Сб12032016

Обновление09:33:56

Могут ли обучаться внутренние органы?

Лабораторная мышь

Биологическая обратная связь


Часть II. Контрольный эксперимент: могут ли обучаться внутренние органы?


Когда Нил Миллер внимательно рассматривал свое отражение в зеркале ванной комнаты своего загородного дома в Гилдфорде, штат Коннектикут, он видел коренастого, энергичного мужчину, лысого, не считая белой бахромы волос за ушами, с твердым подбородком, широким носом и глубоко посаженными зелеными глазами. Однако его взгляд был сосредоточен на ушах, поскольку он пытался научиться шевелить своим правым ухом, не двигая при этом левым ухом. Он считал, что всякое обучение требует соответствующего использования вознаграждения или подкрепления. Поэтому он внимательно следил за малейшим признаком, который бы говорил о том, что он начал делать успехи в освоении искусства шевеления ухом, с тем, чтобы он мог вознаградить самый незначительный успех одобрительной тирадой.

Он испробовал разные методики, он также пытался воображать, что левая сторона его лица замерзла или онемела, чтобы левое ухо не могло пошевелиться; все эти попытки не имели успеха. Наконец он обнаружил, что наилучшая стратегия - это стоять перед зеркалом и пытаться шаг за шагом освоить этот трюк. Вот как он объяснял свой метод Джеральду Джонасу из "Нью-Иоркер": "Я начал с того, что попытался добиться микроскопических движений правым ухом. Затем я попытался усиливать эти движения постепенно каждый день. Если мое левое ухо начинало тоже шевелиться, я снова возвращался к началу, пока не убеждался, что шевелится только мое правое ухо. Затем я снова начинал усиливать движения, шаг за шагом. Наконец..." В этот момент Миллер сделал паузу и, похоже, попытался глубоко сосредоточиться. Его правое ухо начало подрагивать, в то время как левое ухо оставалось неподвижным. Через мгновение он расслабился и широко улыбнулся, показывая этим, что успех и есть награда.

Эта история иллюстрирует то, как люди могут научиться делать странные и необычные вещи, если получают соответствующее вознаграждение и если получают непосредственную информацию (или обратную связь) об успехе или неуспехе своих усилий. А нельзя ли произвольно понижать или увеличивать частоту сердцебиений, если устроить так, что будет постоянная информация о частоте сердечных сокращений? Миллер считал, что это должно быть возможным, и полагал, что этого можно добиться двумя разными способами - непосредственно с помощью висцерального обучения и косвенным образом с помощью волевого контроля над произвольными действиями, такими, как выполнение физического упражнения или дыхание (например, если вы будете в течение продолжительного времени глубоко и медленно дышать, ваши сердцебиения будут замедляться).

Миллер рассматривал изменение ритма сердцебиений путем волевого контроля как "мошенничество" и указывал на то, что внушительная демонстрация подлинного обучения внутренних органов требовала устранения возможности влияния произвольных реакций. Предложенный им метод состоял в использовании инъекции яда кураре, вызывающего практически полный паралич скелетных мышц, в том числе и тех, которые участвуют в процессе дыхания, но не сказывающегося на функционировании внутренних органов.

Изначально кураре добывался южноамериканскими индейцами из определенных растений и использовался ими в целях охоты - они смачивали им дротики (яд приводил к смерти от дыхательной недостаточности в течение нескольких минут после попадания в организм). Позднее кураре стали использовать в качестве обезболивающего средства во время хирургических операций. Поскольку оперируемые оставались совершенно неподвижными, полагали, что они ничего не чувствуют во время операции. Их крики после того, как действие кураре заканчивалось, одно время приписывали галлюцинациям. Затем было обнаружено, что они испытывали мучительную агонию с каждым надрезом скальпеля.

Основная предпосылка Миллера и его коллег из Нью-Йоркского университета Рокфеллера заключалась в том, что если бы удалось добиться изменений висцеральных реакций животных, парализованных кураре, с помощью вознаграждения или подкрепления, это было бы убедительной демонстрацией того, что внутренние органы способны учиться. Поскольку существует очевидная опасность использования такого мощного препарата, как кураре, на людях и поскольку, вероятно, трудно было найти людей, готовых пойти на временный паралич, Миллер решил использовать в большинстве своих экспериментов крыс. Так как парализованные ядом крысы не могут дышать самостоятельно, необходимо было поддерживать их дыхание искусственным образом.

Миллер решил, что главная причина, почему внутренние органы в обычных условиях не проявляют большой способности к обучению, в том, что в своей повседневной жизни мы, как правило, не подозреваем об их деятельности. Для того чтобы облегчить обучение изменениям ритма сердечных сокращений у крыс, Миллер создал сложную систему обеспечения крыс информацией о частоте их сердечных сокращений. Первоначально каждой крысе делали операцию и вживляли под кожу электроды таким образом, чтобы их можно было бы подсоединить к электрокардиографу - аппарату, фиксирующему частоту сердцебиений. Аппарат настроили так, чтобы за незначительным спонтанным усилением частоты сердечных сокращений (обычно 2-процентное увеличение) следовало вознаграждение. С каждым разом крысе приходилось все больше усиливать частоту сердцебиений, чтобы получить вознаграждение.

Как же может получать вознаграждение полностью парализованная крыса? Миллер решил эту сложную проблему с помощью короткого стимулирования той части мозга крысы, которая выступает в роли своего рода центра вознаграждения. Он обнаружил, что, вознаграждая путем стимуляции мозга все большее усиление частоты сердцебиений, он мог увеличивать частоту сердечных сокращений парализованной крысы до 80 ударов в минуту всего за полтора часа обучения! Таким образом, эксперимент показывал, что внутренние органы могут обучаться с помощью метода вознаграждения, несмотря на широко распространенное в то время убеждение, что такое невозможно.

Могли ли крысы научиться изменять функционирование и других внутренних органов? Миллер обнаружил, что парализованные крысы способны были научиться усиливать или ослаблять перистальтику кишечника, изменять объем крови в стенке желудка и даже управлять скоростью образования мочи!

Миллер все еще не считал, что ему удалось продемонстрировать, что висцеральное обучение точно такое же, что и обучение произвольных реакций, как, например, обучение нажатию на рычаг для получения пищи. К примеру, при обычном обучении навыки сохраняются довольно долгое время. Чтобы доказать, что при висцеральном обучении навыки также сохраняются, Миллер протестировал крыс, которые за три месяца до этого провели полтора часа, обучаясь усиливать или уменьшать частоту сердцебиений, и обнаружил, что они действительно помнили, как управлять частотой сердцебиений.

Наконец, Миллер настаивал, что при обычном обучении любому физическому навыку наблюдается постепенное совершенствование навыка и достижение большей точности в его использовании. Наблюдается ли то же самое при висцеральном обучении? Очевидно, да, поскольку парализованные крысы были способны прогонять больший объем крови через одно ухо, чем через другое, если они получали вознаграждение при этом!

Для чего же тогда природа снабдила нас такой способностью к висцеральному обучению, если она так мало используется, что большинство людей даже считает, что мы не обладаем ею? Как указал сам Миллер, было бы странно, если бы эволюция создала механизм, который "не имеет другой функции, кроме той, чтобы служить темой для публикаций моих студентов".

Ответ на этот вопрос может быть связан с тем фактом, что наша внутренняя среда в большинстве своих проявлений нуждается в постоянном поддержании равновесия: это известно как "гомеостаз". Обычно для поддержания внутреннего равновесия достаточно врожденных систем контроля, однако висцеральное обучение может присутствовать как дополнительный механизм на случай, если возникает серьезная угроза внутренней среде.

Ироническим примечанием к работе Миллера является то, что еще в 30-х годах он и его учитель Кларк Халл настойчиво пропагандировали идею о том, что все формы обучения независимо от того, являются ли они произвольными или непроизвольными по своему характеру, зависят от вознаграждения или подкрепления. Задним числом Миллер высказал удивление, что никто из коллег Халла серьезно не исследовал висцеральное обучение все эти годы: "На фоне того, что так много людей настаивали на невозможности этого, даже малейший положительный результат стал бы сокрушительным ударом по теории... Вероятно, я уклонялся от возможности такого экспериментального применения теории Халла потому, что считал, что она может быть отвергнута... и неосознанно я пытался избежать такого исхода". Но, может быть, самая большая ирония заключается в том, что, несмотря на свою репутацию добросовестного экспериментатора, результаты его экспериментов оказалось трудно воспроизвести. Другие исследователи добились в этом некоторого успеха, а сам Миллер, в сотрудничестве с Барри Дворкиным, не смог их повторить.

Какова бы ни была конечная ценность проделанной Миллером работы, огромное влияние его исследований не вызывает никакого сомнения. В частности, без новаторской работы Миллера, возможно, не получило бы никакого развития изучение биологической обратной связи как медицинского средства лечения различных расстройств.

Продолжение следует...

Биологическая обратная связь


Часть I. "Торжество духа над материей"


Часть II. "Контрольный эксперимент: могут ли обучаться внутренние органы?"


Часть III. "Медицинское использование биологической обратной связи"


Часть IV. "Сферы применения биологической обратной связи"

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ!

Вконтакте Подписаться на новости Подписаться на новости Подписаться на новости

Популярные статьи

Дайте детям свободу

Воображение и игра необходимы для нормального социального, эмоционального и когнитивного…

Как заниженная самооценка влияет на нашу жизнь

Отражаясь на внутреннем мире человека, заниженная самооценка воздействует на многие…

Классификация проблем школьников группы риска

В общеобразовательную школу приходят дети с различными способностями и возможностями. Они…

Как быть, если у ребенка возник конфликт с учителем?

Что делать, если у ребенка возник конфликт с учителем?Во-первых, еще до разговора с…