции — ’’модель потребного будущего”, как ее назвал Н.А. Бернштейн. Основную мысль этой статьи можно сформулировать так: «на основе циклографического анализа тонких особенностей моторики было установлено, что даже самая простая двигательная реакция не вызывается какой-то заранее фиксируемой ’’преформированной” совокупностью возбуждений, что она, напротив, формируется импульсами, которые определяются лишь по ходу становления реакции и зависят:

а)    от информации, приносимой по афферентам, о ситуации на данный микроинтервал времени на двигательной периферии;

б)    от степени расхождения (т.е. от того, что теперь стало широко обозначаться в физиологической литературе как ’’рассогласование” между этой ситуацией и задачей движения). Формирование двигательной реакции происходит, таким образом, в процессе ее непрерывного сенсорного корригирования, непрерывной, все более точной подгонки под требуемое конечное выражение»3.

1 Бернштейн Н.А. Клинические пути современной биомеханики // Сборник трудов Государственного института усовершенствования врачей им. В.И. Ленина в Казани. 1929. Т. 1. С. 249—270.

2 Бернштейн Н.А. Проблема взаимоотношений локализации и координации // Арх. биол. наук. 1935. Т. 38. N 1. С. 1—34. См. также: Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М.: Медицина, 1966. С. 39—78.

3 Бассин Ф.В. О подлинном значении нейрофизиологических концепций Н.А. Бернштейна // Вопр. философии. 1967. N 11. С. 69.

Координация — деятельность, обеспечивающая движению его целостность и структурное единство, — базируется главным образом не на особенностях процессов в одиночных невронах, а на определенной организации совместного действия последних. Организация же не может не быть отображена в анатомическом плане в виде определенной локализации. Но, как подчеркивает Н.А. Бернштейн, не следует смешивать локализацию с топикой.

В этой работе уже четко сформулированы идеи сенсорных коррекций (обратной связи) и рефлекторного кольца, сменившие традиционное представление о разомкнутой рефлекторной дуге, — идеи, предвосхитившие появление кибернетики. Бернштейном проложен путь от сеченовского ’’контроля движений чувством”1 к кибернетике.

Большой заслугой Н.А. Бернштейна является установление им того, что движение направляется ’’моделью потребного будущего”. Им было показано, с помощью каких средств двигательная задача реализуется в виде необходимого периферического результата. Соответствие двигательной задачи и реального движения рабочей точки при неоднозначности пути достижения этого соответствия, вариабельности условий реализации, непредвиденных помехах достигается поступлением информации об уже достигнутом и сопоставлением этой информации с моделью потребного будущего. В основу координирования двигательных актов Бернштейн положил принцип сенсорных коррекций, получивший признание в физиологии движений.

Н.А. Бернштейн одним из первых начал рассматривать управление движением как реализацию некоторой программы, хранящейся в центральной нервной системе в закодированном виде. Органическая слитность движений, их целостность в пространственно-временной реализации — веский аргумент наличия в центральной нервной системе ’’точных формул движений или энграмм последних”. И далее Бернштейн продолжает: ”Мы можем утверждать, что в тот момент, когда движение началось, в ЦНС имеется в наличности уже вся совокупность энграмм, необходимых для доведения этого движения до конца. Существование таких энграмм доказывается, впрочем, уже самим фактом существования двигательных навыков и автоматизированных движений”2. Н.А. Бернштейн пишет о моторном образе, проекте движения: ”... в высшем центральном органе необходимо должно существовать точное отображение того, что далее будет иметь место на периферии”3.

Среди новых течений, внесенных Сеченовым в понимание работы нервной системы, была также его борьба против ’’анатомического начала” и узкого локализационизма. В предисловии к лекциям по физиологии нервных центров, прочитанным Сеченовым для врачей в 1889—1890 гг., он писал, что хочет прежде всего ’’внести в описания центральных нервных явлений физиологическую систему на место господствующей по сие время анатомической, т.е. поставить на первый план не форму, а деятельность, не топографическую особенность органов, а сочетание центральных процессов в естественные группы”4.

1    Сеченов И.М. Избранные философские и психологические произведения. М.: Госполитиздат, 1947. С. 387.

2    Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М.: Медицина, 1966. С. 58.

3    Там же. С. 62.

4   Сеченов И.М. Физиология нервных центров // Избранные произведения. М.: Изд-во АН СССР, 1956. Т. 2. С. 662.

Эта линия сеченовской идеи также получила блестящее развитие в исследованиях Н.А. Бернштейна, завершающих первый период его творчества.

В середине 30-х годов Н.А. Бернштейн написал книгу ’’Современные искания в физиологии нервного процесса”, в которой дал критический очерк истории нейрофизиологических исследований и анализ современного ему состояния нейрофизиологии. Эта книга явилась как бы ’’стартовой площадкой”, с которой начал свой путь новый этап нейрофизиологии — этап, на котором ученый был одним из первопроходцев. (Эта книга готовилась к выпуску Госиздательством биологической и медицинской литературы в 1936—1937 гг., но по ряду обстоятельств, к сожалению, не увидела света: книга не утратила интереса и для современного читателя и, надо надеяться, будет издана.) В главе ’’Центр и локализация. Исторический очерк” ярко нарисована история вопроса о взаимоотношении топики и функции.

В XVIII в. появилась новая натуралистическая теория мозга Галлера. Он определял мозг как ’’общее чувствилище” (sensorium commune). Галлер считал, что в мозге нет четко пространственно ограниченных центров отдельных функций (зрения, слуха и др.), а они диффузно распределены на преобладающей части мозга. В это же время возникли частично научные (анатомические), а частично фантастические (френология) представления Галля, утверждавшего, что каждая функция имеет свою четкую локализацию в мозге. Локализованными представлялись не только ’’простые” функции, но и чувство места, речи, цвета, инстинкты размножения и самосохранения, поэтический и математический таланты и даже едкость ума, почтительность, детолюбие, богобоязненность и т.д.

Н.А. Бернштейн проследил историю антилокализационизма и локализациониз-ма — двух течений, берущих истоки от Галлера и Галля, — историю, которую Н.А. Бернштейн уподобил качанию маятника от одного полюса к другому.

После Галля маятник качнулся в другую сторону — к антилокализационизму. Флуранс, удаляя у птиц мозговые полушария постепенно, по слоям, вначале вообще не обнаруживал существенных растройств в умственной или волевой области. Удаление же большей части вещества полушарий приводило к равномерному и все большему снижению нервно-психических возможностей.Функции, пострадавшие при экстирпации, постепенно восстанавливались, если хоть одна часть головного мозга (и несущественно — какая) оставалась неповрежденной. Отсюда и* вывод Флуранса, что масса мозговых полушарий физиологически столь же равноценна и однородна, как масса какой-нибудь железы.

Но дальнейшее накопление фактов вновь привело исследователей к локализа-ционизму. Воздействуя на кору головного мозга электрическим током, Фритш и Гитциг установили, что раздражению отдельных участков коры мозга соответствуют определенные изолированные движения. Увеличивалось число исследователей — экспериментаторов и клиницистов, возрастало и число открытых нервных центров, размер которых становился все меньше. Появилось представление, что каждая нервная клетка есть элементарный нервный центр, ’’нервная клетка была припечатана названием центра” (Бэте).

Но что же ’’локализуется” в центре? Одно направление признавало, что локализуется чувствительность (теория сенсорных центров). Мунк, Мейнерт, И.П. Павлов видели в коре скопление чувствительных центров. Другое направление, начатое работами Флексига, признавало наличие не только сенсорных центров, но и центров, не связанных прямо с периферией (теория ассоциационных центров — Бродбент, Флексиг, С.С. Корсаков).

Н.А. Бернштейн отмечал, что бесспорный приоритет в области физиологического ассоционизма принадлежит И. М. Сеченову — первому из физиологов, ’’отважившихся опереться на законы ассоциации для физиологического объяснения поведения человека”.

Однако исследования с экстирпацией локальных участков мозга вновь толкнули маятник в сторону антилокализационизма. Опыты Гольтца показали, что на локальную экстирпацию организм реагирует как целостная и неразделимая на составные части система. После тяжелых общих явлений, непосредственно следовавших за мозговой операцией (первичный шок), на первый план начинают выступать нарушения, охватывающие одновременно разнообразные функции — и движения, и чувствительность, и проявления высшей нервной деятельности. Эти нарушения в дальнейшем ослабевают и могут (при не слишком обширной экстирпации) исчезнуть бесследно. При экстирпации всей коры мозга остаются изменения, носящие не ограниченно-функциональный, а синтетический характер.

Н.А. Бернштейн в своих работах подчеркивал, что И.М. Сеченов ясно сознавал, какой сложнейший комплекс процессов возникает в организме при нарушении целости коры полушарий. Это проявляется и в характере нарушений после экстирпации, и в характере восстановления функций в последующий период. К выводам Флуранса, работавшего только на птицах, Сеченов в ’’Физиологии нервных центров” добавил, что самый произвольный характер движений и осмысленность чувствования страдают с удалением полушарий тем менее, чем ниже животное по степени развития полушарий. Сеченов представлял себе сложность вопроса о локализации функций. И локализационисты и их научные противники приводили факты и доводы в пользу своей правоты, но не опровергали факты и доводы друг друга.

К решению проблемы локализации функций в мозге Н.А. Бернштейна подвели его экспериментальные исследования по биодинамике, интенсивно проводившиеся в 20-х и первой половине 30-х годов. Им была разработана методика кимоциклографии и циклограммометрии.

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.

Content

Газенко Олег Георгиевич и др Николай Александрович Бернштейн (1896-1966)

I

II

III

IV