Принцип обратной связи.
Если бы опытному и способному конструктору поручили создать такую машину, самолет или ракету, которые должны двигаться по определенному пути, как бы он приступил к своей задаче?
Он установил бы на своей машине такие приборы, по которым можно было бы определять направление движения. [42] Эти приборы должны указывать по карте путь следования машины. В современном судоходстве и в авиации для определения местонахождения судна или самолета используются радарные лучи, и полученные данные переносятся на географическую карту. Таким образом, приборы фиксируют действительное местонахождение машины на географической карте.
Другие приборы должны показывать намеченное направление. Самым простым прибором такого рода является компас. Теперь необходимо, чтобы действовало устройство, которое постоянно сравнивало бы фактические данные с заданными, например фактический курс с намеченным направлением. Это устройство должно так направлять механизм машины, ее рулевое управление, чтобы в конечном итоге ликвидировать расхождения между фактическим и заданным направлениями. Такие технические задачи относительно легко разрешить, и соответствующие приборы в настоящее время широко применяются.
Принцип, о котором идет речь, называется принципом обратной связи. Это означает, что обнаружение различия между соответствующими заданными и фактическими данными в конечном итоге ведет к ликвидации этих различий. Поэтому такой принцип иначе называют принципом отрицательной обратной связи.
Принцип обратной связи осуществляется в электрическом холодильнике. Если ртуть термометра опускается ниже дозволенной границы, прерывается прохождение тока, и охлаждение прекращается. После этого температура в холодильнике снова поднимается, поднимается и ртутный столбик термометра, что в конечном итоге включает ток, и холодильное устройство вновь начинает функционировать. Этот пример делает понятным процессы, происходящие в нервной системе животных и проявляющиеся в их поведении. Когда животные благодаря своим «внутренним часам» ориентируются по астрономическим данным, т. е. по движению солнца или звезд, то в их поведении проявляется принцип отрицательной обратной связи. Этот принцип действует и тогда, когда летучая мышь благодаря отражению ультразвука изменяет направление полета в погоне за своей жертвой.
Конечно, одно дело техника, другое — живой организм. Как же протекает деятельность живого организма? [43]
Рефлексы.
Раздражения, поступающие из окружающей среды и достигающие организма, улавливаются органами чувств. Глаза улавливают свет, уши — звуковые колебания, полукружные каналы — ускорения, связанные с вращением, и т. д. Органы чувств воспринимают различные влияния окружающей среды. Их чувствительность означает, что они воспринимают внешние раздражения и превращают их в нервные процессы.
Свет, падающий на человека, воздействует не только на наши глаза, но и на нашу кожу. Однако глаза гораздо более чувствительны к свету, чем кожа. Чувствительные клетки глаза воспринимают даже самые малые различия интенсивности света. Лучи света, достигающие глаза, вследствие сложной и тонкой работы чувствительных клеток (колбочек и палочек) становятся раздражителями нервных клеток, находящихся в глазу. По нерву, связывающему глаз с мозгом, пробегают электрические разряды — характерные серии нервных импульсов. В нервное возбуждение превращается и всякое раздражение, доходящее до уха. Соответствующие разряды пробегают и по нервам, идущим от коленного сухожилия к центральной нервной системе, когда при испытании коленных рефлексов врач внезапным ударом молоточка напрягает сухожилие.
Следовательно, рефлексы начинаются с деятельности органов чувств. Свет, звук, удар, холод, запах и т. д. возбуждают чувствительные клетки. Эти чувствительные клетки соприкасаются с нервными клетками, которые воспринимают раздражение чувствительных клеток и путем разрядов, пробегающих вдоль длинного отростка нервного волокна, передают их дальше в центральную нервную систему. Нервные клетки центральной нервной системы связаны с другими нервными клетками. Самая простая форма такой связи — передача нервными клетками раздражения чувствительных клеток и возбуждение других нервных клеток, которые связаны, например, с мышечным [44] волокном. В таких случаях вторая нервная клетка, получив разряд и передав его дальше, вызывает раздражение мышечного волокна, которое при этом сокращается.