Рецепторы мышечно-суставных ощущений
В мышцах имеются нервные окончания двух родов: центробежные, или двигательные, по которым от мозга спускаются в мышцы нервные импульсы, и центростремительные, или чувствительные, которые подают в мозг сигналы о совершаемом мышцами движении. Эти чувствительные нервные окончания в мышцах и являются рецепторами мышечных ощущений. Считают, что от 1/3 до 1/2 всех волокон в нерве, соединяющем спинной мозг с мышцей, являются чувствительными, или центростремительными. Учитывая громадное число всех мышц человека, можно представить себе огромное множество мышечных рецепторов. Эти рецепторы находятся не только в мышечной ткани, но и в сухожилиях, в капсулах мышц и сухожилий и т. д. Поэтому рецепторы всего двигательного аппарата носят название мышечно-суставных. Эти рецепторы разнообразны по своему строению. В мышечной ткани находятся так называемые окончания Руффини, в сухожилиях — аппараты Гольджи, в капсулах мышц и сухожилиях — тельца Гольджи — Маццони и т. д.
Мышечно-суставные рецепторы разделяются на группы веретенообразные и сухожильные, а также соединительные. Веретенообразные окончания встречаются среди поперечнополосатых мышц. Каждое такое «веретено» имеет свою собственную оболочку, свои кровеносный и лимфатический сосуды. Несколько нервных волокон разветвляются внутри этого «веретена», образуя сложные спирали, кольца и цветкообразные ветвления. Мышцы человека преимущественно характеризуются именно этими цветкообразными ветвлениями.
Величина веретенообразных окончаний различна в различных мыщцах
8 Там же, стр. 433—434.
20 Б. Г. Ананьев
ных мышцах (от 0,05 до 13,0 мм). Наиболее многочисленны эти окончания в конечностях, особенно их крайних частях" (пальцах.рук и ног). В мышцах находятся мышечные рецепторы и другого строения (голые нервные окончания, рассеянные между мышечными и сухожильными волокнами, болевые рецепторы в соединительнотканных образованиях). Вощожи-лдя-х находятся специальные рецепторы — веретенообразные образования (до 1,5 мм длины), чаще всего расположенные у места соединения мышц и сухожилия. Мышечно-суставные рецепторы возникают при возбуждении и сокращений мышцы. Их "раздражителем является поэтому движение той или иной части .тела.
При перемещении какой-либо части тела имеет место движение в суставе: перемещение суставных поверхностей одна относительно другой, изменение натяжения связок, сухожилий, пассивное натяжение мышц. При движениях изменяется общий тонус, или напряжение мышц," являющееся состоянием неполного сокращения или напряжения мышц, не сопровождающееся утомлением. Следовательно, изменение тонуса тех или иных мышц и связанных с ними сухожилий является специфическим раздражителем мышечно-суставных ощущений. Раздражение мышечно-суставных рецепторов тоническими изменениями передаются по чувствующим (или афферентным) путям в спинной мозг, а конечной станцией приема этих тонических импульсов является кора головного мозга.
Мышечно-суставные рецепторы раздражаются тоническими изменениями преимущественно механическим способом. Их работа ближе всего стоит к работе кожно-механических рецепторов с той разницей, что раздражителем последних являются механические свойства мышц и суставов (особенно Упругие свойства мышечной ткани).
При тех или иных тонических изменениях происходит изменение кожи. Следовательно, на общем состоянии кожно-меха-нйческих рецепторов отражается и общее состояние тонуса мышечного аппарата данной части тела.
Как этот факт, так и непосредственная близость путей тактильных и мышечно-суставных чувствительных нервов свидетельствуют об общности тактильных и мышечно-суставных рецепторов по их источникам и природе.
Проводники (мышечно-суставные чувствительные нервы)
До межпозвоночных узлов пути кожных и мышечно-суставных чувствительных нервов идут вместе, не разделяясь. Волокна собственно мышечно-суставных чувствительных нер-
BOB берут начало в клетках межпозвоночных узлов. Центральные клетки этих узлов направляются к спинному мозгу в состав задних корешков. В месте вхождения в спинной мозг эти волокна делятся на короткие нисходящие и длинные восходящие ветви. Последние проходят весь спинной мозг до продолговатого, где они образуют два пучка, от них идут последовательно пути в варолиев мост, в средний мозг, в зрительный бугор, а затем и в определенную область коры головного-мозга. Часть путей направляется в мозжечок, имеющий важное значение для автоматической регуляции двигательных
органов.
Проведение мышечно-суставных раздражений по этим путям характеризуется определенными токами действия, которые могут отводиться специальными электрофизиологическими аппаратами. Эти токи действия представляют собой колебания двуфазного и однофазного характера, возникающие при растяжении мышцы. Между отдельными импульсами токов действия интервал в 0,03 сек. При увеличении нагрузки на мышечное волокно увеличивается частота импульсоь. Длительная неизменная нагрузка волокна приводит к медленному уменьшению частоты колебаний. На основании этого* считают, что мышечно-суставные рецепторы адаптируются меньше, нежели другие рецепторы, ввиду постоянных перемен тонуса мышцы или связанных с ней других мышц.
На токах действия, равно как и на всей работе рецепторов и проводящих путей, сказывается взаимодействие мышц, особенно их взаимное торможение при работе мышц-антагонистов (например, сгибателей и разгибателей). Возбуждение центров сгибателей сопровождается торможением центров разгибателей и наоборот, причем эта форма взаимодействия происходит при непосредственном участии импульсов от мышечно-суставных рефлексов. Мышечно-суставные рецепторы и проводящие пути определяют создание и поддержание мышечного тонуса, без которого немыслимы никакие движения. Но эти чувствительные образования принимают непосредственное участие в выполнении и координировании всех двигательных актов. С этим участием связаны специальные рефлексы на растяжение мышцы (миотатический рефлекс), сухожильные рефлексы (например, коленный рефлекс), ритмические рефлекторные движения (цепной рефлекс) и т. д.. Степень сложности и произвольности движений, возбуждаемых работой мышечно-суставных рецепторов, зависит от того,, какие нервные центры регулируют эти движения. Произвольные движения, расчлененные и совершенные, являются результатом высшего анализа и синтеза движений, совершаемых мозговым корковым концом двигательного анализатора.
20*
Корковые концы двигательного анализатора человека
Проблема корковой обусловленности мышечно-суставных ощущений была впервые поставлена и экспериментально разрешена Павловым и его сотрудниками. До работ Павлова анатомы и физиологи полагали, что в коре головного мозга существует особая двигательная (моторная) область в передней части больших полушарий, которая регулирует все движения человека. При этом утверждалось, что двигательная область регулирует самые движения, но не имеет отношения к мышечно-суставным ощущениям. Так, например, Бродман разделил кору головного мозга на различные поля, в которых •будто резко обособлена локализация движений (в наруж-ной и отчасти передней центральной извилине) и локализация мышечно-суставных ощущений (в задней центральной извилине совместно с кожными ощущениями).
В качестве доказательства того, что область передней центральной извилины является корковым центром движений, •обычно ссылались на то, что при поражении этой области у человека наступает паралич или парез (ослабление силы и объема движений).
Павлов точными опытами доказал несостоятельность такого взгляда. Уже сорок лет назад Павлов пришел к новому пониманию функции двигательной области коры головного мозга как области анализа и синтеза движений.
Точными опытами Красногорского в лаборатории Павлова •было доказано несовпадение областей кожно-механического и двигательного анализаторов, причем установлено, что область двигательного анализатора и есть то, что физиологи считали двигательной областью коры головного мозга.
Это и есть область анализа скелетодвигательной энергии •организма, подобно тому как другие области ее — анализаторы разных видов внешней энергии, действующей на организм.3
Высший анализ и синтез движений частей тела осуществляется в процессе образования и дифференцировки условно-двигательных рефлексов. Поведение человека складывается именно из условнодвигательных, а не безусловнодвигательных рефлексов, существующих «в чистом виде» только первые месяцы жизни ребенка. Все движения человека, начиная от походки и кончая артикуляционными движениями речедвига-тельного аппарата, являются движениями, индивидуально
3 Исключительно важное значение для обоснования корковой природы кинестезии имели также неврологические исследования Бехтерева и его сотрудников.
308
приобретенными, воспитанными и выученными. После того, как они выработались, движения человека становятся автоматизированными, но они не являются автоматическими* в смысле спинномозговой машинообразности прирожденных рефлексов. Одни условнодвигательные рефлексы вырабатываются на основе других (например, навык письма на основе навыка раздельного оперирования пальцами у ребенка в процессе игры или бытовых операций — держания ложки и т. д.). Лишь в самой первичной основе эти условнодвигательные рефлексы вырабатываются на. основе безусловнодвигательных рефлексов (например, держания предмета). Сочетание воздействия различных внешних свойств предмета с двигательным рефлексом самого ребенка образует сложный двигательный акт.
Выработка условнодвигательных рефлексов осуществляется путем сочетания любого внешнего раздражителя (светового, звукового и т. д.) с двигательным рефлексом (ориентировочным, хватательным, оборонительным и т. д.). Это положение было обстоятельно доказано Бехтеревым и его сотрудниками. Но самый факт образования таких сложнейших условнодвигательных систем еще не объясняет механизма самого двигательного анализатора. Важно было доказать, что может быть выработан условносекреторный рефлекс на мышечно-суставные сигналы. Этим прямо доказывается, что мышечно-суставные сигналы приходят в кору, анализируются корой головного мозга и входят во временную связь с любой другой реакцией организма. Тогда мышечно-суставные импульсы, как и любые импульсы со стороны рецепторов зрения, слуха и т. д., делаются условными раздражителями. В 1911 г. Павлов и Красногорский впервые доказали и открыли такую закономерность. Они создавали раздражитель из сгибания плюсно-фалангового сустава, подкрепляя его пищевым раздражителем. Сгибание другого (голеностопного) сустава не подкреплялось пищей. В этих опытах был получен точный ответ на поставленный вопрос, так как условный слюнный рефлекс вырабатывался на сгибание плюсно-фалангового сустава, а на сгибание голеностопного сустава была получена дифференцировка, т. е. тормозная реакция.
Этим было впервые доказано, что, во-первых, кора головного мозга дифференцирует (производит высший анализ) мышечно-суставные сигналы и, во-вторых, что анализируемые корой мышечно-суставные сигналы могут входить в любую временную связь с любой внешней реакцией (не только двигательной, но и секреторной). Иначе говоря, кора головного мозга анализирует и синтезирует бесконечные сигналы от
309
работающих мышц и сухожилий, т. е. от скелетно-двигатель-ной энергии организма.
Что же касается двигательного аггпарата как такового, то он является лишь исполнительным прибором, выполняющим «приказы» коры головного мозга, причем различные импульсы яз коры могут выполняться одним и тем же прибором (например, в акте дыхания, потребления пищи или еды, кашля и т. д. участвует часть тех же мышц, сухожилий и костей, которые входят в состав речедвигательного аппарата человека, т. е, в актах речевых движений). И, наоборот, одни и те же импульсы из коры могут, выполняться разными двигательными приборами, (например, человек может писать не только правой, но и левой рукой, в случае поражения рук — ногой или ртом и т. д.), одни и те же движения могут выполняться разными группами мышц и т. д.
Мозговой конец двигательного анализатора, как и любой анализатор, состоит из ядра и рассеянных элементов, выходящих далеко за пределы двигательной области. Этим объясняется чрезвычайная пластичность, замещаемость пораженных функций другими, вырабатываемыми на основе условных рефлексов. Возможность восстановления пораженных сложных действий человека при поражении двигательной области больших полушарий была доказана в годы Великой Отечественной войны в наших советских эвакогоспиталях. Особенно большая работа в этом отношении была проделана физиологом Асратяном и психологом Лурия. Опыт такого восстановления доказывает, что двигательные параличи действительно являются параличами анализатора движений. Восстановление анализа движения приводило к тому или иному восстановлению самих утраченных движений. Этот опыт доказывает, ;j с другой стороны, что при поражении ядра двигательного анализатора в передней центральной извилине коры головного мозга функции анализа берут на себя рассеянные элементы этого анализатора.
Анатомия мозга и клиника мозговых заболеваний рассматривают в качестве центра произвольных или сознатель-ных движений область передней центральной извилины, а также примыкающие к ней зоны. В одном из полей этой области находятся гигантские пирамидальные клетки Беца (по имени открывшего их русского анатома Беца), от которых начинается так называемый пирамидный путь. Дело в том, что от клеток Беца отходят аксоны (осевоцшгиндрические отростки, дающие начало нервному волокну), которые через передний мозг и мозговой ствол достигают спинного мозга. На пути через продолговатый мозг они образуют перекрест, т. е. от правого полушария направляются в левую половину
310
тела, от левого полушария — в правую. Перекрест пирамидных пучков является границей между продолговатым и спинным мозгом. Но этот перекрест не полный, поэтому в спинном мозгу имеются два пирамидных пучка •— прямой и перекрестный. Волокна пирамидного пути, проходя вдоль спинного мозга, оканчиваются в передних рогах спинного мозга, передавая импульсы расположенным здесь клеткам, а через их
аксоны -'- мышцам.
Этот пирамидный путь от передней центральной извилины коры головного мозга до спинного мозга, а через него до мышц является путем двигательным, или центробежным. Однако то обстоятельство, что в нерве, соединяющем спинной мозг и мышцы, имеется от 113 до 112 чувствительных волокон, а также то, что в целом двигательная область понимается •Павловым как область двигательного анализатора, позволяет думать, что этот путь является путем проведения чувствительных импульсов в кору головного мозга. С этим, очевидно, связана чрезвычайная расчлененность корковой регуляции движений отдельных частей тела человека. Подобная расчлененность была бы невозможна без дробного анализа движений со стороны коры головного мозга человека. Это необходимо подчеркнуть потому, что каждое элементарное произвольное движение человека является индивидуально приобретенным, условнорефлекторным по своему происхождению. Поэтому двигательный центр в коре головного мозга формируется в течение жизни, а разделение функций в этой области целиком является продуктом анализа и синтеза в работе коры головного мозга. Это необходимо подчеркнуть для того, чтобы понять расчлененный дифференцированный характер двигательной области человека.
Характерно, что общее расположение специальных центров различных движений такое же точно, что и в области задней центральной извилины (ядро кожно-механического анализатора и собственно «мышечного чувства»)'. Выше всего расположен центр большого пальца ноги, затем центр стопы, голени, бедра, живота, груди, лопатки, плеча, предплечья, кисти руки, мизинца, безымянного, среднего, указательного, большого пальца руки, затем шеи, лба, верхней части лица, нижней части лица, языка, жевательных мышц, глотки,
гортани.
Наиболее дифференцированной является корковая регуляция движений пальцев рук. Двигательная область (моторная) тесно связана с самыми передними частями лобных долей (премоторной области), с которыми связана регуляция рече-йвигательных функций в целом, а также сложных действий мыслительных процессов.
311
Локализация этих двигательных расчлененных функций является относительной, замещение функций в этой области весьма многообразно, что свидетельствует о роли рассеянных элементов каждой из этих частей двигательного анализатора человека. Как и любой анализатор, двигательный анализатор двуединый. Двуединство двигательного анализатора человека является особенно сложным, так как функциональное неравенство двигательных аппаратов обеих сторон тела человека исключительно велико.
Известно, что правшество и левшество является капиталь-'i ным фактом двигательного развития человека. Это функциональное разделение правой и левой стороны имеется только' у человека, оно связано с прямохождением — вертикальным положением тела, с разделением функций между обеими руками (из которых одна — правая — выполняет основную рабочую операцию, другая — левая — вспомогательные). Это i функциональное неравенство некоторые ученые трактовали неверно, полагая, что каждая из рук регулируется только • одним полушарием (правая рука — левым, левая рука — правым), учитывая перекрестный характер путей пирамидного | тракта. Подобное утверждение представляется неправильным, так как перекрест этот частичный, неполный, а работа каждой руки является продуктом совместной деятельности обоих полушарий. Запись биоэлектрических токов в двигательной области правого и левого полушарий при произвольных дви-'жениях правой и левой рук (Идельсоном из нашей лаборатории) показала, что при простых движениях правой руки появляются активные токи действия в левом полушарии, / но с усложнением произвольных движений появляются токи действия и в одноименном (правом) полушарии.
Об этом же факте свидетельствуют многие случаи восстановления движений правой руки при поражении двигательной области ее центров в левом полушарии: замещение функций возможно потому, что рассеянные элементы двигательного анализатора левой руки находятся и в левом полушарии, а правой руки — в правом полушарии.
Это же следует сказать и про двигательный центр речи (центр Брока) в задней трети лобной извилины левого полушария. Этот «центр» является ядром двигательного анализатора речевых движений, рассеянные элементы которого находятся и в правом полушарии у правшей (у левшей этот центр находится в правом полушарии).
Как и в остальных анализаторах, каждое полушарие работает относительно самостоятельно, являясь специальным сцентром» противоположной стороны двигательного аппарата тела. Но не менее, а более важно то, что они работают сов-
312
местно, координированно, причем парность работы зависит от необходимости такой работы, диктуемой характером деятельности человека. Что эта совместная деятельность рук (а следовательно, обоих полушарий) является общим условием работоспособности каждой отдельной руки, показал еще Сеченов. Им было установлено в 1902 г., что восстановление работоспособности правой руки (после затраты большой мышечной энергии) происходило не тогда, когда все тело человека отдыхало, а когда во время перерыва работала левая рука. Сеченов подчеркивал, что это положение относится к правше, для которого работа левой рукой оказалась условием восстановления работоспособности правой руки, поскольку имело место «заряжение энергией нервных центров». Ясно, что мышечно-суставные импульсы левой руки, возникшие при ее работе, 'передавались в центры правой руки, т. е. имела место иррадиация возбуждения в обоих полушариях головного мозга.
Исследования Бычкова, Идельсона, Семагина в нашей лаборатории показали, что при мышечной работе одной из рук имеют место токи действия в обоих полушариях. Из опытов Семагина следует, что токи действия возникают и в дельтовидной мышце левой руки, когда работает правая рука. Все это говорит о распространении возбуждения в обеих дцига-тельных областях головного мозга.
Но при этом важно отметить, что сопряженные токи действия не работающей в данный момент руки или ее коркового центра являются заторможенными (сравнительно с токами действия работающей руки).
Как и во всех остальных анализаторах, при взаимодействии обоих полушарий происходит взаимная индукция нервных процессов. «Ведущая рука» является результатом отрицательной индукции, при которой возбуждение ядра двигательного анализатора левого полушария вызывает торможение ядра правой части двигательного анализатора, регулирующего работу левой руки. Но как и во всех анализаторах, ведущая сторона не является абсолютной и неизменной, приуроченной только к одному из полушарий. Правша в действительности является и левшой в ряде операций (например, поднимании и удержании тяжести, держании предметов и т. д.), когда отрицательная индукция распространяется от правого полушария к левому.
Надо, далее, отметить, что именно торможение одного из полушарий является условием создания очага возбуждения в другом ( т. е. положительной индукции). Поэтому работа одной стороны двигательного анализатора невозможна без взаимодействия с противоположной стороной этого анализатора. При гемиплегиях (односторонних двигательных пораже-
313
ниях по всей данной стороне тела) имеется не только выпадение двигательных функций пораженной стороны, но и резкое ограничение объема, скорости и сложности движений сохранной стороны тела.
В случаях гемиплегии имеет место расстройство различения направления движений, точной координации руки и предмета, т. е. пространственных соотношений. Такие больные заново ориентируются в пространстве, причем проходят длительный путь восстановления сложных пространственных функций руки. Можно полагать, что двуединство двигательного анализатора, выражающееся в парной работе обоих полушарий, взаимной индукции возникающих в них процессов, имеет особое значение в анализе пространственных компонентов самих движений человека и его ориентации в пространстве внешнего мира.
Основные свойства и основные формы мышечно-суставных ощущений человека
Мышечно-суставные ощущения человека бесконечно многообразны. Это многообразие отражает изменение всех моментов деятельности человека во всех разнообразных формах этой деятельности. Тем не менее можно выделить общие и основные свойства этих ощущений, несмотря на то, что далеко не каждое из этих свойств осознается человеком раздельно в каждый момент его деятельности. В отличие от ясно сознаваемой раздельности ощущений от раздражений внешних органов чувств, эти мышечно-суставные ощущения часто осознаются человеком слитно, в виде так называемого тем- ' ного чувства (Сеченов). Однако при упражнении, при специальных видах деятельности (физический труд, спорт, физкультура) происходит расчлененное осознание этих ощущений. Общими и основными свойствами этих ощущений являются, как показал Кекчеев, следующие.
1. Отражение положения частей тела (т. е. положения одной части тела относительно другой). Эти общие ощущения положения частей тела имеют важнейшее значение для образования схемы тела, без которой человек не может правильно и произвольно пользоваться различными его частями в тех или иных действиях.
2. Отражение — анализ пассивных движений, особенно при статическом напряжении мышц. Эти ощущения характеризуются определенными пространственными и временными моментами. К пространственным относятся: а) распознавание расстояний или протяженности пассивного движения, б) рас-
314
познавание направления пассивного движения (верх, низ, правая и левая сторона движения). К временным моментам относятся: а) анализ деятельности движения и б) анализ скорости движения. Общим свойством всех пассивных движений является также анализ общей траты нервно-мышечной энергии, т. е. состояния утомления.
3. Анализ и синтез активных движений (при динамической работе человека). Эти ощущения являются более сложными, характеризующимися сочетанием ряда раздельных отражений пространственно-временных особенностей действий человека. Пространственными моментами этих ощущений являются:
а) анализ расстояний, б) анализ направлений. Временными компонентами являются: а) анализ длительности и б) анализ скоростей движения.
При активном движении руки, оперирующей предметом и орудием труда, возникают необходимо важнейшие свойства мышечно-суставных ощущений, к которым относятся: а) отражение твердости и непроницаемости внешнего предмета, с которым совершается то или иное движение руки человека,
б) отражение упругости этого предмета, в) отражение веса предмета, т. е. ощущения тяжести. Через оценку мускульного усилия ощущения сигнализируют о механических свойствах внешних тел, которыми активно оперирует человек в своей деятельности. Эти ощущения возникают в процессе отражения сопротивления внешних тел воздействию на них человека. Таким образом, мышечно-суставные ощущения отражают не только состояние внутренних элементов деятельности человека, но и объективные свойства предметов и орудий этой деятельности, т. е. являются формой отражения объективной действительности.
Благодаря пространственно-временным компонентам мышечно-суставных ощущений, эти ощущения являются, по выражению Сеченова, дробным анализатором времени и пространства внешнего мира.
Связь мышечно-суставных ощущений со всеми другими внешними ощущениями обеспечивает чувственную основу отражения человеком пространства и времени, внешней, материальной действительности.
Эти общие свойства всех мышечно-суставных ощущений выступают в своеобразном виде и сочетаниях в следующих основных формах мышечно-суставной чувствительности человека:
1. Общая мышечно-суставная чувствительность человека (ощущения положения частей тела одна относительно другой).
2. Мышечно-суставная чувствительность опорно-двигательного аппарата человека.
315
-
3. Мышечно-суставная чувствительность рабочего аппарата человека (обеих рук).
4. Мышечно-суставная чувствительность речедвигательного аппарата человека.
Все эти формы чувствительности взаимосвязаны друг с другом, но вместе с тем раздельны и самостоятельны. Некоторые из них взаимодействуют по принципам взаимной индукции, возбуждая и тормозя друг друга, как это будет показано ниже.
Различительная мышечно-суставная чувствительность
человека
Минимальное изменение мышечного тонуса в процессе того или иного движения определяет абсолютный порог мышечно-суставных ощущений. В настоящее время наука еще не выработала точных методов определения этого вида абсолютной чувствительности, не установила величин, характеризующих абсолютные пороги ощущений в различных двигательных аппаратах. Причиной этого является не только чрезвычайная трудность дозирования тонических изменений, не особенно не преодоленное еще в науке обособление между изучением механизма самих движений и их ощущений. Косвенные данные о сдвигах в абсолютной мышечно-суставно? чувствительности можно получить из хорошо изученных данных о разностных порогах мышечно-суставных ощущений.
Наиболее изучена различительная чувствительность в отношении ощущения тяжести, т. е. различения веса предметоЕ (одного из видов ощущений активных движений). Обычнс используется для этой цели сравнение человеком различи? между грузами, вес которых постепенно нарастал при постоянном приросте к исходному весу поднимаемого человекол груза. Установлено, что минимальное ощущение различи? между грузами равно '/40 исходной тяжести. Эта величин* является постоянной лишь в известных пределах, так как больших грузов величина прироста увеличивается (до '/2о), а чувствительность понижается в связи с физическим утомлением.
Разностный порог ощущений тяжести измеряется в граммах веса прибавляемых грузов. Разностный порог ощущени? размера предметов и диаметров длины, а в связи с этим направления и протяженности ощущаемых движений изме-1 ряется в миллиметрах (прироста размеров предметов относительно к исходному размеру). Кекчеевым установлено, что величина разностного порога для различения толщины ощу-
316
нываемых предметов равна '/25, для различения диаметра ощупываемых предметов — '/г,,-,, а для ощупывания длины предметов —'As. Поскольку различение этих свойств предметов связано с определением пространственных признаков и выражается в той или иной протяженности движения, разностный порог может быть выражен в градусах.
Выраженный подобным образом разностный порог ощущений размеров предмета равен 0,27—0,48° для наиболее чувствительной в мышечно-суставном отношении части руки (сочленение между пястными костями и фалангами пальцев).
Различительная мышечно-суставная чувствительность изменяется в процессе индивидуального развития. У маленьких детей она еще очень грубая и ограничена кругом привычных бытовых и игровых движений. Резкое повышение различительной чувствительности имеет место в школьном возрасте, особенно под влиянием навыков рисования и письма, а особенно физического воспитания. С 8 до 18 лет разностная чувствительность повышается в 1'/2—2 раза. Сенсибилизирующее действие оказывают на мышечно-суставные ощущения квалифицированный физический труд и спортивная деятельность. Границы разностной чувствительности постоянно расширяются в процессе накопления опыта профессионально-трудовых и спортивных движений. Особенно большую роль в их развитии играет рационализация движений передовиками труда в условиях социалистической организации трудовых процессов.
Связь между пространственными и временными моментами мышечно-суставных ощущений
Ускорение или замедление движения, т. е. их длительность и скорость, отражаются на точности распознавания пространственных признаков движения (его протяженности и направления). Медленно совершаемые движения дают наибольшее число ошибок в распознавании не только длительности движений (переоценка длительности), но и пространства. Замедленные движения труднее для анализа их протяженности и направления. Однако при всяких скоростях пространственных ошибок меньше, чем временных.
Если отвлечься от скорости движений и установить роль размера движений руки (его размаха) в точности распознавания пространственных и временных моментов движений, то окажется, по Кекчееву, что с увеличением размаха движений точность распознавания протяженности и направления движений возрастает, т. е. чувствительность в этом отношении повы-
317
шается. Напротив, при увеличении размаха движений точность распознавания временных моментов движения (его длительности и скорости) понижается. Следовательно, в мышечно-суставных ощущениях мы имеем дробный и специальный анализ пространственно-временных признаков совершаемых опредмеченных движений, т. е. оперирующих с теми или иными вещами внешнего мира.
Пространственный характер движений особенно скрывается при воспроизведении человеком активных движений. У зрячего человека эти движения совершаются под контролем зрения, в условиях прочной связи, зрительно-моторной координации. Рука зрячего человека при действиях с закрытыми глазами больше связана в отношении радиуса действий, нежели у слепорожденного. На расстоянии от 15 до 35 см от средней точки тела рука зрячего человека дает наиболее точ-1 ные сигналы о месте, направлении и размахе движений. За пределами этой зоны начинаются возрастающие трудности, большие для расстояний свыше 40—50 см от тела. Особенно-затруднительными для анализа являются движения вперед и J налево (для правой руки). Эти данные Кекчеева подтвердила в нашей лаборатории Позднова, показавшая, что существуют различия между правой и левой руками у одного и того же человека в этом отношении.
Этот факт указывает на то, что имеется зависимость анализа движений от общих мышечно-суставных ощущений поло- % жения частей тела. Еще более велика связь между мышечно-И суставными ощущениями и зрением. В начале обучения новым движениям у человека они совершаются под контролем зре-| ния, но с образованием двигательных навыков контроль над движением переносится на мышечно-суставные ощущения, от точности которых зависит и точность привычных движений. Ч Поэтому воспитание мышечно-суставных ощущений является общим и важнейшим условием повышения скорости и точности любых движений человека, т. е. условием повышения производительности движений человека.
Мышечно-суставная чувствительность опорно-двигательного аппарата человека
Из наблюдений за развитием ребенка в период 8 меся-, цев—1 года 2 месяцев жизни известно, какой сложный и трудный процесс представляет собой становление или формирование ходьбы. Этому предшествуют у ребенка переходы от лежачего положения к сидячему (с формированием постоянного тонуса мышц головы, шеи, спины, рук), к стоянию при
„оддержке взрослого или опоры, ползанию, затем некоординированной ходьбе (одновременно двумя ногами с наклоном вперед, что влечет падение тела) и т. д. Несколько месяцев взрослые специально тренируют ребенка на акте jsa^iocTOH-тельной ходьбы, образуя необходимые для этого -акта корковые механизмы. Но и после того как ребенок стал самостоятельно ходить, движения его долго еще бывают неустойчивыми, слабыми, некоординированными; в силу этого ребенок чрезвычайно утомляется в результате большой затраты мышечной энергии. Овладение актом ходьбы — сложнейший и длительный процесс образования цельной системы деятельности опорно-двигательного аппарата человека. С образованием этой системы изменяется все поведение ребенка: резко усиливается раньше лишь намеченное функциональное неравен-'ство правой и левой рук, ускоренно развивается предметная деятельность рук Складывается типичная для человека зрительно-моторная координация, а само зрение бесконечно расширяется по полю обозрения (полям зрения) и пространственным направлениям. Благодаря практическому перемещению в пространстве ребенок соприкасается с бесконечно большим кругом вещей и их свойств, нежели это было в неподвижном, лежачем положении младенца и т. д. Осязание и зрение получают резкий толчок в развитии вместе с самостоятельной ходьбой ребенка. Начинает развиваться слуховая ориентация в пространстве и т. д.
Под влиянием ходьбы ускоряется и процесс созревания речедвигательного аппарата, предпосылки которого заключены в постепенном развитии голоса и артикуляции ребенка (модуляции голоса, в плаче и криках,гулении и лепете). Очевидно, резкое увеличение импульсов от движения всего тела при ходьбе является условием, способствующим образованию самой тонкой и дифференцированной системы речевых движений.
Можно считать, что ходьба осуществляется благодаря единству двигательного анализатора всего тела и механизмов временных связей.
Первоначально тренируется каждый элемент ходьбы, причем эта тренировка осуществляется благодаря расчленению отдельного движения на все составные его части. В процессе образования и упрочения двигательного навыка синтезируется, обобщается комплекс раздельных движений. Так возникает, например, «одиночный шаг», которым называется расстояние между какой-либо фазой движения правой ноги, или, наоборот, одиночный шаг есть результат сложившейся координации движений обеих ног, т. е. синтеза этих движений. Но созданию такого синтеза предшествовал высший корковый
319
анализ раздельных движений голеностопного и тазобедренного суставов и всех других частей тела, участвующих в ходьбе.
«Одиночный шаг» является чувственным измерителем пространства, по которому перемещается человек с той или иной скоростью. Момент ускорения шага изменяет соотношение фаз движения обеих ног, разность между ними, вызывает посредством мышечно-суставных ощущений срочную реакцию, со стороны коры головного мозга обеспечивающую равновесие тела и сохранение центра тяжести как необходимого условия нормального положения тела во время движения в пространстве. Неправильно думать, будто бы лишь ноги осуществляют акт .ходьбы. В этом акте принимает участие все тело, причем -координация движений отдельных частей тела является с начала до конца условнорефлекторной.
Во время ходьбы имеют место взаимосвязанные вертикальные перемещения головы, центра тяжести тела, плечевого и тазобедренного суставов. С этими изменениями связаны моменты инерции, вращающего момента переносной ноги относительно тазобедренного и коленного суставов опорной ноги. Движения голеностопного сустава переносной (в данный момент) и опорной (также в данный момент) ноги являются как бы результирующей величиной относительно всей совокупности движений тела.
Этот обобщенный характер движений в ходьбе и определяет то положение, что в ходьбе не обнаруживается столь резкого постоянного функционального неравенства между обеими конечностями, которое имеется между руками. Однако в процессе ходьбы имеет место переменное функциональное неравенство в «двойном шаге», которым называется сочетание периодов опоры и переноса ноги. Продолжительность опоры ноги и переноса ноги (на 1 м пути) равна 0,37 сек для опоры и 0,20—0,22 сек для переноса ноги при нормальной ходьбе. Чередование для каждой ноги периодов опоры и переноса устраняет постоянство функционального неравенства, но создает в каждый отдельный момент разность сигналов от движущихся ног, из которых в отдельный момент времени одна находится в статическом (опора), другая — в динамическом напряжении.
При ходьбе имеются сопряженные движения рук. Рука ка-1 кой-нибудь стороны перемещается в противоположную сто-;! рону движения ноги той же стороны ( например, правая рука перемещается назад, когда правая нога перемещается вперед). Локтевой угол больше развивается и меньше сгибается при обычной ходьбе благодаря смене последовательных положений плеча и предплечья. При спортивной ходьбе локтевой
320
угол ближе к прямому. При нормальной ходьбе угол коленного сустава не превышает 80°. Вертикальные перемещения плечевого и тазобедренного суставов происходят одновременно и в одном направлении.
Результатом всех этих изменений является образование углов движущегося голеностопного сустава.
Голеностопный угол имеет наибольшую величину перед началом переноса ноги, а наименьшую величину — в конце одиночной опоры. Для обычной ходьбы максимальное значение голеностопного сустава 128—132°,. а минимальное — 90—103°. Каждый акт ходьбы, таким образом, осуществляется системой координированных во времени и пространстве движений всех частей тела, определяющих соотношение динамического и статического напряжения в опорно-двигательном аппарате человека. Основой такой координации является срочная системная реакция коры на множество сигналов от всех частей двигательного аппарата. Дифференцировка этих сигналов составляет основу различительной чувствительности опорно-двигательного аппарата.
Об исключительной сенсибилизации этой формы чувствительности свидетельствуют факты высокого развития техники • спортивной и военной ходьбы, бега, футбольной игры, плавания, лыжных переходов. Исследование Пуни культуры мышечно-суставных ощущений у лыжников показало рост этой чувствительности у мастеров лыжного спорта в 1'/2—2 раза по сравнению с обычными лыжниками. То же отмечалось и в отношении мастеров бега, прыжков и т. д.
.. .,..!..
Рабочая поза человеческого тела
: Г','1.:
Ходьба не единственный общий акт двигательного аппарата, в котором принимает участие весь двигательный анализатор человека. Другим таким общим и наиболее длительным по времени двигательным актом является рабочая поза, человеческого тела. , i
Естественное состояние человеческого организма—т состояние активной деятельности. Это естественное состояние находит наиболее полное выражение в человеческом труде, производительной деятельности. Трудящийся человек осущвт ствляет нормально присущую человеческому организму дет
стельность.
Условием для каждого трудового акта (производственной операции, проектирования на чертежах или письма.и т, д.), который совершается • руками, • является общая рабочая поза человеческого тела. Такой рабочей позой является положение всего тела (при работе у станка у .рабочих, при
21
Б. Г. Ананьев
321
письме и чтении, черчении, работе с приборами и т. д.), необходимое для нормальной и активной работы рук и органов чувств (особенно глаз). Известно, что рабочая поза, как и рабочие движения рук, воспитывается, тренируется целой системой упражнений. Так, например, ребенка учат не только рациональным движениям пальцев при обучении письму, рпсоЗ ванию или игре на рояле, но и тому, как держать корпус тела, в каком положении должны быть плечевой и локтевой суставы, как должен ребенок держать ноги под партой и т. д. Для' письма или слушания на уроке должна быть выработана рабочая поза, при которой без утомления могла бы быть обеспечена длительная работа мозга и рук. Установлено, что поддержание длительной рабочей позы есть большой нервно-мышечный труд, в котором ведущую роль играет работа двигательного анализатора человека. По сравнению с движущейся во время труда рукой общее положение тела кажется на пер-рый взгляд неподвижным, покоящимся. Но это только видимость. В действительности же рабочая поза непрерывно поддерживается, причем обеспечивается нужное статическое напряжение мускулов головы, шеи, корпуса, ног. Ухтомский назвал рабочую позу оперативным покоем или стационарно поддерживаемой работой человеческого тела. При этой работе мышечно-суставные импульсы непрерывно поступают в мозг как от тех частей двигательного аппарата, которые обеспечивают рабочую позу, так и от тех, которые осуществляют самый процесс труда. Как указывал Ухтомский, «за такой работой или позой приходится предполагать возбуждение не единого пункта, но целой группы центров»,4 названной им «созвездием или констелляцией нервных центров». Им показано, что в основе стационарно поддерживаемой работы лежит определенное взаимодействие нервных центров, а именно стойкое возбуждение одного из них при торможении других (слу-; чай отрицательной индукции нервных процессов). Но при этом имеет место не простое подавление импульсов из тормозящих двигательных аппаратов, а их использование господствующим в данный момент центром в виде усиления возбуждения в нем за счет накапливаемых возбуждений из заторможенных пунктов. При трудовом действии таким доминантным нервным центром является та часть двигательного анализатора, которая регулирует работу рук. Остальные части двигательного анализатора усиливают возбуждение этой «ручной» части двигательного анализатора, будучи сами заторможенными. При этом двигательная заторможенность остальных частей тела вовсе не означает прекращение чувственных
4А. А. Ухтомский. Собр. соч., т. I, стр. 200.
322
(мышечно-суставных ощущений) импульсов от двигательно-заторможенных участков тела. Напротив, поступающие из них импульсы возбуждают весь двигательный анализатор и особенно ту его часть, которая действует согласно объективным требованиям внешней среды.
Свой известный принцип доминанты Ухтомский формулировал в таком общем виде: «Достаточно стойкое возбуждение, протекающее в центрах, в данный момент приобретает значение господствующего фактора в работе прочих центров: накапливание в себе возбуждения из отдаленных источников но тормозит способность других рецепторов реагировать на импульсы, имеющие к ним прямое отношение».5 Для понима ния механизма рабочей позы особенно важно учесть характер нейшую особенность доминанты, а именно ее инерцию. Эт:1 'инерция сказывается в том, что «однажды вызванная доми 1'анта способна некоторое время стойко удерживаться в центрах и подкрепляться как в своих элементах возбуждения, так и в своих элементах торможения разнообразными и отдаленными раздражениями».б А это значит, что инерция рабочей позы условнорефлекторно осуществляется за счет действия сигналов привычной рабочей обстановки трудовых действий (цеха, кабинета, класса и т. д.). Иначе говоря, вместе с рабочими движениями рук рабочая поза образует цельный динамический стереотип временных связей процесса деятельности.
Мышечно-суставные ощущения человека в процессе работы носят двойной характер: ощущений активных движений рук и ощущений пассивных движений всего остального тела. При STOM отражаются наклон головы и корпуса, протяженность движений отдельных суставов, их длительность, объем движений руки относительно центра тяжести тела и средней точки корпуса тела и т. д. Точная запись движений тела при сидении за работой показывает непрерывные колебания всего тела f незначительным перемещением центра тяжести тела.
Кора головного мозга, получая импульсы от всех частей двигательного анализатора, непрерывно перераспределяет мышечную энергию между частями двигательного аппарата. обеспечивая сохранение работоспособности человека, особенно активно работающих рук.
Мышечно-суставные ощущения рабочих движений
Наиболее многообразными, точными, четко осознаваемыми мышечно-суставными ощущениями являются ощущения ра-
5 Там же, стр. 198.
6 Там же, стр. 202.
21*
323
бочих движений, осуществляемых совместной работой обеих рук. Не случайно, что общие представления о мышечном чувстве сложились именно при изучении ощущений, получаемых при трудовых движениях рук и процессе активного осязания— ощупывании. Фактически о них уже было сказано нами раньше, при общей характеристике мышечно-суставных ощущений. Здесь мы коснемся некоторых специальных и дополнительных материалов.
Исследования показали высокую упражняемость, следовательно, сенсибилизацию ощущения тяжести и усилия, т. е. преодоления сопротивления внешнего тела при работе с ним, а также отражение его упругих свойств. Особенно имеет место такая сенсибилизация при работах со взвешиванием, с определением тяжести, упругих свойств, размеров тел при работе.
Опытный продавец точно рассчитывает при взвешивании заготовку продуктов, ошибаясь крайне незначительно; рабочие заготовительных цехов достигают большой экономии материалов не только за счет глазомера, но и развитой различительной мышечно-суставной чувствительности. Особенно характерно при этом преодоление различий, которые возникают при ощущении тяжести путем одновременного взвешивания обеими руками. Без специальной тренировки при этом обычно возникает иллюзия или ошибка восприятия, заключающаяся (особенно при действиях с открытыми глазами) в том, что каждая из рук дает неодинаковые показания. При этом, как показал Хачапуридзе из лаборатории Узнадзе, левая рука у правшей нередко переоценивает действительную тяжесть ровной фигуры. При тренировке эта иллюзия снимается, обе руки дают тождественные или близкие показания. Различия мышечно-суставных ощущений обеих рук особенно проявляются при активном осязании или ощупывании двумя руками одновременно. Вначале от одного предмета возникают два раздельных образа правой и левой сторон соответственно работе рук. Подобное двоение образа не возникает при разновременных, поочередных действиях рук, а лишь при одновременных, что указывает на трудность выработки общего, ритма движения и одновременного равного возбуждения обеих рук.
О ведущей роли мышечно-суставных ощущений в активном осязании свидетельствует тот факт, что и при выключений так; тильной чувствительности вполне возможно точ1ще_даспозна-гание формы и упругости ощупываемых предметов. •-,
Запорожец показал/что при закрытых глазах и посредством «орудия» (палки, карандаша и т. д.), т, е. без участия кожной чувствительности, человек может точно распознать
324
величину, форму, упругие свойства внешних предметов. Из данных Ярмоленко и Панцырной следует, что в подобных условиях обведение указкой контура предмета правой рукой дает точное отражение контура. Требуется особое приспособление со стороны левой руки для того, чтобы у правшей оно дало аналогичные результаты.
Правая, ведущая рука у правшей характеризуется более высокой различительной чувствительностью в распознавании предметных и пространственно-временных свойств ощупываемых предметов. Но при этом статическое напряжение левой руки или ее частичное динамическое напряжение усиливает различительную работу правой руки.
Сенсибилизация остроты мышечно-суставных ощущений правой руки была установлена при изучении Пуни различных видов спортивной техники. Особенно это относится к фехтовальному спорту. Опыты Пуни дают точное представление о росте остроты этих ощущений и прицельной способности правой руки. Им показано, что острота мышечно-суставных ощущений повышается неравномерно. После З'/г месяцев занятий по фехтованию эта острота повысилась при движениях в лучезапястном сочленении на 25%, а при движении в локтевом суставе — на 40%.
Если в начале обучения фехтовальной технике отклонения от цели (фехтовального удара) в миллиметрах равнялось 35, то после 3'/2 месяцев упражнений всего 8,6 мм. Количество точных попаданий в цель возросло на 81,3%. При этом, как показал Пуни, на сенсибилизацию остроты мышечно-сустав-ного чувства влияют такие факторы, как плотность фехто-р.ального боя, взаимодействие с сильным или слабым противником и т. д.
Аналогичными данными располагает наука относительно сенсибилизации при других видах спорта и стрелкового дела.
Ведущая роль коры головного мозга в сенсибилизации активных движений особенно наглядно выступает при восстановлении нарушенных двигательных систем. Так, Леонтьев и Запорожец показали, что перестройка коры головного мозга после ампутации одной или обеих рук приводит постепенно к сенсибилизации оставшихся культей рук или искусственно создаваемой из культи двухпальцевой руки (так называемой руки Крукенберга). Производственное обучение (трудовая терапия) и лечебная гимнастика, правильно физиологически и психологически обоснованные, обеспечивают высокий коэффициент восстановления движений. При этом большую роль играет образование разности мышечно-суставных ощущений обеих рук. Шенк обобщил ценный опыт подобного функционального воспитания бездвуруких инвалидов, показав возмож-
325
ности разносторонних замещений двигательных функций рук и т. д.
Установлено, что между мышечно-суставными ощущениями от процесса ходьбы или рабочей позы, с одной стороны, и ощущениями рабочих движений, с другой стороны, существуют отношения взаимной индукции, особенно индукции отрицательной. Наиболее благоприятствует точным движениям рук оперативный покой и прекращение ходьбы, при котором усиливается различительная работа обеих рук.
В свою очередь, подобные индуктивные отношения образуются между рабочими движениями и речевыми движениями (членораздельной речью) человека.
Рассмотренные нами формы мышечно-суставной чувствительности в состоянии ходьбы, рабочей позы и рабочих движений осуществляются первой сигнальной системой, хотя вторая сигнальная система играет очень важную роль в сенсибилизации и развитии всего двигательного аппарата человека.
Еще Лесгафт в своем учении о физическом воспитании подчеркивал значение слова и словесного объяснения характера движений в физическом образовании. Опыт физического воспитания полностью подтвердил это положение Лесгафта, а вместе с тем и положение Павлова о влиянии второй сигнальной системы на работу всех анализаторов человека, в том числе и двигательного, ускоряя и рационализируя развитие мышечно-суставной чувствительности.
Ощущения речевых движений
Ощущения речевых движений являются условием образования двигательной дифференцировки в произношении согласных и гласных звуков. Эта дифференцировка образуется по- . степенно, причем в условиях замыкающихся связей между слуховым анализом слышимой чужой речи и движениями всех отдельных частей речедвигательного аппарата (от дыхательного аппарата до зубов и губ). Особенно большую роль играет дифференцировка положения языка по отношению к нёбу и зубам. Вначале у ребенка наблюдается физиологическое косноязычие, при котором ребенок еще неправильно осуществляет :-ти движения (не отчленяются друг от друга, смешиваются сходные положения языка и т. д.), которое снимается в процессе воспитания речи у ребенка. Исключительную роль в этом процессе играет дифференцировка мышечных ощущений при движениях, необходимых для произношения сходных гласных и сходных согласных звуков. После образования такой дифференцировки становится возможным синтез речевых движений, it с ним и связная, непрерывная словесная речь, а затем связ-
326
ное построение слов в предложении на основе овладения грамматическими правилами.
Эту исключительную роль мышечных ощущений легко и наглядно обнаружить при устранении дефектов устной речи путем специальных логопедических упражнений, при которых г.вижения языка тихи, гладки и обеспечиваются воспитанием тонкого различения мышечных ощущений при постановке педагогом различных звуков артикуляционного аппарата. Речевые движения вместе с речевым слухом определяют первоначально и движения пишущей руки.
Как показали Блинков, Лурия и другие, артикуляционные движения сопутствуют и усиливают дифференцированные движения пищущей руки. К речевым движениям нужно отнести и самые сложные мышечные ощущения в акте письма. ' Речевые движения в акте чтения включают и мышечные ощущения от перемещения взгляда, т. е. зрительных осей глаз. Таким образом, речевые движения также захватывают большую область взаимосвязанных движений речедвигательного аппарата, рук и глаз при особо повышающемся значении общей рабочей позы тела человека. Весь этот комплекс движений и ощущений движений образуется на уровне второй сигнальной системы и обусловливается общественной природой звукового строя данного языка.
Речевые кинестезии являются «базальным компонентом» (Павлов) второй сигнальной системы. Однако систематическое изучение этого компонента еще лишь начинается. За последние годы добыты ценные данные о механизмах речи, особенно в серии работ Жинкина.7
7Н. И. Жинкин. Механизмы речи. М., Изд. АПН РСФСР, 1958.
.
•
•
•
• •
ГЛАВА XI
ОЩУЩЕНИЕ РАВНОВЕСИЯ И УСКОРЕНИЯ (СТАТИКО-ДИНАМИЧЕСКИЕ ОЩУЩЕНИЯ)
Положение тела человека в пространстве как источник
ощущений
Историческое, общественно-трудовое преобразование природы человека поставило человеческий организм в новые отношения к окружающему пространству внешнего мира. Прямо-хождение и вертикальное положение тела по отношению к горизонтальной плоскости Земли, трудовые действия рук, членораздельная речь и новые функции всех анализаторов — все это продукты общественно-трудового изменения человеческого организма, развившиеся в процессе общественно-трудового воздействия человека на внешний мир. В каждом акте такого воздействия человеческое тело само испытывает множество раздражений со стороны окружающего мира и изменяющейся внутренней среды организма. В любом своем действии человек перемещается в пространстве, причем сохраняет равновесие своего тела, а тем самым и свое постоянное вертикальное положение по отношению к горизонтальной плоскости Земли. Это перемещение происходит в разных формах — поступательное, вращательное, колебательное и т. д. В мозг человека непрерывно поступают сигналы о различных изменениях положения тела, мозг обеспечивает восстановление тела при любой форме перемещения. Каждое из целостных перемещений человеческого тела происходит с различной скоростью, причем ускорение движения происходит с переменными величинами времени.
Благодаря производству средств производства общество получает все новые и новые средства передвижения и ускоре-
328
ния перемещения человека в пространстве. Еще в глубокой древности люди использовали конную тягу в качестве средства передвижения и ускорения движения. От конной тяги до совершеннейшей техники рельсового и безрельсового, водного-и воздушного транспорта техника передвижения и ускорения прошла сложный исторический путь. Современная транспорт-лая техника изменяет характер сигнализации о равновесии тела в процессе движения. Человек в условиях современной транспортной техники перемещается со все большими ускорениями, причем эти ускорения человек испытывает при относительно неподвижном положении тела. Так, летчик или пассажир самолета, шофер или пассажир автомобиля и т. д. испытывают не только изменение равновесия тела в узком смысле слова (например, при вертикальном перемещении кузова машины при подъеме на высоту или при приземлении самолета), но и ускорение движения машины в одной и той же плоскости горизонтального перемещения. Если в первом случае имеется также изменение общего тонуса мышц и интенсивная мышеч-но-суставная сигнализация, то во втором случае возникают несводимые к мышечно-суставным ощущениям особые ощущения ускорения. Этими ощущениями и являются ощущения статические или ощущения общего положения тела в процессе
движения.
Можно сказать, что прогресс транспортной техники вызвал к жизни особое развитие этих ощущений, тесно связанных с мышечно-суставным чувством и зрительной ориентировкой в пространстве. Как увидим дальше, человек осознает равновесие тела постольку, поскольку оно нарушается, изменяется при изменении положения тела. Человек ощущает ускорение постольку, поскольку оно не непрерывно постоянно, а переменно, т. е. ощущает перемену скоростей (с большей на малую и наоборот), причем важнейшую роль в этих ощущениях играют контрастные соотношения положений и ускорений. Так, человек испытывает статические ощущения при резкой смене горизонтального положения на вертикальное (например, быстро вскакивая с постели) или при резкой перемене
ускорения.
Постоянное положение тела и постоянная скорость человеком обычно не ощущается, поскольку мозговая регуляция этих состояний осуществляется автоматически безусловно-рефлекторно низшими отделами центральной нервной системы. До кодзы головного мозга сигналы о положении тела и ускорениях .доходят в обобщенном виде и в тех случаях, когда требуется срочная реакция организма человека на изменение положения тела в соответствии с требованием его деятельности.
329
Рецепторы статико-динамических ощущений (вестибулярш,
аппарат)
Во внутреннем ухе не только расположен рецептор слух но и находятся рецепторы ускорения движения тела и его пе ложения в пространстве. Внутреннее ухо состоит из трех глав ных отделов: преддверия, полукружных каналов и улитет Последняя, т. е. улитка, является, как уже известно, слуэ вым рецептором. Преддверие и полукружные каналы образуь вестибулярный аппарат, являющийся рецептором статически ощущений. Он является окошшшем вестибулярного нервг одной из основных частей VIII ушно-мозгового нерва. Сам вестибулярный аппарат .состоит из двух групп ред
торов. Первой является множество волосковых клеток,___„.,,,
стилающих поверхность полукружных каналов во внутреннем ухе. В этих каналах находится жидкость зндолимфа, которая перемещается при изменении положения человека в пространстве (при смене вертикального положения на горизонтальное, при наклоне тела и т. д.). Эти перемещения эндолимфы раздражают волосковые клетки полукружных каналов, причем считается, что это раздражение не только носит механический характер, но и характеризуется определенным электрическим явлением (током действия). Bjropoft группой рецепторов являются отолиты, или слуховые камешки, расположенные в преддверии внутреннего уха.
Деятельность обеих групп вестибулярных рецепторов взаимосвязана. Предполагается, однако, что рецепторная функ: пия полукружных каналов специально заключается в сигна-^ лизации ускорений движений тела. Для исследования возбудимости полукружных каналов в клинике применяют методы механического и калорического (теплового) раздражения. Метод механического раздражения заключается во вращательной пробе. Эта проба производится на специальном вра^ щающемся кресле. Человека медленно вращают (один полный оборот в 2 сек) на этом кресле, а после 10 об вращение вне-. запно прерывают. При этом возникают два рода явлений /с противоположными пространственными знаками: 1) ни-\стагм, или непроизвольные судорожные дрожательные движения глазных яблок, причем он имеет место в сторону, противоположную бывшему движению, и 2) рефлекторное наклонение головы и туловища в ту же сторону, что и бывшее движение.
Вращение возбуждает оба вестибулярных аппарата (пра-_ кого и левого ушей), но больше возбуждается тот аппарат, который являлся противоположным стороне движения. Поэтому левосторонний нистагм возникает при вращении вправо
330
й обусловливается левым вестибулярным аппаратом. Правосторонний нистагм возникает при вращении влево и обусловливается правым вестибулярным аппаратом. По размерам интенсивности и продолжительности нистагма при вращении в ту и другую сторону судят о том, какая сторона поражена. При калорической пробе можно исследовать раздельно полукружные каналы каждого из ушей. С этой целью в наружный слуховой проход медленно, без давления вливают воду (температура 15—20 или 40—45° тепла). Охлаждение полукружных каналов вызывает движение в них эндолимфы, раздражающей волосковые клетки. В результате возникает нистагм в противоположную сторону и отклонение головы и вытянутых рук, а также падение в сторону раздражаемого охлаждением уха. При поражении одного вестибулярного аппарата с раздражаемой стороны не получается ни нистагма, ни других реакций. При повышении его возбудимости нистагм и другие реакции усилены и более продолжительны.
Рецелт.оряая функция полукружных каналов проявляется в сигнализации общего движения тела и его ускорения. Объемными признаками этой функции являются нистагм и рефлекторные движения головы, шеи, туловища л рук.
Рефлекторная функция отолитов, по-видимому, заклю-чается в первичном анализе изменения положения тела по отношению к плоскости опоры. С целью исследования рецептор-ных функций отолитов применяется подвижной стол, наклон которого может меняться (по определенной измерительной шкале в градусах). Помещают на такой стол человека (в положении сидя, стоя, лежа), изучают его реакции на внезапное перемещение плоскости опоры, изменение положения его тела. Как можно заметить, функции вестибулярных рецепторов вьь ступают особенно в таких условиях, когда само тело человека относительно неподвижно, но изменяется либо направление плоскости внешней опоры человеческого тела, либо скорость движения этой опоры. При этой кажущейся неподвижности человеческого тела в условиях движущейся опоры имеет место движение эндолимфы в полукружных каналах и движение отолитов. Установлено, что это движение совершается апериодически. С обоих вестибулярных аппаратов в мозг поступают несколько" тождественные сигналы об изменении равновесия. Эта разность сигналов является важным условием образования статических ощущений. Хотя сами вестибулярные рецепг торы находятся во внутренней среде организма, сигнализация этих рецепторов, возникающая при изменениях внутреннего уха под влиянием внешних раздражений, носит характер сигнализации о внешних изменениях человеческого тела~]Г~бктяр~* Жатсщем его пространстве.
331
Поэтому, как впервые установил Бехтерев, вестибулярная функция является составной частью ориентации челов"е~ка в'Тфостранстве внешнего мира и играет важную роль в"7пт;г: лизаторной р'аботе коры головного мозга человека.
Вестибулярные нервы
В глубине внутреннего слухового прохода находится осо-1 бый ганглий (скопление нервных клеток), состоящий из кле- j ток периферического нерва отолитов и полукружных каналов. \ Отсюда, из внутреннего слухового прохода, волокна от этого:! ганглия и слухового нерва идут вместе, образуя VIII пару ушно-мозговых нервов. При входе в задний мозг они делятся ] на две ветви: вестибулярную и слуховую. Вестибулярная ветвь разветвляется по трем направлениям, оканчиваясь соответст-1 венно в каждом из них. Первое разветвление имеет окончание ; внутрь от так называемого веревчатого тела в слуховой области больших полушарий головного мозга, второе — в ядре! Бехтерева, расположенном между дном IV мозгового желудочка и задней мозжечковой ножкой, третье — в ядре Дей-детса. Из ядра Дейдетса аксоны клеток направляются в спин- | ной мозг, оканчиваясь у периферического двигательного 1 нерва. От первых двух ветвей (в слуховом бугорке и ядре I Бехтерева) волокна вестибулярного нерва идут через заднюю 1 мозжечковую ножку в так называемый червь мозжечка и к | ядрам глазодвигательного нерва, расположенным в среднем | мозгу. Эти волокна идут в восходящем и нисходящем порядке, связывая воедино кору головного мозга и нижележащие отделы головного мозга. Эта связь обеспечивает увязку вестибулярных рефлексов с рефлекторными движениями глаз. Перекрест вестибулярных нервов совершается у зрительного бугра, причем перекрест этот неполный, т. е. имеет место двустороннее представительство в каждом из полушарий головного мозга. На границе между продолговатым мозгом и варо-лиевым 'мостом в заднем мозгу VIII черепномозговой нерв образует сеть нервных волокон (сетевидную формацию), среди которых распространены нервные двигательные клетки. Сете-видная формация связана в задней части с IX и X черепномоз-говыми нервами (языкоглоточными и блуждающими нервами), а в передней части — с VII парой (лицевыми) черепно-мозгового нерва и V парой (тройничным) черепномозговых нервов. Эти связи имеют большое функциональное значение для образования такой общей реакции организма, какой являются рефлексы равновесия.
Если человек поскользнется в гололедицу одной ногой, которая ставится на наклонную обледеневшую землю, то, по-
332
скольку на эту ногу переносится • центр тяжести, человек теряет опору и равновесие резко нарушается. Человек начинает падать в сторону поскользнувшейся ноги. В этот же момент рефлекторно все тело отклоняется в противоположную сторону, центр тяжести его перемещается, и равновесие восстанавливается. При этом раньше всего приходит в движение рука, а затем туловище, сгибающееся в противоположную падению сторону. Рефлекс равновесия осуществляется двигательными аппаратами, но сигналами для них являются вестибулярные и мышечно-суставные ощущения, тесно связанные со зрительной ориентацией в пространстве. В двигательной части этих рефлексов бесконечно разнообразятся вовлекаемые в движение исполнительные двигательные аппараты. Более постоянными являются чувствительные элементы рефлексов, ' которые связаны с деятельностью вестибулярных нервов.
Рефлексы равновесия, осуществляемые с помощью вестибулярной системы, противостоят действию земного притяжения на массу тела. Эти рефлексы возвращают центр тяжести в положение, когда он вновь становится на площадь опоры. «...Рефлекс равновесия, осуществляемый с помощью вестибулярной системы, восстанавливает нарушенное равновесие. Дальнейшее развитие этого рефлекса последовало в том же направлении, в каком развивалась и вся рефлекторная деятельность от исправления нарушенного к предупреждению нарушения».' В этом превращении рефлекса на потерянное равновесие в рефлекторное сохранение равновесия большую роль сыграло развитие мозжечка, особенно его средней части (червя мозжечка). В нем связываются непосредственно импульсы, идущие от вестибулярных и мышечно-суставных рецепторов, благодаря чему обеспечивается ответное движение—перемещение центра тяжести на ту же величину в прямо противоположном направлении. При поражении мозжечка утрачиваются эти связи и дополнительные мозжечковые движения (синергии), вследствие чего теряется равновесие, наступает мозжечковая атаксия (расстройство согласованности ь движениях различных групп мышц, выражающееся в беспорядочности, порывистости, непоследовательности движении). У такого больного шатающаяся походка; постоянное нарушение им равновесия каждый раз восстанавливается вестибулярным аппаратом и сетевидной формацией заднего мозга. Из клиники известно, что в постоянстве равновесия исключительную роль играет первичный синтез вестибулярных и мышечно-суставных сигналов мозжечком, который передает большим
п, М. Б. Цукер, Б. В. Шмидт. Нервные болезни. стр. 108.-
1 Е. К. Сепп, jvi. и. М., Медгиз, 1950, стр. 108,
333
полушариям головного мозга уже относительно обобщенные сигналы о положении тела и скорости его движений в про^ странстве.
Роль коры головного мозга в регуляции вестибулярных
функций
Кора головного мозга регулирует вестибулярные функции^ условнорефлекторно. Это значит, что наиболее тонкие и сложЯ яые установки человеческого тела на постоянное сохранение равновесия, а также сохранение постоянного положения тела ' в пространстве при любых скоростях движения образуются,} в индивидуальной жизни, вырабатываются, приобретаются опытом индивида.
Вестибулярные рефлексы сочетаются с любым внешним! условным разражителем и возникают при действии не только! безусловного раздражителя (утрата равновесия, т. е. опоры! тела), но и при действии условных раздражителей, с которыми связана перемена положения тела.
Замыкание временных связей между вестибулярными» рефлексами и условными раздражителями чаще всего происходит в жизни человека в отношении связей: вестибулярный аппарат и зрительная ориентация в пространстве.
Вследствие этого образуется прочная оптико-вестибуляр- : ная связь, при которой сигналы со стороны зрительного анализатора вызывают предваряющие изменения положения тела, 1 условновестибулярные и мышечно-суставные рефлексы. Меж- ' центральные связи между различными анализаторами и мозговым концом вестибулярного анализатора в височных областях коры головного мозга обусловливают общие установки тела по отношению к плоскости опоры и ускорению j движения тела и его опоры.
У зрячего человека зрительная ориентировка в пространстве является ведущей, и поэтому у него эти установки, j включающие вестибулярный механизм, образуются по сигна* лам с глаз. «.. .Глаза посредством своих влияний на тонические центры управляют установками тела».2 Иное положение у слепорожденного человека. «Присмотритесь к слепцу в то время, — писал Ухтомский, — как он идет проселком или лесом, ориентируя свой путь осязанием. При помощи длинной чалки, которую все время выставляет вперед, ощупывая ею дорогу, сосредоточенно вспоминая дорогу и ощупывая ее ногами и палкой, он может пройти безошибочно большое расстояние. .. На сосредоточенном лице характерным образом
2 А. А. Ухтомский. Собр. соч., т. IV, стр. 171.
334
Т
блуждают глаза, точно нащупывая вокруг себя, за что можно было бы зацепиться глазами. Если присмотреться внимательно, эти движения связаны своими периодами с изменениями в текущей позе шагающего тела и с движениями конечностей. Можно сказать со всей точностью: при отсутствии оптической рецепции тело, опираясь на аппараты тонических рефлексов, владеет установками глаз. . .»3
Для развития условнорефлекторных установок тела имеет ' большое значение вестибулярно-слуховые связи в ориентировке человека в пространстве.
Мы хорошо ориентируемся по показаниям мышечно-су-с-тавных и вестибулярных сигналов, «тогда как ощущения из этой области доносятся до нашего сознания лишь в экстренных случаях, при необычных положениях или при заболеваниях».4
Превращение этих сигналов из неощущаемых в ощущаемые происходит не непрерывно во время движения, а лишь в известные моменты. Человек с закрытыми глазами при равномерном движении ощущает движение лишь вначале и конце, т. е. переход от покоя к движению и от движения к покою. При неравномерном движении человек испытывает значительно больше статических ощущений, нежели при равномерном движении. Но и в случае неравномерного движения им ощущается не самая скорость движения, а положительное или отрицательное ускорение, а также изменение направления скорости движения, особенно при подъеме и спуске.
«В общем, как правило, — отмечал Ухтомский, — однообразно затянувшаяся, монотонная и автоматизированная деятельность перестает ощущаться при всем том, что проприоцеп-т-ивные сигналы идут в центры неутомимо и бдительно. Тем больше готовность нервных центров отметить срочным сигналом ту или иную новость и быструю перемену в среде и в теле наблюдателя.. .»5
Длительное и постоянное, стационарное возбуждение вестибулярного аппарата является фоном, на котором возникают временные и срочные корковые реакции на определенные раздражители. Ими являются: а) тяжесть с ее направлением (рецепторные сигналы которой идут от отолитовых органов) и б) ускорения положительные и отрицательные (рецепторные сигналы, которые идут от полукружных каналов). Возникающие корковые реакции на перемены тяжести тела и ее направления и ускорения движущегося тела вызывают торможение фоновой автоматической регуляции равновесия тела (включая
•'Там же, стр. 171. 'Там же, стр. 193. 6 Там же, стр. 194.
335
т^озжечковую). Торможение низших форм рефлекторной дея! тельности является результатом возбуждения коры головного 'мозга при срочных реакциях в ней на изменение среды и по-: ложения человеческого организма.
На основе условнорефлекторной регуляции установок тела «-вырабатывается умение видеть и рассматривать среду при покое конечностей». 6
Поэтому развитие наблюдательской позы человека с максимальным сосредоточением на зрительном и слуховом восприятии окружающего пространства имеет одним из условий различительную деятельность коры головного мозга в отношении перемен положения тела в среде и ускорении движений тела человека или подвижной опоры для его тела, nepej мещающейся в пространстве с переменными скоростями.
Основные качества статико-динамических ощущений
Статические ощущения отражают изменения положения: тела относительно неподвижной или перемещающейся опоры (прежде всего горизонтальной плоскости Земли) и перемены •ускорения движущегося человеческого тела в пространстве.
Равномерное прямолинейное движение не ощущается, хотя! рефлекторная регуляция постоянства равновесия обеспечи-1 вает его сохранение. В тех случаях, когда перемещение тела вызывает изменение скорости движения и действие центробежных сил на тело, возникают и дифференцируются различ-J ные статические ощущения.
С развитием транспортной техники все более распростра-, няются пассивные перемещения тела за счет перемещения движущейся внешней опоры тела. Сигналы от этой формы перемещения тела приобретают особое значение в условиях ограничения зрительной ориентировки в пространстве (например, при высоких полетах самолета, особенно при слепых полетах в условиях тумана, ночи или большой высоты).
Статические ощущения, возникающие при движении тела и переменах ускорения, отражают не только положение чело-иеческого тела в пространстве, по которому и относительно которого совершаются движения. Они отражают также пространственные признаки окружающей среды, по которой движется человек, а именно: верт-икальное и горизонтальное положение внешней опоры тела, вертикальное и горизонтальное расположение предметов, оказывающих влияние на положение этой опоры, различные внешние факторы ускорения движения тела и т. д. Обычно (при открытых глазах) статические
6А. А. Ухтомский. Собр. соч., т. IV, стр. 195
336
ощущения выступают в неразрывной связи со зрительной и< мышечно-суставной ориентировкой в пространстве. Вслед за Бехтеревым мы можем рассматривать статико-динамические ощущения как составную часть отражения человеком пространства внешнего мира, а не только изменения состояния собственного тела.
Пороги и формы статико-динамических ощущений
Наиболее изучены ощущения при круговом движении тела {вращении). При таком движении относительно вертикальной оси порогом ощущений является ускорение от 0,8 до 2,4°
в 1 сек.
Пороги статических ощущений при определении выхода тела из нормального вертикального положения (движение качающегося, а не вращающегося кресла) различаются в зависимости от направления. При наклоне вперед-назад пороговым раздражителем является угол наклона в 2°. Меньшей является пороговая величина для сторонних направлений (вправо-влево, а именно от 1 до 1,5° в 1 сек).
Большая чувствительность к сторонним переменам положения тела объясняется сочетанием в подобных ощущениях ряда механизмов вестибулярных, мышечно-суставных и тактильных ощущений. Область статических ощущений и чувствительности открыта наукой сравнительно недавно; она стала систематически разрабатываться лишь с конца XIX в. Этим объясняется недостаточная изученность различительной чувствительности в этой области. Однако уже теперь ясно, что в этой области прирост ускорений и перемена ритмов движения, а также прирост углов наклона перемещающегося тела являются пороговыми раздражителями разнородной чувствительности. Контраст меэвду покоем и движением, медленным и быстрым движением, углами наклонов при выходе из вертикального положения тела и т. д. усиливает различение ускорений движений и положения тела по отношению к горизонтальной плоскости Земли.
Как и любой вид чувствительности, статико-динамическая чувствительность сенсибилизируется при таких деятельностях. которые специализированы на переменных скоростях движения и изменениях положения тела относительно горизонталь ной опоры. Особенно велика сенсибилизация этих ощущений у летчиков, а также автомобилистов, мотоциклистов, моряков, пловцов и т. д. Широкое использование в быту современных средств передвижения вырабатывает у больших масс людей (пассажиров) новые навыки вестибулярного различения. При этом повышении вестибулярной чувствительности снижается
22 Б. Г. Ананьев
337
способность к головокружениям от вращения или ускорения. Головокружение возникает при снятии тормозящей роли кори и вызывается повышенной возбудимостью вестибулярного аппарата, влияющего на повышение вегетативных рефлексоц. • Следствием этой возбудимости является не только головокружение, но и тошнота, возникающая при большой тряске.
Особенно большое значение имеет постоянное упражнение в закреплении зрительных и вестибулярных связей. С нормальным положением тела и головы выработалось определен- • ное сочетание положения глаз. Изменение функционального положения вестибулярного прибора сказывается поэтому на процессах пространственного зрения.
В силу образовавшейся прочной зрительно-вестибулярной! • связи имеет место и обратное влияние изменений зрительных] пространственных оценок на статические ощущения. При подъеме на большую высоту у человека часто возникает услов-норефлекторное ощущение потери равновесия, близкое к головокружению. Мы называем его условнорефлекторным пото-1 му, что при этом состоянии не имеют места действительные вестибулярные сигналы о потере равновесия, но сигналы со зрительного анализатора вторично или условнорефлекторно вызывают статические ощущения, так как при подъеме на вы-1 соту нарушаются привычные изображения предметов на сет-; чатке, что приводит к неустойчивости положения тела.
Ощущение неустойчивости тела имеет место лишь при | противоречиях между видимым изменением пространства и | ощущением неизменного равновесия. При высотном полете на самолете это ощущение исчезает вместе с прекращением видимости земных ориентиров. То же имеет место при восхожде-1 нии на вершину горы, плотно окруженной горным рельефом, \ и т^д. Однако и это противоречие является условнорефлектор- j ным, Сложившимся в результате сочетания привычного поло- i жения тела по отношению к горизонтальной плоскости Земли с горизонтальным положением глаз, параллельным плоскости >| опоры.
В некоторых специальных деятельностях (например, у лет- \ чиков и рабочих, выполняющих операции по строительству зданий, прокладке воздушных передач высоковольтных линий и т. д.) вырабатываются новые навыки различения пространства, снимающие эти противоречия, образующие новые связи между зрительными и вестибулярными ощущениями.
ГЛАВА XII
ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ
Источники общности обонятельных, вкусовых и внутриорга-нических ощущений
Энгельсу принадлежит принципиально важная для общей теории ощущений мысль об общности обоняния и вкуса. Он писал, что «давно уже признано, что обоняние и вкус являются родственными, однородными чувствами, воспринимающими однородные, если не тождественные свойства...» ' (курсив наш, — 5. А.). Если до Энгельса было известно, что обоняние и вкус связаны между собой, являются тождественными чувствами, то лишь Энгельс, развивая диалектико-материали-стическую теорию познания, выдвинул положение о том, что они отражают связанные между собой, быть может, даже тождественные свойства. Последующее развитие химии, физиологии и психологии является безусловным доказательств вом этой мысли. 1^ак обоняние, так и вкус отражают химиче- . ские вещества, раствбреннне в воздухе или воде, причем обоняние и вкус, являясь как бы параллельными рецепциями, отражают раелично (на расстоянии — обоняние и при соприкосновении — вкус) одни и те же химические вещества. Вкусовые и обонятельные рецепторы и анализаторы поэтому носят название химических, или хеморецепторов, в отличие от зрительных, слуховых, тактильных и других рецепторов, являющихся рецепторами, отражающими физические и механические свойства вещей и формы движения.
Вкусовые и обонятельные ощущения являются анализом иг только химических свойств вещей, но и особой формы движения химической материи.
В истории жизни первоначально возник вкусовой рецептор
1 Ф. Энгельс. Диалектика природы, стр. 185.
22* 339
(«ротовой», как называл его Павлов), причем его биологическое значение определялось тем, что он непосредственно обг служивал основной пщцевой обмен между организмом и внешней средой. Вместе с развитием головного мозга и сменой по- • стОШГных (безусловнорефлекторных) связей на временные связи (условнорефлекторные) формировался и развивался новый обонятельный анализатор для распознавания тех же пищевых веществ, но на расстоянии. Известно, что именно с развитием обонятельного анализатора связано образование высшего отдела головного мозга, именно коры больших полушарий головного мозга.
Именно то, что обоняние и вкус возникли на общей биологической основе пищевого обмена, представляет собой различные формы дифференцировки химических раздражителей и :! обусловливает их общность, теснейшую связь. В последующем"; развитии животных организмов обоняние стало выполнять функции, выходящие за пределы пищевого обмена. К таким-функциям относятся: а) распознавание по запаху особ про- | тивоположного пола, т. е. сигнализация, связанная с функция^" : ми размножения и полового подбора, б) распознавание вещей по местонахождению и направлению движения запахов, т. ёд функция пространственной ориентации. У человека некоторые из этих функций потеряли свое жизненное значение (напри- ' мер, сигнализация для функций размножения)',' другие приобрели новый вид (сигнализации для пищевого обмена и пространственной локализации вещей). Зато возникли новые функ-1щи;„обоняния: дифсреренцировка химических слоиста-вещей в процессе их производства (химической, пищевкусовой, парфюмерной промышленности) и научного познания (в экспериментальных пробах химических, физиологических и других ис-1 следований).
Это историческое преобразование обоняния человека в процессе его общественно-трудового развития имел в виду Энгельс, когда писал: «.. .собака обладает значительно более тонким обонянием, чем человек, но она не различает и сотой доли тех запахов, которые для человека являются определен-»!
ными признаками различных вещей».2 Предметный характер__
обонятельных ощущений типичен для человека. Поэтому класг^. сификацин запахов представляет собой чрезвычайно труд-J пут задачу. Мы "скорее различаем запахи не по общим свой-_ сгвам (пахучий, ноиючпй п т. д.), а по их предмету (запах бензина, запах фиалки и т. д.).
Если вкусовые ощущения возникают обычно в процессе по/ . трсблепия пищи, то обонятельные ощущения у человека Hg_
2 Ф. Энгельс. Диалектика природы, стр. 135—136.
340
ограничены актом потребления, а возникают в разных условиях распознавания химических свойств вещей внешнего мира, воздействующих на организм человека. Поэтому, хотя развитие химической рецепции начинается со вкусовых ощущений в истории жизни, при изучении деятельности анализатора взрослого человека следует начинать с изучения обонятельных ощущений. Но было бы неправильно думать, что
-хеморецепция......исчерпывается обонятельными и вкусовыми
ощущениями. Хеморснеиция осуществляется также и анализаторами внутренней среды организма. Именно хеморецепция внутренних органов составляет одну из главнейших особенностей внутриорганических ощущений.
Следовательно, хеморецепция человека состоит из ряд:! переходящих друг в друга ощущений: обонятельных "(на расстоянии), вкусовых и внутриорганических. В этом ряду вкусовые ощущения занимают особое переходное положение. Как на это было указано Павловым, а затем экспериментально подтверждено в психологии Гусевым, вкусовые ощущения от ражают не только химические свойства внешних "тел, потребляемых организмом, но и биохимических процессов( например, углеводного илТГмйнё'рального обмена), происходящих во . внутренней среде организма.
Вкусовые ощущения, следовательно, связаны не только с обонянием, но и с внутриорганическими ощущениями.
Химическая структура пахучих веществ и обонятельные
ощущения
Запах не существует вне и помимо вещества. Пахучесть вещества определяется его химическим строением (структурой), с одной стороны, и летучестью частиц вещества, т. е. способностью данного вещества отдавать молекулы — испаряться в воздухе. Летучесть есть только одно из физических свойств пахучих веществ среди многих других ( точка кипения, частичное давление паров, растворимость, адсорбция или поглощение пахучими веществами ультрафиолетовых и инфракрасных лучей и т. д.).
Химическая структура пахучего вещества определяет качество запаха, а физические свойства этого вещества определяют форму и скорость распространения молекул пахучю: веществ в воздухе, а следовательно, условие раздражения пахучим веществом обонятельного рецептора.
Рассмотрим химическую структуру пахучих веществ, определяющую в той или иной степени качество и интенсивность обонятельных ощущений. Установлено, что лишь небольшое
341
•число химических элементов является самостоятельным источ-1 никои запахов. Этими элементами являются прежде всего относящиеся к группе галоидов фтор, хлор, бром, иод. Обладают запахами элементы: фосфор, мышьяк и кислород (в виде' озона). Кроме того, элементы, обладающие запахами, характеризуются высокой валентностью, т. е. способностью соединения с атомами водорода.
Основная масса запахов есть свойство химических соеди-\ нений. По выражению Бронштейна, «запах является ИНДИЕЙ-ij дуальным свойством химических соединений». В большинстве! случаев пахучие вещества являются соединениями углерода] (углеводорода), содержащими водород, кислород, азот.
Хотя обонятельные ощущения могут быть вызваны как не« органическими, так и органическими веществами, представив тели пахучих органических веществ значительно многочислен™ нее, нежели неорганических.
Решающее значение для образования запаха имеет нали-1 чие в составе вещества особых атомных групп , осмофоров| (эфирная, метиловая, карбоксиловая и т. д. группы; влияние осмофоров в малых молекулах больше, чем в крупных), а так-1 же способ связей этих атомных групп с ядром. Эти связи вы- ' ражаются в химических формулах цепями соединений. БолиИ <лое влияние на образование пахучести вещества оказывает : строение вещества — именно в зависимости от того, состоит ли оно из простых или сложных, ветвящихся цепей. Длина цепи 1 является одним из условий образования запаха. Веществам! с ветвящимися цепями присущ более интенсивный запахИ Длинные цепи в спиртах, сложных эфирах, кислотах и т. д. 1 обусловливают их сильный запах, действующий на окончание! не только обонятельного, но и тройничного нерва. Но увелм чение длинных цепей в соединениях приводит к уменьшения запаха. Установлено правило, что при удлинении цепи силЖ запаха первоначально увеличивается, а потом уменьшается. Интенсивность запахов многих соединений нарастает по мерИ увеличения молекулярного веса. Достигнув известного максимума молекулярного веса, пахучие свойства вещества уменЯ шаются.
Например, в соединениях, содержащих серу, отмечается уменьшение запаха по мере удлинения их боковых цепей (увеличение молекулярного веса):
Боковые цепи
С0Н8 N = CS очень сильный запах
ССН6 CH(i N = CS сильный запах
CeHs (CH2)2N — CS умеренный по силе запах
C(iH5 (CH2)j N = CS не обладает запахом
342
То же отмечается и в отношении конденсированных бензольных колец. Бензол (одно кольцо) издает слабый запах, нафталин (два кольца) — сильный.
Как можно видеть, особую роль в образовании пахучих свойств химических соединений играют углеродные атомы и их число. Сходство запахов некоторых гомологических рядов (т. е. сходных рядов групп органических соединений, отдельные члены которых отличаются друг от друга только группой СН?) обусловливается числом углеродных атомов. Например, одни фенилоспирты, имеющие четное число этих атомов, обладают схожим между собой неприятным запахом, а другие фенилоспирты, имеющие нечетное число атомов, обладают схожим, но приятным запахом.
Имеются данные относительно связи запахов с электро-, химическими свойствами элементов и соединений. Так, элемен-1 ты из числа металлоидов, входящие в состав пахучих веществ, расположены внизу электрохимического ряда и несут отрицательный заряд. Элементы, находящиеся в верхней части электрохимического ряда и несущие положительный заряд, уменьшают, как правило, запах соединений, в состав которых они
входят.
«Если мысленно разделить менделеевскую таблицу на две части вертикальной линией, проведенной через клетку, занимаемую углеродом, — пишет Бронштейн, — то все элементы, входящие в состав пахучих веществ и являющиеся электроотрицательными, окажутся на правой половине таблицы, а все элементы, несущие положительный заряд и обычно не входящие в состав веществ, обладающих запахом, — на ее левой половине».3 Молекулярные веса большинства пахучих веществ лежат в пределах 17 (аммиак) и 300 (терпены). Вещества с низким молекулярным весом действуют преимущественно не на окончания обонятельного нерва, а на окончания тройничного нерва. К числу важных факторов, определяющих запах вещества, относится разница изомеров положения молекул в составе химического соединения. Изомерами называются вещества, имеющие одинаковый элементарный химический состав, но отличающиеся по своим физическим свойствам вследствие различного расположения атомов в молекуле. Так, например, ванилин обладает пряным запахом, а изованилин не пахнет. Бесконечное многообразие запахов определяется взаимодействием многих факторов, действующих в химических соединениях (молекулярным весом, изомерами положения атомов, длиной цепи и т. д.). Поэтому запах действительно
3А. И. Бронштейн. Вкус и обоняние. М., Изд. АН СССР, 1950,
стр. 218-219.
343
можно признать индивидуальным свойством каждого химиче ского соединения.
Физические свойства пахучих веществ и условия обонятельного раздражения.
Обонятельные ощущения обусловливаются химической природой пахучих веществ, отражают химические свойства этих веществ. Однако пахучие вещества обладают не только химическими, но и физическими свойствами, которые являются важными показателями состояний вещества и его воздействия на рецептор.
Вещество становится раздражителем обонятельного рецептора при определенных физических условиях, т. е. когда обнаруживает определенные физические свойства. Возможно, что с этим обстоятельством связан тот факт, что из известных науке около 300000 неорганических и органических веществ около Vs обладает запахом, т. е. является пахучими веществами. Кроме того, вещества, известные как пахучие при опре-' деленных условиях, при других условиях не вызывают обонятельных ощущений.
Вещество должно претерпеть определенные изменения физического состояния для того, чтобы стать адекватным раздражителем обонятельного рецептора. Первым из этих изменений состояния является физическое изменение вещества в окружающей воздушной среде.
Из состояния твердого или жидкого тела часть вещества должна перейти в парообразное состояние, т. е. испариться п воздухе, причем молекулы этого вещества отдаются окружающей вещество среде. При переходе в газообразное состояние молекулы вещества становятся летучими, распространяющимися в воздушной среде, а все вещество теряет в своем весе (за счет отдаваемых вовне частиц или молекул).
Поэтому о летучести пахучих веществ можно судить по изменению их удельного веса.
Но переходом в газообразное состояние или летучестью не .исчерпываются изменения физического состояния пахучих веществ. Вместе с потоком воздуха при вдыхании молекулы вещества попадают во внутренние полости носа, причем здесь они испытывают второе, не менее важное, физическое измерение, являющееся непосредственным условием превращения химического вещества в нервный процесс, т. е. возбуждение обонятельного нерва.
Этим вторым физическим изменением вещества является растворение вещества в жидкости, покрывающей обонятельный эпителий, и в липоидах, входящих в состав протоплазмы
344
клеток. Иначе говоря, вещество переходит из газообразного состояния в жидкое уже при взаимодействии его с организмом. Следовательно, не только летучесть в воздухе, но и растворимость вещества в жидкости являются важными физическими свойствами пахучих веществ как раздражителей обонятельного рецептора. С этими двумя основными физическими свойствами пахучих веществ, характеризующих изменение состояния, связаны некоторые другие физические свойства.
Так, летучесть вещества, очевидно, связана с изменением температуры вещества (возникая при определенной точке кипения), с давлением паров, возникающим при испарении вещества. В отношении ряда веществ установлено, что их сильная пахучесть связана с большим давлением паров вещества (например, эфира, хлороформа, керосина). В некоторых жид-. костях с низким давлением паров (парафиновое масло, глицерин) летучесть совпадает с отсутствием запаха. Среди твердых тел с высоким давлением (камфара, нафталин) встречаются пахучие вещества с низким давлением (железо или' медь)—вещества, не обладающие запахом.
Сравнивая давление паров некоторых веществ при температуре в 20° С, Бронштейн нашел, что соответствие между интенсивностью запахов и давлением паров более выражено при низких температурах.
С давлением паров связана концентрация вещества в воздухе, являющаяся важным условием силы раздражения обонятельного рецептора. Сравнивая вещества по соотношению их концентрации в воздухе и степени пахучести, можно установить значительные различия. Так, например, запах нитробензола ощущается лишь в том случае, если его концентрация в воздухе превышает концентрацию ванилина в 82000 раз. Концентрация же ванилина, в соответствующее число раз меньшая, равная 5- 1010 куб. мм в 1 куб. см воздуха.
До настоящего времени не изучен вопрос о характере распространения летучих веществ в воздухе, т. е. тот вопрос, который уже разрешен в отношении света и звука. В науке имеется попытка разрешить этот вопрос по аналогии с закономерностями распространения света и звука. На эту аналогию толкал установленный факт поглощения пахучими газами ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Спектрографическое исследование линий поглощения пахучих веществ позволило предположить, что имеются электронные колебания пахучих веществ, находящиеся в ультрафиолетовой области с длиной волны от 360 до 200 ммк (например, ароматные запахи гераниола на 220 ммк, камфара — на 210 ммк, а жженые запахи от 270 до 260 ммк и т. д.).
Есть предположения, что распространение летучих веществ
345
носит волновой характер с известными периодическими коле-j баниями воздушных волн.
Можно высказать и другое предположение, основываясь на отдаче веществом своих молекул при известном разложении! вещества под влиянием изменений температуры, а именно, что,] подобно свету, химические свойства распространяются не только волнами, но и квантами, которые как бы бомбарди-Я руют концевые приборы обонятельного анализатора.
Вопрос о распространении химических раздражителей] остается открытым. Ясно лишь одно, что для обонятельного раздражения необходимо, чтобы молекулы вещества достигли обонятельного рецептора и непосредственно воздействовали бы на него. Это положение важно подчеркнуть, так как обоня-ние рассматривается часто как дистантный вид ощущения, т. с. как распознавание на расстоянии.
Очевидно, что обоняние распознает вещество по его запаху на расстоянии (дистантно) лишь благодаря тому, что молекулы вещества входят в соприкосновение с обонятельным ре* цептором, т. е. действуют на него контактно.
Запах является для организма сигналом вещества постольку, поскольку вещество способно посылать свои молекулы в окружающее пространство материального мира, в то» числе и на организм, находящийся в этом пространстве.
Для понимания природы распространения химического раздражителя в воздушной среде, окружающей организм, важно учесть диффузию вещества и поглощение его окружающей средой.
Диффузией называется медленное проникновение одног вещества (газа или жидкости) в другое при их непосредственном соприкосновении или через пористую, скважисту» перегородку.
Все химические раздражители обладают тем или иным х£ рактером диффузии, которая протекает с неодинаковой скс ростью в зависимости от строения вещества, взаимодействш его с другими веществами в среде. Установлены в отношенш диффузии паров бензола, его гомологов и некоторых парс следующие данные, характеризующие различную скорость диффузии (см. табл. 5).
При диффузии пахучих веществ происходит то или инс поглощение (адсорбция) веществ окружающей средой. Благе даря адсорбции происходит повышение концентрации naxy4f веществ, часто находящихся в воздухе в минимальных количе ствах. В отношении пахучих веществ различают два вида щ поглощения телами окружающей среды: первый вид поглоще ния — при котором поглощаемые пахучие вещества накапл* Баются непосредственно на поверхности поглощающего телг
346
и второй вид поглощения — при котором они накапливаются ь тонкой водяной пленке, покрывающей большинство предметов, окруженных воздухом, в котором имеются водяные пары. Наиболее поглощающими пахучие вещества являются тела с большой пористостью или скважностью, особенно активизированный уголь, способный поглотить любое число пахучих г.еществ, а также тальк и глина. Некоторые другие тела, например янтарь, поглощают самые разнообразные пахучие вещества, но с разной степенью сохранения. Если запах бор-неола удерживается янтарем в течение 1 мин, то ванилин 29 мин, а нитробензол — 57 мин и т. д.
Таблица ~>
Скорость диффузии некоторых пахучих веществ (по Бронштейну)
| Вещество | Скорость диффузии, в см/сек | Вещество | Скорость диффузии, в см/сек |
| 0,53 0,53 0,67 0,67 | 1.3 2,1 4,4 10,0 | ||
| Камфара ....... | |||
| Серный эфир ..... | |||
| Псевдокумол ... | Уксусноэтиловый эфир . |
Стекло вовсе не поглощает таких пахучих веществ, как терпинеол, ипридин, а запах нитробензола или этилового тио-эфира удерживает всего 1 сек. Зато стекло удерживает запах мускуса в течение целого дня.
Золото вовсе не поглощает ряда пахучих веществ (терпи неола, валериановой кислоты, ипридина), но запах скатола удерживает 1,5 дня, а мускуса 2 дня.
Сталь не поглощает лишь валериановой кислоты, но погло-щает с разной длительностью другие вещества. Секунду длится поглощение сталью запахов нитробензола, мускуса, этилового тноэфира, а другие запахи — многими минутами (например терпионеола — 4 мин, ипридина—30 мин), а некоторых— многими днями (например, запах ионона — 4 дня, а запах скатола — 21 день) и т. д.
Показатель поглощения пахучих веществ различными телами является очень важным при постановке опытов по изучению обонятельных ощущений. Необходимо учитывать не только концентрацию вещества в воздухе, но и способность различных тел в данной обстановке опыта усиливать и сохранять запах данного химического раздражителя.
Обонятельные ощущения отражают не только качество и
347
интенсивность химического раздражителя, но и взаимодействие его с телами окружающей среды. Одним из этих тел т является ощущающее запахи тело обонятельного рецептора,, поглощение которым пахучих веществ и есть начало раздражения.
Внутренние полости носа являются системой веществ, способных производить поглощения пахучих веществ в процессе-растворения пахучих веществ в жидкости, покрывающей обонятельный эпителий, и в липоидах.
При этом отмечаются две черты, характеризующие пахучие вещества при раздражении ими внутренних полостей носа: t) способность этих веществ изменять поверхностное натяжение пограничного слоя воздух — вода и 2) способность этих веществ изменять поверхностное натяжение слоя вода — липоид.
. Относительно первой черты можно заметить, что проникновение пахучих веществ во внутренние полости носа обозначает переход их из воздуха, где они находятся в состоянии паров,, в жидкость, покрывающую обонятельные клетки. Проникновение происходит через поверхностный слой жидкости. При этом имеет место снижение поверхностного натяжения воды, с чем связано повышение проницаемости поверхностного слоя жидкости, т. е. среды, которая окружает обонятельную клетку.
Вторая черта характеризует переход пахучего вещества иа среды, окружающей клетку, в протоплазму самой клетки. Проникновение пахучих веществ из поверхностного слоя воздух — вода в клеточную структуру обонятельного рецептора происходит через слой вода—липоиды. Установлено, что при этом проникновении пахучих веществ в обонятельные клетки значительно снижается поверхностное натяжение липоидов этих клеток.
Из всего'рассмотренного следует, что возбуждению обонятельного анализатора предшествует целый ряд сложных физико-химических процессов в самом веществе, в той среде, в которой он распространяется, наконец, на поверхности обонятельных рецепторов.
Рецепторы
Обоняние неразрывно связано с процессом дыхания,, следовательно, и со многими важнейшими процессами обмена веществ между организмом и окружающей его средой. Поэтому рецепторы обоняния расположены во внутренних полостях носа, являющегося одним из важнейших органов дыхания, так как полости носа являются верхним отделом дыхательных путей. Кроме дыхательной функции, HQC выполняет также защитную функцию (увлажнение вдыхаемого воздуха, согрева-
348
и не, освобождение его от пыли и обезвреживание его). Нос является также одним из резонаторов речевых звуков, произносимых человеком.
Наиболее непосредственно связаны с обонятельными функциями носа его дыхательные и защитные функции, точнее юворя, именно на сюнове дыхательной и защитной функции возникло 11 развилось обоняние.
Не вся полость носа является, обонятельной, т. е. является (юонятельньш.редедтором. Ознакомимся со строением и функциями обонятельного рецептора, в котором происходит прекращение химической энергии в нервный процесс.
Подобно зрительным и слуховым рецепторам, абонятель-цые рецепторы_парные, состоящие из взаимосвязанных, симме-тричТкГра.сположенных рецепторов.
Парность обонятельных рецепторов ясно выражается в самом строении носовой полости и составляющих ее частей.
Носовая полость., разделена на две половины, каждая из которых разделена на преддверие и на три носовых хода: нижний, средний и верхний. Эти ходы отделены друг от друга костными образованиями (раковинами). Нижний носовой ход образует пространство, лежащее между дном полости носа и нижней раковиной. Средний носовой ход расположен между нижней и средней раковиной, а верхний находится под средней раковиной. Между перегородкой носа и средней раковиной имеется просвет в 1 мм, называемый обонятельной щелью. Полость носа сообщается с окружающим воздухом через ноздри. С полостью носоглотки полость носа сообщается через два широких отверстия, называемых хоанами. Эти ходы сообщения с внешней и внутренней средой делают всю носовую полость родом трубки, являющейся верхней частью дыхатель-иых путей. Преддверие носа покрыто кожей, а внутренние полости носа выстланы слизистым эпителием. Верхние отделы внутренней полости носа выстланы особым обонятельным эпителием, находящимся в области верхних носовых ходов и занимающим площадь около 5,0 кв. см.
В обонятельном эпителии различаются поддерживающие, Назальные и собственно обонятельные (чувствительные) клетки. Эти обонятельные клетки являются нервными клетками, точнее первым невроном обонятельных путей.
Обонятельные клетки имеют форму веретена или бокала с периферическим и центральным отростками. Периферические отростки клеток доходят до поверхности слизистой ободочки, заканчиваются булавовидными утолщениями, на которых сидит несколько ресничек. Центральные отростки отходят от противоположного конца клеток и образуют тонкие нити, которые вступают в полость черепа, проникая через
••^пичмг
349
«костную продырявленную пластинку». В этих отростк имеются сократительные образования (мпоиды), благода подвижности которых «булавы» обонятельных клеток собнъгтгодниматься на поверхность эпителия и вступать в такт с пахучими веществами или же, погружаясь в глубь эп . тёлия, освобождаться от его контакта. Бронштейн замеча^ по этому поводу, что «если дело обстоит именно так, то мож! констатировать черты сходства между клетками обонятел ного эпителия и фоторецепторами глаза, которые также обл дают способностью укорачивать свои отростки, погружая ил» извлекая их из пигментного слоя сетчатой оболочки глаза» В обонятельном эпителии находятся также опорные и б зальные клетки, с которыми непосредственно связаны обон тельные клетки.
Опорные клетки состоят из цилиндрических образований*! проходящих через толщу эпителия. Опорные клетки .как^^' поддерживают обонятельные клетки, а сами покоятся на ба-зальных клетках обонятельного эпителия. Ве£ь обонятельный эпителий пронизывается выводными протоками серозных .желез, выделение которых увлажняет его поверхность. Деятельность этих желез управляется тройничным и симпатическим нервами.
В обонятельном рецепторе, как было указано, происходит превращение химических раздражений в нервный процесс. Это пРеё£зще_ни.е начинается с того момента, когда пахучие вещества входят в соприкосновение с обонятельными клетками, проникая вместе со струей вдыхаемого через нос воздуха в-верхний носовой ход. При вдыхании главная масса воздуха' поднимается из ноздрей до крыши носа, проходит по ней и дугообразно спускается в передний конец средней раковины и> загибается к перегородке вниз. Струя воздуха не проходит через верхний носовой ход, а обонятельная щель лежит вне основного потока вдыхаемого воздуха, который проникает в нее лишь путем диффузии.
Подобно зрительному рецептору, в котором важнейшее, значение имеет работа глазодвигательных мышц, в обонятель-. ном рецепторе важную роль играют мышцы носа, сокращение которых обеспечивает возможность втягивания воздуха в обонятельную щель ц верхний носовой ход путем активного нюха-ния или нюхательных движений. При этом совершается сужение отверстий носа, ускоряющее и усиливающее протека" ние воздуха, образуются вихри воздушных струй, изменяется их направление.
При обычном дыхании обонятельные ощущения гораздо
4 А. и.
Бронштейн. Вкус и обоняние, стр. 156.
350
слабее, чем при активном нюханий. Но возникающие при дыхании обонятельные раздражения вызывают через головной мозг движения мышц носа, т. е. являются сигналами нюхательных движений.
При каждом нюхательном движении человек втягивает ь нос 25—30 куб. см воздуха, часть которого проходит в верхний носовой ход.
Характерной особенностью обонятельных ощущений является их прерывистость как при обычном дыхании, так и нюхатсльдыд.движениях. Обонятельные ищуще-!игл возникают при вдохе и прекращаются при выдохе.
Пользуясь методом условных рефлексов, Гамаюнов установил, что сила действия пахучих веществ при вдохе превышает в 3—4 раза действие этих веществ при выдохе.
Пдхунле.Д1£Д1,е_ства, попавшие в верхний носовой ход, прр__ пикают первоначально через тонкий (толщиной в 2 мк) сдой-жидкости, покрывающей слизистую оболочку, а затем вступают" в конт'акт'с обонятельными клетками.
Пахучие вещества, попадая в этот слой жидкости, образуют раствор ничтожной концентрации. Из этого раствора молекулы пахучего вещества проникают в_липоиды, а затем ' вызывают реакцию обонятельной клетки в целом, в которой важную роль играет движение отростков, соприкасающихся или освобождающихся от контакта с молекулами пахучих веществ.
Реакция обонятельных клеток есть начало возбуждения, т. е. нервного процесса, который проводится по обонятельным мервам в головной мозг. Обонятельное ощущение является результатом деятельности всего обонятельного анализатора, а не только обонятельной полости носа.
Для понимания связей обоняния и вкуса нужно учесть, что у них не только общие химические раздражители, но и некоторый общий периферический механизм.
Раньше указывалось на то, что область, покрытая обонятельным эпителием, доступна раздражениям и со стороны задних отверстий (хоан), т. е. со стороны носоглотки.
Поэтому при акте еды пахучие вещества, входящие в состав пищи, могут вступить в контакт с обонятельными клетка ми. При разжевывании пищи пары этих веществ диффузируют ь носоглотку и доходят через хоаны в верхний носовой ход. Это имеет место особенно при акте глотания, когда пища проскальзывает в пищевод, а дыхание восстанавливается, порождая выдох. В этот момент воздух, насыщенный парами пахучих веществ, устремляется из носоглотки в верхний носовой ход. В этот момент особенно явственно ощущается запах пищи и напитков.
351
Таким образом, запах может быть сигналом пищи перед ее потреблением и сигналом пищи в процессе ее потребления.
Химические раздражители, попадающие в нос вместе с воз-душной струей, раздражают не только обонятельные клетки но и другие чувствительные клетки, находящиеся во внутренней полости носа (температурные, тактильные, болевые). Поэтому при дыхании возникают не только обонятельные ощуще. ния, но и ощущения холода и тепла, ощущения прикосновения, давления и боли. Чисто обонятельные ощущения вызываются преимущественно высокомолекулярными и сравнительно малолетучими соединениями. Возбуждение обонятельных клеток этими раздражителями подавляет, тормозит ощущения, возникающие одновременно при раздражении окончаний тройничного нерва.
Поэтому для понимания механизма обонятельных ощуще-: ний важно знать строение и функцию нервов, проводящих воз-^ буждение в головной мозг, а именно обонятельных нервов,' •с которыми тесно связана работа тройничного нерва.
Обонятельные и тройничные нервы.
Раздражения от чувствительных клеток, расположенных во] внутренней полости носа, передаются в большие полушария головного мозга по двум парам чувствительных нервов. Ими являются пары I (обонятельного) и V (тройничного) черепно-мозговых нервов.
Пара обонятельных нервов (от обеих сторон верхнего носового пути и верхней раковины) ведет свое начало от обонятельных волокон в самой обонятельной полости носа. Эти волокна не образуют единого ствола, а проходят тонкими нитями (до 20) через отверстия решетчатой кости. На нижней поверхности лобных долей головного мозга они сходятся, образуя утолщения — обонятельные луковицы. В них заканчиваются первые невроны обонятельных нервов. Обонятельные луковицы переходят сзади в обонятельный тракт, образующий треугольное расширение, так как волокна обонятельного нерва расходятся в этом месте на три пучка и вступают в вещество мозга. Обонятельные луковицы и обонятельные тракты обеих сторон соединяются в передней комиссуре головного мозга.* Как подчеркивает Гринштейн, «у всех животных, имеющих первичную обонятельную кору, имеется и коммисура, соединяющая эти образования обеих сторон».5
Часть волокон с одной стороны больших полушарий пере--------------
5 А. М. Гринштейн. Пути и центры нервной системы. М, Медгиз, 1946, стр. 160.
352
ходит на противоположное полушарие, образуя тонкий слой поперечных волокон. Если обонятельные луковицы образуют первую инстанцию, в которую поступают возбуждения от обонятельных рецепторов, то так называемый свод или обонятельный тракт составляет вторую инстанцию, от которой импульсы передаются в подкорковые центры и в кору головного мозга.
Обонятельные нервы проводят возбуждения, возникающие при химических раздражениях обонятельных рецепторов (обеих сторон верхнего носового пути и верхней раковины).
Но чувствительность внутренней полости носа не исчерпывается обонятельными ощущениями. В нижнем и среднем носовых ходах и раковинах расположены чувствительные клетки, раздражение которых прикосновением, давлением, температурными раздражителями вызывает множество разнородных ощущений (тактильных, болевых, температурных).
Эти раздражения проводятся не по обонятельному, а по тройничному нерву, часть окончаний которого находится преимущественно в переднем и среднем носовых ходах.
Нередко сложные обонятельные ощущения возникают именно вследствие одновременного возбуждения окончаний 'обонятельного и тройничного нервов (например, ощущение какого-либо запаха как «острого» или «холодного», «бьющего в нос» или «тупого» и т. д.).
Тройничный нерв назван так в силу того, что дает три крупные ветки: глазничную, верхнечелюстную и нижнечелюстную. В целом тройничный нерв передает тактильные, болевые и температурные раздражения из рецепторов кожи лица н слизистых оболочек рта и носа, а также и оболочек мозга. Специально с раздражениями слизистой оболочки носа связана верхнечелюстная ветвь тройничного нерва. Она проходит через нижнеглазничную щель и ветвится в области оболочки носа, иннервирует все верхние зубы, верхнюю губу, щеки.
Раздражения окончаний верхнечелюстной ветки тройничного нерва передаются в центральные ядра тройничного нерка, расположенные на дне IV желудочка головного мозга, откуда далее импульсы идут через подкорковые центры в кору головного мозга.
Мозговой конец «запахового» анализатора человека
Павлов называл общий механизм обоняния работой «запахового анализатора», или химического носового анализатора. Павлов подчеркнул тем самым, что обоняние представляет собой мозговой анализ химических воздействий внешней среды на организм. Как и всякий анализатор, запаховый ана-
23 Б. Г. Ананьев
353
лизатор представляет собой целостную систему, завершающим] звеном которой является мозговой конец, состоящий из ядрд| и рассеянных по коре клеток данного анализатора. Однако еще нет достаточных экспериментальных данных для опредеЛ ления области ядерных клеток и распределения рассеянных клеток в данном анализаторе.
Методом условных рефлексов было установлено отношения к мозговому концу запахового анализатора у собак высших (корковых) обонятельных центров, которые разными авторе ми относились к области так называемых «крючка извшшньЯ морского коня» и «аммонова рога». По сравнению с живое ными, в том числе и собаками, у которых сильно развита обЛ нятельная мозговая кора, у человека эта область (особенно^ аммонов рог) занимает очень ограниченное место. Полагаю™ что обонятельный свод у человека является остатками ранее, сильно развитой обонятельной коры у животных.
Как у животных, так и у человека обонятельные центры! обеих сторон соединены системой волокон. С помощью услов-а ных рефлексов школой Павлова было установлено, что послЯ двустороннего и полного удаления обонятельных центров т коре головного мозга у собак ранее всего появились вырабоЯ тайные (до операции) запаховые рефлексы. Движения с нозЯ дрями на запах появились на 2—3-й день после операции. Ня 3—4-й день собака по запаху безошибочно выбирала из буЯ мажных свертков содержащиеся в них мясо и колбасу. С ше-1 стого дня появился слюнный рефлекс на запах мясного пЛ рошка.
Эти факты свидетельствуют о том, что корковый анализ! химических раздражений (через обонятельный рецептор) осуЯ ществляется не только обонятельными центрами, но и более | широкой захватывающей разные районы коры областью рассеянных клеток запахового анализатора. Можно предполоИ жить, что у животных она представляет собой весьма обшир-1 ную разнородную территорию, связанную с регуляцией мной гих жизненных функций. Вместе с тем эти факты свидетельЯ ствуют о том, что в механизме обоняния у животных играюв важную роль нижележащие отделы головного мозга, компеяЯ сирующие пораженные обонятельные функции коры.
Клинические наблюдения над мозговыми (центральными);! расстройствами обоняния у человека также могут быть истов кованы с точки зрения связей ядерных и рассеянных клЛ ток запахового анализатора человека. Понижение обоняниЯ (гипосмия) или отсутствие обоняния (аносмия) отмечается не только при поражении обонятельных центров, но и при-опухолях лобных долей, особенно располагающихся близко к их Основанию. Следовательно, рассеянные клетки мозгового,
354
,нца запахового анализатора у человека находятся и в лоб-i ix долях. Понижение обонятельной чувствительности отмече-п при проникающих ранениях височной области черепа.
По данным Мозжухина, расстройства обоняния имелись v всех черепномозговых раненых независимо от локализации ранения. Наибольшая частота этих расстройств падала на лобные и височные области, но имелись расстройства обоняния и при поражениях теменной и затылочной областей. Еще более показательным является факт резкого нарушения обоняния у контуженных. Понижение обоняния входит составной частью в общий комплекс корковых расстройств при воздушной контузии.
Этот факт показателен в том отношении, что при воздушной контузии имеется травма головного мозга более или менее общего характера, не ограничивающаяся локальным поражением какого-либо участка. При этом интересно отметить, что химическое раздражение носа у контуженных вызывало электрические потенциалы коры больших полушарий, но больные не испытывали никаких обонятельных ощущений.
Все эти факты свидетельствуют о том, что, во-первых, обонятельные ощущения возможны лишь при нормальной дея-. тельности коры головного мозга (а при ее общем поражении исчезают) и, во-вторых, что в той или иной степени они осуществляются не только обонятельными центрами, но и другими областями коры, в которых, вероятно, находятся рассеянные клетки обонятельного анализатора.
Важно отметить, что расстройства обоняния могут носить двусторонний характер или односторонний. В случае воздушной контузии чаще имеет место двустороннее, нежели одностороннее поражение обоняния. Этот факт свидетельствует о тесной связи обонятельных корковых механизмов обоих полушарий головного мозга. Но наличие односторонних поражений обоняния (потеря чувствительности одной половины носа) также представляет собой важный факт. В данном случае подтверждается явление функционального неравенства в работе обонятельного анализатора, обе части которого развиты неравномерно, являются неодинаково развитыми при общем поражении мозга. Мы можем заключить, что и в отношении механизма обоняния корковый конец анализатора выполняет функцию высшего анализа, а именно анализа химических раздражителей, являющихся сигналами предметов внешнего мира. Механизм анализатора, ведущую роль в котором играет корковый конец, взаимодействует с механизмом временных связей, определяющим особенности развития абсолютной, а особенно различительной обонятельной чувствительности.
23* 355
Общие черты обонятельных ощущений
Общими чертами обонятельных ощущений являются: ."••" 1. Качество обонятельного ощущения, отражающего индивидуальное своеобразие химического соединения (или отдельного химического элемента), являющегося сигналом того или иного предмета. С качеством обонятельного ощущения неразрывно связана его предметность, на что обращено внимание при исследовании и классификации ощущений запахов, поэтому ощущения запаха всегда в той или иной мере являются обонятельными ощущениями предмета внешнего мира.
2. Интенсивность или сила обонятельного ощущения, отражающая силу химического раздражения, воздействующего на обонятельный рецептор.
3. Длительность обонятельного ощущения, отражающего длительность химического раздражения.
4. Пространственная определенность обонятельного ощущения, отражающего местоположение источника запаха и направления движения летучих частиц вещества при раздражении обонятельного рецептора. Последнее важно подчеркнуть в связи с тем, что обоняние и у человека является одним из средств пространственной ориентировки в окружающей человека среде.
По отношению к обонятельным ощущениям важно отметить более выраженный, нежели в других внешних ощущениях, чувственный тон этих ощущений, заключающийся, в переживании удовольствия или неудовольствия при ощущении| «приятных» (ароматических) и «неприятных» (тошнотворных): запахов.
Абсолютные пороги обоняния
Абсолютная обонятельная чувствительность определяете! величиной, обратно пропорциональной нижнему порогу обо нятельного раздражения.
Иначе говоря, измерителем является минимальная концен трация пахучего вещества, вызывающая у человека едва за метное ощущение.
Исследования показали, что абсолютные пороги обонянш (имеются в виду нижние пороги) неодинаковы в отношенм различных пахучих веществ. От качества этих веществ, т. е| их химической структуры, особенностей данного химического соединения, зависит интенсивность их воздействия на обоня^ тельный анализатор человека. Поэтому следует считать, чтс универсального, общего для действия всех пахучих веществ. нижнего порога не существует, но, напротив, количественные"
356
интенсив-относительны
соотношения запаха и обонятельного ощущения ности воздействия и интенсивности ощущения m [ данному качеству химического раздражения.
Отсюда следует, что обонятельная абсолютная чувствительность к различным запахам различна у одного и того же человека. При замыкании новых временных связей с химическим раздражением последнее может стать ощущаемым. Благодаря упражнению в процессе практической деятельности, особенно при работе с изменением вещества, образуются новые абсолютные пороги обоняния: ранее не ощущавшиеся минимальные концентрации запахов становятся, таким образом, пороговыми.
Известно, что ориентировка животных по запахам во внешней среде достигает большого совершенства. Однако животные распознают по запахам только те тела и предметы, которые они потребляют. В ряде случаев запахи являются для них сигналом опасности, вызывая оборонительные рефлексы. В отношении таких запахов их обонятельные реакции достигают высокой тонкости и точности. Установлено, что их обонятельные реакции представляют собой форму простых условных рефлексов на химические раздражения внешней среды.
В силу приспособления животных к определенным жизненным условиям внешней среды диапазон подобных условных рефлексов на запахи у них строго ограничен этими условиями. Поэтому, например, у собаки очень тонкая дифферен-цировка запахов мясной пищи, но слабая чувствительность или полное отсутствие ее по отношению к растительным запахам, а тем более запахам парфюмерным. Лишь при условии специальной дрессировки собак-ищеек у них вырабатываются новые условные рефлексы на запахи, не имеющие для них непосредственного биологического значения.
У животных, питающихся растениями, напротив, развивается обонятельная реактивность на запахи растений, причем остальные запахи не оказывают на них активного действия.
В общем ясно, что у животных обоняние функционирует в однозначной зависимости от пищевого обмена, оно ограничивается условием пищевого обмена. Известным исключением из этого правила является то обстоятельство, что внутривидовые отношения между особями разного пола сопровождаются в определенный период сигнализацией запахов, т. е. обонятельные раздражения играют еще дополнительную роль в половом подборе.
Все это определяет биологические границы обоняния животных, избирательный характер их обонятельных реакций на определенные химические раздражители.
357
Принципиально иначе развивается обоняние у человека., Оно не ограничено лишь условиями пищевого обмена, к тому же у человека разнообразного и многостороннего (сочетание мясной и растительной пищи, натуральных и переработанных продуктов питания и т. д.). Запахи являются для человека признаками, сигналами изменения вещества в процессе переделки природы. Они являются признаками бесконечного числа предметов и явлений природы или вещей, создаваемых человеком посредством производства.
Поэтому с развитием производства и культуры круг запахов для человека прогрессивно расширяется, а диапазон его абсолютной чувствительности становится все более обширным и многообразным. В настоящее время подобные пороги установлены различными авторами по отношению к сотням запахов, причем все большее значение приобретают искусственно создаваемые запахи, воспроизводящие те или иные черты от-лельных натуральных запахов или их смесей. Успехи химической промышленности создают все новые и новые возможности для развития абсолютной чувствительности человече-' ского обоняния. Еще большее значение, как увидим дальше, имеет развитие у человека обонятельного различения.
Итак, можно установить, что абсолютные пороги обоняния • человека множественны, причем расширение диапазона обонятельной чувствительности практически безгранично. Множественность и разнокачественность порогов обоняния у чело-; века показал еще в 1892 г. Савельев. Им установлено по отношению к действию 23 запахов, что каждый из них характе- J ризуется своей особенной величиной минимальной концентрации пахучего вещества. Соответственно им установлено и 23 пороговых величины обонятельного раздражения. Пороговые концентрации водных растворов 23 пахучих веществ оказались резко отличными друг от друга, причем в такой степени, что если принять за единицу обонятельный порог для мятного масла, то для камфары порог будет равняться 320, а длЯ иода — 640 единицам.
Последующие исследования уточнили количественную сто-Я рону подобных соотношений, но подтвердили общее положение о том, что интенсивность действия пахучего вещества определяется качеством или химической структурой этого веще-1 ства.
В новейших исследованиях учитывается молекулярный вес,! количество вещества в 50 куб. см воздуха (приблизительно равного величине количества воздуха при отдельном вдохе), ; число молекул в 50 куб. см воздуха, причем все это берется по отношению к той минимальной концентрации вещества, которая является для человека пороговой. Установлено, что по-
358
роговые величины для человека вообще весьма и весьма ничтожны; они могут быть выражены в миллионных долях грамма, содержащихся в каждых 50 куб. см воздуха.
Едва заметное ощущение запаха скатола возникает при ничтожной концентрации в 2Х10~" г вещества, а нижний порог в отношении запаха этилмеркаптана равен величине еще меньшей — 2,2 X Ю~12 г.
Пороговые величины, выраженные в миллионных долях моля на литр, свидетельствуют о разнообразной, но в общем высокой обонятельной чувствительности человека к разным запахам. Наименьшие величины пороговых концентраций установлены для таких пахучих веществ, как ванилин (3,3 ХЮ^8). валериановая кислота (9,8 ХЮ~5), нониловая кислота (1,26 Х10^4Ь метиловый эфир антраниловой кислоты (4,2X10~5)i a особенно тринитробутилтолуола (1,7ХЮ~8)-Наибольшие величины пороговых концентраций установлены для таких пахучих веществ, как терпинеол (1,17), гваякол
(0,03) и др.
Следовательно, пороговые концентрации колеблются в очень широком диапазоне от сотых до миллионных долей моля. Характерно, что интенсивность действия разных веществ . строго определена качеством этого вещества. Даже наиболее близкие по химической структуре пахучие вещества почти всегда характеризуются отличными друг от друга пороговыми концентрациями. Из этого важного факта следует, что в нижних порогах обоняния отражаются не только интенсивность воздействия, но и качество данного химического соединения. , '• Обонятельное различение
В основе различения, т. е. ощущения едва заметных различий между двумя малыми разностями раздражителей одного и того же качества, лежит, как указано выше, процесс дифференцировки условных рефлексов. Разностные, или различительные, пороги обоняния, как и разностные пороги вообще, являются величиной более или менее постоянной.
При исследовании обонятельного различения установлено, что это постоянство относительно к величине концентрации пахучего вещества. Для слабых и для сильных концентраций постоянная величина прироста раздражения своеобразна. Прирост обонятельных раздражений можно выразить в процентах, необходимых для изменения концентрации того же самого пахучего вещества, способного вызвать едва заметное ощущение различия. В отношении некоторых пахучих веществ установлено, что их разностный порог для слабых и сильных концентраций различен. Так, например, разностный порог для
359
слабых концентраций 1 % гваякола выражается в 35% прироста к исходной концентрации, а для сильных концентраций— в 46%. Для 0,001% раствора диэтилсульфида в слабой концентрации разностный порог выражается в 30%, а для сильных концентраций — в 35%. В этих случаях сильные концентрации одного и того же пахучего вещества требуют большей величины прироста, нежели слабые, иначе говоря, в отношении этих веществ тонкость обоняния человека скорее большая при слабых концентрациях, нежели при сильных.
В других случаях, напротив, сильные концентрации пахучих веществ легче различаются, нежели слабые. Так, валериановая кислота характеризуется разностным порогом при боль*1 шой концентрации в 45%, а при слабой концентрации — в 38%. То же отмечается в отношении терпинеола, где разностный порог для слабых концентраций выражается в 40%,] а для больших концентраций — в 36%. В некоторых случаях! разностные пороги тождественны для слабых и больших концентраций (нитробензол, пиридин, мускус и др.).
Все эти данные получены в отношении таких пахучих веществ, которые оказывают действие на обонятельные рецепторы и нервы, не возбуждая специфически тройничные нервы. ]
Возможно установить среднюю величину прироста раздражений при различении запахов в 38% как при слабых, так и при больших концентрациях. Однако эта величина изменяется в зависимости от характера практической деятельности чело- j i века. Малые разности концентрации бензиновых паров легко \ дифференцируются опытным шофером или автомехаником. Чрезвычайной тонкости обонятельного различения достигают ] работники химической и парфюмерной промышленности. ] В процессе специальной тренировки по противохимической | обороне люди не только различают малые концентрации отравляющих веществ, но и определяют их местонахождение.. Надо, однако, иметь в виду, что пахучие вещества воздействуют не только на обонятельный рецептор, но и на кожные рецепторы внутренних полостей носа, а также на окончания тройничного нерва. Взаимодействие разнообразных раздражений, возникающих при одновременном действии пахучего вещества на все эти рецепторы, осложняет собственно обонятельное ощущение данного запаха.
Сопряженные с обонянием ощущения
Для обонятельных ощущений ряда различных запахов характерны сопряженные с запахом качества. К таким качествам относятся: колющие и острые запахи, теплые или холод-^ ные запахи, сладкие или кислые запахи и т. д.
360
Подобные осложненные ощущения запахов возникаюг вследствие того, что многие из пахучих веществ действуют не только на обонятельные рецепторы, но и на другие рецепторы носа и глотки. При передаче вдыхаемого через нос потока воздуха раздражаются вкусовые рецепторы глотки.
Бронштейн подчеркивает, что «обонятельные ощущения вызываются главным образом высокомолекулярными и сравнительно малолетучими веществами».в
Другие пахучие вещества, например алифатические жирные кислоты, с небольшим числом атомов углерода вызывают наряду с обонятельными также тактильные и вкусовые ощущения. Едкий и щиплющий запах аммония ощущается таки-вьш вследствие сопряженного раздражения обонятельных и кожно-болевых рецепторов носа. 3апах^ментола ощущается холодным или свежим вследствие сопряженного раздражения температурных рецепторов носа и т. д.
Скрамлик изучил действие 200 пахучих веществ и нашел. что около трети из них производят подобное комплексное раздражение. Так, среди ароматических алкоголей только тимол вызывает чисто обонятельное ощущение, а другие вызывают различные сопряженные ощущения: фенол — обонятельные и холодовые ощущения, фенилэтиловый спирт — обонятельные и тепловые ощущения, кирпичный спирт — обонятельные и тактильные ощущения.
Из ароматических эфиров гавякол, креозол, эвгенол и ванилин вызывают чисто обонятельные ощущения, а другие — также и сопряженные с ними ощущения. К ним относятся изосафрол, вызывающий обонятельно-вкусовое ощущение, сафрол и резорцинометиловый эфир, вызывающие обонятельные и холодовые ощущения, фенетол, действие которого вызывает обонятельные и тактильные ощущения. Подобные примеры могут быть умножены. Из этого следует, что пахучие вещества, т. е. химические соединения, оказывают сложное биологическое действие на совокупность различных рецепторов, связанных с различными деятельностями организмов.
Локализация запахов веществ
В научной литературе факт сопряженных с обонянием ощущений связывается с другим важным фактом — локализацией ощущаемых запахов пахучих веществ в пространстве.
Высказывается предположение о том, что «вещества с сильно добавочным болевым, тактильным или температур-
*; А. И. Бронштейн. Вкус и обоняние, стр. 166.
361
ным действием на слизистую оболочку носа вызывают локали-: зова иные ощущения... Локализация чисто обонятельных веществ, не действующих на окончание тройничного нерва, — невозможна. Нюхая некоторые из них, не удается даже уста-• новить, попадают ли они в нос через правую или левую ноздрю».7 Этот вывод Бронштейна совпадает с данными I Скрамлика, который установил, что локализуемые раздраже-1 ния производили сопряженные с обонянием ощущения, а < чисто обонятельные ощущения сигнализировали о пространственном положении раздражения (т. е. с какой стороны na-J хучее вещество возбуждает обонятельный рецептор).
Несомненно, что комплексное раздражение ряда рецепторов носа облегчает возможность пространственной локализа- ; ции ощущаемых запахов. Однако выводы Скрамлика и Брон- i штейна являются в такой категорической форме еще прежде-1 временными. Дело в том, что и в области обоняния, так же как в области зрения, слуха и осязания, пространственная локали- j зация раздражителя зависит от ряда факторов. Одним из них ••• является взаимодействие нервных процессов в обоих полуша-т риях. Такой сложный факт, каким является распознавание местоположения раздражителя в пространстве окружающей организм среды, не может быть результатом лишь тех процессов, которые возникают в рецепторах. Сложное взаимодействие нервных процессов в мозговом конце данного анали-1 затора определяет и функциональное состояние рецептора.
Одним из выражений взаимодействия этих процессов является положительная индукция нервных процессов, при которой торможение одних частей коры головного мозга вызывает возбуждение других. При этом возникающий очаг возбуждения определяет ведущее значение той стороны тела или •его части, которая регулируется данным корковым аппаратом. С такими фактами ведущего значения одного из глаз в бинокулярном зрении («ведущий глаз»), одного из ушей в бина-уральном слухе («ведущее ухо»), одной из рук в бимануальном осязании («ведущая рука») мы уже встречались ранее. Имеется ли в области обоняния подобного рода закономерность?
Показателем образования ведущей стороны того или иного анализатора является наличие функционального неравенства правой и левой сторон данного рецептора. Для того чтобы утверждать невозможность локализации чисто обонятельных ощущений, необходимо предварительно доказать, что в подобных случаях не имело места функциональное неравенство сторон у исследованных людей.
7 А. и. Б
Р он штейн Вкус „ обоняние, стр. 165-
166.
362
Факты показывают, что в области обоняния нельзя не считаться с явлением функционального неравенства или равенства в работе обеих сторон носа. Ранее указывалось также, что имеются связи проводников от левой и правой половин носа к обоим полушариям головного мозга. Поэтому большая или меньшая точность работы одной из ноздрей может быть показателем взаимодействия нервных процессов в обоих полушариях. В этой связи определенный интерес приобретают опыты с. раздельным и совместным раздражением рецепторов обеих половин носа.
Нам уже известно, что для пространственной ориентировки вообще (в зрении, слухе, осязании, кинестезии) необходима умеренная разность сигналов, возбуждающих различные части мозгового конца анализатора. Поэтому функциональная асимметрия обоняния может рассматриваться как необходимое условие пространственно-обонятельного различения. Обонятельные ощущения, возникающие при изолированном раздражении одной ноздри, называются монориническими, а при раздражении обеих ноздрей — дириническими. Установлено, что диринические ощущения характеризуются большей точностью и скоростью, нежели монориническк-г (односторонние). В ряде исследований обращено внимание, однако, на то, что у многих людей обоняние неодинаково развито с обеих сторон: при наличии ровного нормального состояния обеих сторон носа одна из сторон оказывается более чувствительной к запахам. Однако исследователи не ставили в связь явление функционального неравенства сторон обонятельного анализатора и факт локализации обонятельных ощущений. Подобная связь в действительности имеется подобно тому, как она имеется во всех остальных парных рецепторах.
В теории обоняния факт неравенства остроты обоняния обеих сторон носа был отмечен рядом авторов. В крупном экспериментальном исследовании Гамаюнов установил факт асимметрии порогов обонятельной чувствительности обеих половин носа. Им экспериментально доказано, что у взрослых (сравнительно с детьми) острота обоняния выше в левой половине носа. Левосторонняя асимметрия остроты обоняния установлена им у 71% обследованных взрослых, у 13% — отмечена правосторонняя асимметрия. Лишь в 16% случаев была отмечена симметрия, полное равенство остроты обоняния обеих половин носа.
Эти данные особенно интересны при сопоставлении их с данными исследования двусторонней остроты обоняния у детей. По этим данным все группы распределяются приблизительно равномерно, а именно: левосторонняя асимметрия
363
встречается у 35% детей, правосторонняя асимметрия у 30%, а симметрия — у 35%.
Гамаюновым показано возрастание (вдвое) явлений асимметрии в обонянии у взрослых сравнительно с детьми.
Чем объясняет Гамаюнов наличие «ведущей» (левой) стороны обонятельного рецептора? Тем, что причиной подобной асимметрии является искривление носовой перегородки. Этс искривление, по Гамаюнову, обусловливает то, что в разные половины носа попадает разное количество воздуха с пахучими веществами, а отсюда и разница в порогах обоняния для разных половин носа. Искривление носовой перегородки с возрастом, по сводке многих исследований, возрастает в огромной степени.
Гамаюнов утверждает, что у детей 5 лет прямая перегородка встречается у 90%, а у взрослых людей 30—40 лет уже не встречается вовсе. Гамаюнов однако не ставит вопроса, какова причина подобного «нормального» массового искривления носовой перегородки.
Данные показывают, что большая острота обоняния левой половиной носа имеет место не только при искривлении носовой перегородки (в 34 случаях), но и при равном строении обеих половин носа (в 83 случаях). Правосторонняя асимметрия имеет место не только при соответствующем искривлении носовой перегородки, но и при нормальном строении носа (в 34 случаях). Напротив, симметрия остроты обоняния встречается не только при равном соотношении в строении носовой перегородки (20 случаев).
Очевидно, что нет полного соответствия между симметрией и асимметрией строения носовой перегородки, с одной стороны, симметрией и асимметрией остроты обоняния, с другой. В теории обоняния этому явлению сравнительной частоты левосторонней асимметрии было дано другое объяснение французскими исследователями Тулузом и Фашиде. Они объясняли это явление преобладанием у человека левого полушария головного мозга над правым. При этом они исходили из неверного представления о том, что чувствительные волокна обонятельного рецептора не перекрещиваются, вследствие чего под влиянием доминирования левого полушария левая половина носа превосходит правую. Это предположение неправильно уже потому, что передняя комиссура мозга, а именно ее фронтальная часть, соединяет между собой обонятельные луковицы и обонятельные тракты обеих сторон.
Все это приводится нами для того, чтобы подчеркнуть необходимость по-новому поставить проблему функциональной асимметрии в обонятельном различении.8
8 См. об этом: Б. Г. Ананьев. Пространственное различение.
364
Взаимодействие обонятельных ощущений
Одной из особенностей обонятельных ощущений является их временная раздельность. Ранее было подчеркнуто, что воздействие пахучего вещества на обонятельный анализатор осуществляется не непрерывно, а прерывно, во время вдоха, при котором со струей воздуха в нос поступают пары пахучего вещества. Отдельные обонятельные ощущения сливаются в общий «образ» запаха благодаря последовательному взаимодействию (во времени) этих ощущений. Одновременное вза-имодейстшю обонятельных ощущений имеет место лишь в известных условиях, когда, например, в лаборатории раздельно раздражаются обе половины носа различными запахами.
Савельев установил, что в этих условиях возникают такие явления, как чередование ощущений двух одновременно действующих разных запахов, а также подавление одного запаха другим. Так, при одновременном действии на правую и левую ноздрю запахов камфары и мятного масла камфара тормозит запах мятного масла, но при сочетании камфары с запахом можжевелового масла запах камфары тормозится последним. Подавление одного запаха другим в случае одновременного раздражения обеих сторон носа определяется большей интенсивностью одного из запахов.
В том случае, е£ли интенсивность двул действующих запахов лриблизительно равна, то происходит чередование обонятельных ощущений попеременно — то один, то другой запах является преобладающим (Савельев). В этом факте имеется явление, подобное борьбе полей зрения (при одновременных раздельных монокулярных раздражениях). Ранее было указано, что в основе борьбы полей зрения лежит взаимная индукция процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга. Очевидно, что в основе борьбы обонятельных полей лежит тот же самый механизм. Подобное явление может возникнуть не только в специальных условиях лаборатории, но и в реальной жизни, когда человеку приходится распознавать запахи одновременно с разных сторон (слева и справа), раздражающие обонятельный рецептор. Взаимодействие одновременно протекающих обонятельных ощущений чаще возникает при воздействии на анализатор нескольких пахучих веществ, образующих комплексный раздражитель — смесь запахов. В случае приблизительно равной концентрации запахов, входящих в данную смесь, возникают раздельные ощущения от каждого из них, т. е. дробный анализ совершается более
или менее точно.
В случае большей концентрации одного из веществ в дан-иой смеси сильный запах относительно подавляет другой, сла-
365
бый по интенсивности запах. Иррадиация возбуждения от -лее сильного раздражителя тормозит анализ другого раздра-i жителя, входящего частью в комплексный раздражитель.
Однако путем специального упражнения человек приучает-х:я различать в смеси и ее слабые компоненты, особенно если' предварительно обоняние сенсибилизировалось по отношению к данному запаху, когда он действовал изолированно от смеси. Формой взаимодействия обонятельных ощущений является их взаимоослабление. Установлено, что в ряде комбинаций пахучих веществ имеет место подобное взаимоослабление или-взаимоторможение, например, при одновременном вдыхании: запахов перуанского бальзама и йодоформа, каучука и воска и т. д.
По аналогии с явлениями цветоощущения можно было бьи говорить в данном случае о сходстве со смешением двух дополнительных запахов, в результате чего смесь становится ароматической.
Было бы, однако, неправильно думать, что взаимодействие обонятельных ощущений во всех случаях возникает по типу смешения запахов. Наряду со смешением запахов имеется: явление слияния, сходное уже с явлениями звука и слуха.
Сочетание двух или нескольких запахов в ряде случаев вызывает ощущения качественно нового запаха, отличного от всех составляющих смесь пахучих веществ. На подобном сме-i шении запахов основан э'стетический эффект сложных парфюмерных запахов — «букетов запахов». В отличие от смешения запахов, при котором взаимно нейтрализуются запахи, а анализ отдельного запаха подчас становится невозможным,, при слиянии запахов возможно выделение отдельного запаха-из комплекса ароматического букета.
Составление ароматических букетов опытными парфюмерами основано на высоком развитии у них (в результате специальной деятельности) анализа и синтеза запахов. Как и у дегустаторов, у опытных мастеров-парфюмеров резко повышается уровень различительной чувствительности, возни-1 кает целая система представлений, обобщенных чувственных, впечатлений о запахах, объединяемых словом.
Большую роль в повышении различительной чувствительн ности играет не только накопленный опыт различения запахов, но и теоретические (химико-технологические) знания о структуре пахучих веществ и их производстве.
Поэтому для суждения о закономерностях смешения и ели-, яния запахов необходимо учитывать данные высокого разви-| тия обоняния у парфюмеров, химиков-технологов и другихн на котором с особенной ясностью сказывается взаимодействие-обеих сигнальных систем в культуре обоняния.
366
Кроме одновременного взаимодействия ощущений, в обонянии имеет место последовательное взаимодействие ощущений, осложненное прерывным характером нюхания (при вдохе). Последовательное (во времени) взаимодействие ощущений выступает в форме сенсибилизации.
Предшествующее упражнение на анализе определенного запаха повышает чувствительность человека при последующем ощущении данного запаха. Так, например, после предварительных упражнений величина порога раздражения кумарина снижается на 39%, величина порога на раздражение ванилином— на 44%, величина порога на раздражение гераниолом — на 48% и т. д. Последовательное взаимодействие однородных ощущений выражается в очень значительном повышении чувствительности к данному запаху.
Установлено вместе с тем, что сенсибилизация к данному определенному запаху имеет и более общее значение, так как она распространяется и на запахи, близкие по своей химической природе (т. е. относящиеся к тому же типу химических соединений). Так, сенсибилизация к запаху кумарина производит сдвиги и к чувствительности к сходным запахам гераниола и ванилина, а сенсибилизация к запаху гераниола повышает чувствительность к запаху кумарина (на 38%) и т. д. Наблюдается при этом сенсибилизация к запахам других пахучих веществ, но во много раз меньшая (например, при сенсибилизации к запаху кумарина пороги на гераниол снижаются на 31%, к ванилину — на 26%, а к запаху пиридина — лишь на 9%). Напротив, при сенсибилизации к запаху пиридина (46% снижения порогов реакции на пиридин) сенсибилизация к запаху кумарина выражается лишь в 19% и т. д.
Эти факты свидетельствуют об избирательном характере последовательного взаимодействия обонятельных ощущений, отражающего химическую общность запахов.
В последовательном взаимодействии ощущений скрывается также явление контраста запахов, обусловленного не только количественными различиями (величиной концентрации), но и качественными отличиями пахучих веществ друг от друга (их химической структурой). Трудность определенного решения вопроса о закономерностях контраста в обонянии связана с очень большой сложностью вопроса о классификации запахов, до настоящего времени не разрешенного в науке.9
Одной из особенностей последовательного взаимодействия обонятельных ощущений является эмоциональное воздействие
9Специально о классификации запахов см.: Вудвортс. Экспериментальная психология. М., ИЛ, 1950.
367
н последствия запаха, связанного с биохимическим воздействием пахучих веществ на центральную нервную систем} а через нее — на весь организм.
Взаимодействие запахов редко оставляет человека безра; личным к запаховому раздражителю: запахи вызывают удовольствие или неудовольствие, даже отвращение («тошнотворные» запахи), эстетическое наслаждение ароматом или защитную реакцию на зловоние.
В области обоняния имеют место и следовые процессы^ особенно при последовательном взаимодействии ощущений а именно: так называемые последовательные образы запахов
Установлен волнообразный характер последействия обоня тельных ощущений, обусловленный фазностью протекани5 процессов возбуждения и торможения, их взаимной индукцией в обонятельном анализаторе.
Основой образования обонятельных представлений является дифференцировка условных рефлексов на запахи и их концентрации.
ГЛАВА XIII
ВКУСОВЫЕ ОЩУЩЕНИЯ
Пищевой обмен и вкусовые ощущения
BjiycaBbie ощущения, подобно ощущениям обонятельным, являются о_дним из видов хсморецепции. Раздражителями вкусовых ощущений (сладкого, кислого, соленого, горького) являются химические свойства потребляемых организмом пищевых веществ окружающей среды. В этом смысле вкусовые ощущения не только связаны с ощущениями обонятельными, но и в большинстве случаев имеют общий с ними предмет отражения.
Но если по предмету отражения (химическим свойствам пищевых веществ) вкусовые ощущения наиболее связаны с обонянием, то по способу отражения вкусовые ощущения неразрывно связаны с разнообразными видами кожной чувствительности (особенно тактильной и температурной), с од-пой стороны, внутренностными ощущениями, с другой стороны.
Ранее было приведено предположение Ухтомского о том, что вкусовая рецепция является более ранним видом хеморе-цепции, нежели обоняние, что вкусовая рецепция предшествует в истории жизни возникновению обонятельной чувствительности. Вкусовому анализу пищевых веществ, прежде чем они соприкасаются непосредственно с полостью рта и расположенным в ней вкусовым рецептором, предшествует распознавание этих предметов на расстоянии по другим, невкусб: вым признакам (запахам, видимой форме, звукам и т. д.);
Условнорефлекторные, временные связи организма с этими непищевыми свойствами пищевых веществ оказывают решающее действие на настройку вкусовых рецепторов, на уровень их чувствительности к основным вкусовым качествам пищевых веществ.
24 Б. Г. Ананьев
369
Расширение п обогащение вкуса человека объясняется указанными ранее условнорефлекторными связяшГвкусового анализатора с работой других анализаторов внешней и внутренней среды под влиянием общественного производства4 средств потребления и самого процесса потребления..' "'
Изучение вкусовых ощущений было поставлено на научи ную основу лишь Павловым. До Павлова ни в физиологии органов чувств, ни в психологии даже не ставился вопрос о том, какую роль в жизнедеятельности выполняет вкус, в чем заключается его биологическая необходимость. Поэтому в научной литературе сложилась традиция истолкования вкусовой рецепции в качестве низшего вида чувствительности, постеЛ пенно отмирающего по мере биологического прогресса. Эта ' ложная традиция нашла свое отражение и в практике лечеб-1 ного питания и организации питания вообще, где уделялось,! большое внимание питательности (калорийности пиши), но недооценивалось значение вкусовых качеств («вкусности»)] пищи.
Сокрушительный удар по этим вредным взглядам Павлов! впервые нанес своими открытиями в области физиологии i пищеварения.
Зависимость организма от условий существования во внешней среде раскрывается в самом коренном факте животного существования — в процессе пищеварения. В лекциях] о работе главных пищеварительных желез И. П. Павлов! писал: «Объект пищеварения — пища — находится вне тела во '] внешнем мире».1 Она должна быть доставлена в организм «целым рядом деятельностей организма», прежде чем она ; будет переварена и превратится в вещество самого организма.! «Соответственно этому одновременное раздражение пищей | различных органов чувств: зрения, слуха, обоняния и вкуса, особенно последних, так как деятельность их связана с нахождением пищи поблизости или уже в сфере организма, -является вернейшим и сильнейшим ударом по секреторным ] нервам желез. Страстным инстинктом еды настойчивая и не- | устанная природа связала искание, добывание еды с началом | ее обработки в организме».2 Павлов установил исключитель-1 ную роль аппетита,, («страстного желания еды») в общем J цикле процесса пищеварения. Так, внутренний процёсс''пищ'ег!1 варения был поставлен Павловым в причинную зависимость! от приспособления организма к внешней среде и процесса еды '| (как начала обработки пищи в организме). К этому выводу!
'И. П. Павлов. Собр. соч., 2-е изд., т. II, кн. 2, стр. 104. !Там же.
370
Павлов пришел на основании своих, ставших всемирно известными, опытов с мнимым кормлением.
В 1889 г. Павлов (совместно с Шумовой-Симановской) сделал собаке, уже имевшей обыкновенную желудочную фистулу (по которой наружу вытекал желудочный сок), операцию эзофаготомии (перерезка пищевода на шее и приживление врозь по углам раны концов его). Эта операция анатомически отделяла ротовую полость от полости желудка. После операции такие животные кормились вкладыванием пищи прямо в желудок. В опытах же с мнимым кормлением собаке давали есть предлагаемую пищу, но переваривать пищу собаке уже не приходилось, так как все съедаемое собакой мясо выпадало обратно из верхнего конца пищевода. Этот способ обеспечивал взаимообособление акта еды и процесса пищеварения, а тем самым выяснение роли акта еды для процесса пищеварения. Опыты показали, что через 5 мин после мнимого кормления появляется совершенно чистый желудочный сок, несмотря на отсутствие пищи в самом пищеварительном аппарате. Павлов объяснил это удивительное явление возбуждающим действием нервов на пищеварительные железы. При перерезке нервов вытекание желудочного сока постепенно уменьшалось, затем прекращалось вовсе.
Установив важную роль акта еды, Павлов и его сотрудники видоизменяли опыты с мнимым кормлением с целью выявить особенности этого акта в зависимости от характера пищи. Продолжительно голодавшее животное выделяет обильное количество желудочного сока при поедании любой пищи (мяса вареного и сырого, хлеба, вареного белка и т. д.). Между тем собака, не голодавшая подобно первой, «будет резко различать между перечисленными сортами еды, может одно есть с большой жадностью, другое вяло, а то и совсем не есть, и соответственно с этим так же резко будет колебаться и количество и качество отделяемого сока. Чем жаднее собака ест, тем сока выделяется больше и с гораздо большей переваривающей способностью».3
Заключая характеристику явлений мнимого кормления, Павлов писал: «. .. Мы считаем себя вправе сказать, что аппетит есть первый и сильнейший раздражитель секреторных нервов желудочных желез, есть то, что при мнимом кормлении наших собак обусловливает истечение из совершенно пустого желудка многих сотен кубических сантиметров энергичнейшего желудочного сока. Сильный аппетит при еде — значит обильное отделение с самого начала еды сильного сока, нет аппетита, нет и этого начального сока; возвратить аппетит
! Там же, стр. 103.
371
человеку — значит дать ему большую порцию хорошего сока в начале еды».4
В последующих трудах по физиологии высшей нервной деятельности Павлов открыл материальную условнорефлек-торную природу аппетита, прежде трактовавшуюся им кат^ «страстное желание есть». Но уже в своих работах по физиологии пищеварения Павлов склонялся к трактовке аппетита как слржного рефлекса, как сложного явления нервной деятельности. В связи с этим зародившимся рефлекторным пониманием аппетита как избирательного отношения организма к пище в процессе еды Павлов пришел к установлению зависимости аппетита от возбуждения вкусового аппарата.
«Общеизвестен факт, — писал Павлов, — что человек, сна- , чала равнодушно относящийся к обычной еде, начинает ее есть с удовольствием, если предварительно раздразнит свой вкус чем-нибудь резким — пикантным, как говорят». Нужно, следовательно, «затронуть» вкусовой аппарат, привести его в движение для того, чтобы дальше деятельность его поддерживалась менее сильными раздражителями. Понятно, для человека, чувствующего голод, такие экстренные меры не нужны, и достаточно приятного само по себе удовлетворения голода; недаром говорится, что голод — лучший повар. Однако и тут все дело в степени: известный вкус еды необходим для всех людей и даже для животных. «... Таким образом, присут- < стене в еде известных, вкусовых, веществ является общей потребностью, хотя, конечно, в частности, вкусы представляются крайне различными у различных людей»5 (курсив наш. — Б. А.).
Таким образом, столь важный для пищеварения аппетит] связан с возбуждением вкусового аппарата, которое имеет j место в акте еды. Павлов отмечал, что горькие, кислые, слад- | кие, соленые вкусовые качества пищевых веществ выполняют разную биологическую роль в образовании аппетита и про- ; текании процесса пищеварения.
Вкусовой анализ пищевых веществ является, следователь- | но, исходным моментом аппетита и всего процесса пищеваре-1 ния. В этом заключается исключительно важная биологиче- ; екая роль вкуса. О важности этой роли можно судить и по тому, где нарушается нормальное состояние пищеварения, 1 а с ними — аппетита и вкусовой чувствительности.
«Человек, страдающий расстройством пищеварения, — писал Павлов, — вместе с тем представляет случай притупленного вкуса или известного вкусового индифферентизма. ]
4 И. П. Павлов. Собр. соч., 2-е изд., т. II, кн. 2, стр. 105.
5 Там же, стр. 177.
372
Обыкновенная еда, приятная другим и ему в здоровом состоянии, теперь оказывается безвкусной и не только не возбуждающей желания есть, а скорее вызывающей отвращение; у человека как бы исчезает или извращается мир вкусовых ощущений. Требуется энергичный удар по вкусовому аппарату для того, чтобы могли ожить сильные и нормальные вкусовые ощущения».6
Итак, можно сказать, что только со времени классических лекций Павлова по физиологии главнейших пищеварительных желез выяснилось биологическое значение вкусовых ощущений для нормального осуществления человеческой жизни, поскольку деятельность вкусового аппарата является источником аппетита, а аппетит — началом нормального процесса пищеварения. Но этим еще не исчерпывается биологическая природа вкуса. Дело в том, что вкусовой анализатор, тесно связанный с работой других анализаторов в общей системе корковой деятельности, выполняет важную роль в пищевом обмене организма с окружающей средой. Проблеме пищевого обмена и его нервной условнорефлекторной регуляции Павлов уделил исключительное внимание. Характерно, что знаменитую нобелевскую речь (12 декабря 1904 г.) он начал с характеристики значения пищевого обмена в жизни человека.
«Недаром над всеми явлениями человеческой жизни, — говорил Павлов, — господствует забота о насущном хлебе. Он представляет ту древнейшую связь, которая соединяет все живые существа, в том числе и человека, со всей остальной окружающей их природой. Пища, которая попадает в организм и здесь изменяется, распадается, вступает в новые комбинации и вновь распадается, олицетворяет собой жизненный процесс во всем его объеме.. .»7
В этой речи Павлов вновь подчеркнул, что «одна и та же пища действует совершенно различно как раздражитель желез в зависимости от того, съедена ли она животным с жадностью или животное съело ее неохотно, по приказу. Постоянное явление вообще следующее: каждая пища, съеденная собакой при этом опыте, лишь действует как сильный раздражитель, когда она ей по вкусу».8
В процессе нервной регуляции пищевого обмена у высших животных вовлекаются, помимо вкусового аппарата, и многие другие анализаторы. В нобелевской речи Павлова уже ясно сформулировано положение о том, что «каждая подробность окружающих предметов является новым раздражителем».9
15 Там же, стр. 183. 7 Там же, стр. 347. "Там же, стр. 360. ;'Там же, стр. 363.
373
Эти действующие на расстоянии раздражители вызывают условные рефлексы, возникающие на основе безусловных пищевых рефлексов.
Важно, однако, иметь в виду, что «в основе каждого услов- •] ного рефлекса, т. е. раздражение сигнальными признаками объекта, лежит безусловный рефлекс, т. е. раздражение при помощи существенных признаков объекта 10 (курсив наш. -Б. А.). Этими существенными признаками предмета в процессе пищевого обмена являются питательные и вкусовые качества пищевых веществ, которые сигнализируются живот- 1 ному организму и человеку множеством физических (цвет, И звук, форма и т. д.) и химических (запах) признаков, деист-! вующих на расстоянии. Как подчеркивал Павлов, а затем Быков, безусловные и условные рефлексы настолько взаимопроникают друг друга, что их невозможно обособить и противопоставить. Взаимодействие постоянных и временных связей 1 организма в процессе пищевого обмена определяет развитие | вкусового аппарата.
Следовательно, биологическая природа вкуса заключается не только в том, что вкусовые ощущения являются источником ] аппетита, но и в том, что они составляют важный момент! пищевого обмена организма с внешней средой.
Недооценка роли функций вкусового анализатора в жизне-1 деятельности человека противоречит не только павловскому 1 пониманию корковой регуляции пищеварения, но и общебио-1 логической теории Павлова. Для наших целей здесь особенно 1 важно подчеркнуть положение этой теории о смене постоян-1 ных связей на временные в биологической эволюции пищевого I обмена, а также положение о том, что временные связи явля- j ются связями с отдаленными, действующими на расстоянии I признаками пищевых веществ.
Биологическая эволюция пищевого обмена определилаЯ собой и качественное изменение деятельности вкусового аппарата.
Благодаря комплексному действию всех качеств пищевым веществ (предметов внешнего мира, являющихся предметами | потребления) работа вкусового анализатора человека связывается со многими, если не со всеми анализаторами внешнем и внутренней среды. Общественная жизнь людей и производя ство средств потребления создали новые условия для пищев вого обмена, а вместе с тем многообразного и своеобразного] развития вкусовой чувствительности человека.
Вкусовые ощущения являются существенным моментоМЯ корковой регуляции внутренней среды организма, они явля-\ ются важным показателем здоровья человека. При различным
10 И. П. П а в л о в. Собр. соч., 2-е изд., т. II, кн. 2, стр. 365.
374
заболеваниях пищеварительного, дыхательного и других аппаратов внутренней среды человека так или иначе поражается и вкусовая чувствительность человека.
Поэтому вкусовые ощущения являются не только отражением определенных химических свойств пищевых веществ, но и состояний внутренней среды организма.
Химическая структура вкусовых веществ и вкусовые ощущения
Вкусовые ощущения отражают природу пищевых объектов, которые их вызывают при действии на вкусовой анализатор.
Материальная причина вкусовых ощущений подобно обонятельным лежит в определенной химической структуре внешних тел, воздействующих на вкусовые рецепторы .
Подобно запахам, вкусовые раздражители являются индивидуальными свойствами химических соединений.
До настоящего времени еще недостаточно изучена причинная зависимость всех вкусовых ощущений и их взаимодействие от различной химической структуры вкусовых веществ. Но в отношении некоторых вкусовых веществ и ощущений уже установлена однозначная связь." Например, установлено точно, что дизассоциированные неорганические и органические кислоты и кислые соли обладают кислым вкусом, а глюкоза, сахароза, галактоза, молочный сахар — сладким вкусом. Бронштейн выделяет группу веществ, схожих между собой по строению и вкусу, к которой он относит некоторые из оптических изомеров. Одинаковым сладким вкусом обладают d- и /-аланин; горьким вкусом обладают о-, т- и р-нитрокорич-ные кислоты и т. д. Многие гомологи имеют сходный вкус (горькими являются формамид, ацетамид, пропионамид) . Введение галоидов в соединение алифатического ряда придает этим соединениям сладкий вкус (например, хлороформ). Присоединение нитрильной группы может быть связано с появлением горького вкуса независимо от присоединения ее к кислороду, азоту или углероду и т. д.
Но известны не только однозначные связи между химической структурой веществ и вкусовыми ощущениями. В отношении многих веществ и вкусовых ощущений, напротив, установлено, что разными вкусами могут обладать группы веществ, родственных по своему химическому строению, или, напротив, сходным вкусом могут обладать вещества разной химической
структуры.
По отношению ко многим соединениям можно сказать, что
п См. подробнее о химической структуре вкусовых А. И. Бронштейна «Вкус п обоняние» (гл. III).
375
веществ у
однозначная зависимость вкусовых ощущений от их структуры еще не установлена вследствие малой изученности их действия на организм в определенных условиях. Но отсутствие однозначных связей еще не означает отсутствия сложных, многозначных причинных зависимостей вкусовых ощущений от природы химических соединений.
Сама по себе взятая группа тех или иных веществ может и не обладать сходным вкусом, но присоединение ее к определенным химическим соединениям может вызвать определен-,; ные вкусовые ощущения. Кроме того, родственные по химическому строению группы веществ, обладающие разным вкусом, представляют собой не случайный, а закономерно изменяющийся ряд сложных явлений, сопровождающихся постепенным изменением вкусовых качеств. Остановимся на примере, типичном для группы сходных по химическому строению, но различных по вкусу веществ, которыми Бронштейн считает вкус стереоизомеров, например аминокислот. Бронштейн указывает, что rf-валин имеет слабый горьковато-сладкий вкус; /-ва-лин и с?-лейцин обладают отчетливо сладким вкусом, в то время как /-лейцин горьковат, а /-аспарагин безвкусен. Нетрудно заметить на этом примере, что имеется определенная закономерность в изменении вкусовых качеств этих различных аминокислот. Изменения колеблются от сладкого к горькому вкусу, но отнюдь не к любому другому вкусовому качеству. Установлено, что в восходящих гомологических рядах вкус соединений вообще изменяется от сладкого к горькому, ; а в конце концов вкус исчезает с уменьшением растворимости .1 соединений. Сложный характер зависимостей вкусовых ощущений от структуры химических соединений определяется многими причинами. Имеет значение характер цепей (связей) в химических соединениях. Разветвленность цепей уменьшает сладкий вкус и усиливает горький вкус. Важное значение имеет положение в бензольном кольце. Сходным вкусом обладают о- и р-изомеры, а m-изомеры имеют отличный от них вкус. Установлено, что вообще вкус определяется не толь- < ко наличием определенных химических групп, но и их пространственным расположением в химическом соединении. Имеет значение количество групп в молекуле. Наличие трех нитрогрупп в молекуле придает веществу отчетливый горький вкус, уменьшение числа нитрогрупп до двух в молекуле ослабляет горький вкус, а наличие одной нитрогруппы в молекуле придает веществу уже сладкий вкус. Имеет значение и величина самой молекулы. Более отчетливый вкус приобретает вещество при вхождении некоторых групп в малые молекулы. В составе больших молекул влияние группы на образование вкусовых качеств сказывается не так отчетливо.
Тяжелые катионы и анионы обладают преимущественно горьким вкусом; соли с небольшим или средним молекулярным весом имеют соленый вкус, а соли с большим атомным весом — горький и т. д.
Можно поэтому считать, что вкусовые качества химических соединений определяются совокупностью многих условий, определяющих характер химических соединений. Важно отметить, что качество сложных химических реакций как особенной формы движения материи составляет «природу начал» вкусовых ощущений. Эта (химическая) форма движения материи имеет место и при взаимодействии вкусового рецептора как органа животного тела с той или иной химической структурой вкусового вещества. Установлено, что выделяемая при раздражении ротовой полости слюна оказывает химическое влияние на находящееся во рту вещество, т. е. химическая реакция развивается и в самом вкусовом рецепторе. Лишь благодаря этому дальнейшему развитию химических реакций во вкусовом рецепторе энергия внешнего раздражения превращается в нервный процесс. Важными условиями этого превращения являются такие физические свойства вещества и организма, их обрабатывающего, какими являются растворимость и поглощение (адсорбция).
Вкусовые вещества оказывают свое воздействие на вкусо-;-, „отюптпг. тпти^п R тлм <\nv4ap. если они растворены ил]
том случае, если они растворены или м растворителем рта, способствуя воз-
вой рецептор только в ,*,.„ ^„,, .„.„, ...___ ___ Г____f,
растворимы в воде. Слюна является основным растворителем
"--••-.• .-чт. тт л ,тт-| т ГЧгт'О Г»ГТ/^ГЧГ\(Г^ГЧ'Т13'\7С1 T3(~lQ-
"*" Г* " — '—i - -
сухих веществ, раздражающих полость рта, с буждению вкусовых рецепторов. Воздействие на полость рта едких кислот или щелочей понижает концентрацию их растворов и уменьшает степень их действия на рецепторы.
Поглощение вкусового вещества вкусовыми рецепторами имеет весьма важное значение. Особое значение в этом поглощении имеет различная проницаемость поверхности клеток вкусовых рецепторов, а также внутриклеточная жидкость. Имеет место также образование разности потенциалов между протоплазмой клеток и окружающей средой.
Основой возбуждения вкусового анализатора определенными веществами являются физико-химические процессы, происходящие в самом организме под влиянием физико-химических воздействий внешней среды.
Изменения внутренней среды организма и вкусовые ощущения
Потребление веществ в процессе еды изменяет состояние внутренней среды организма. Непосредственно изменяется состояние пищеварительного аппарата, представляющего
377
«ложную систему органов и функций. Процесс еды «переводи-, значительную часть принятой пищи в растворимое или полу! жидкое состояние, чем дается возможность проявиться .гадил ческим свойствам пищевой массы»12 (курсив наш.—Б. А.). Как на это указывал Павлов, деятельность пищеварительным желез видоизменяется и направляется сообразно свойства^ выделенных пищевых веществ. Это положение можно пока! зать на примере работы поджелудочной железы. Для каждогя сорта пищи (мясной, хлебной, молочной и т. д.) установлена своеобразное количество выделяемого этой железой сока. За-:] кономерно связывается с характером введенной пищи отношеЛ ние ферментов сока. Павлов писал, что «для каждой еды своя сок по ферментам: по белковому ферменту самый сильный -\ молочный сок, затем идут хлебный и мясной; по крахмаль-1 ному — самый сильный хлебный и очень сильный — молочный,; мясной занимает среднее положение. В последних случаям приспособление очевидно без дальнейших расследований; для еды с крахмалом усилен крахмальный фермент, для еды с жи! ром—жировой фермент».13 Все пищеварительные железы] приспособляются в своей деятельности к химическому составу пищи. Ведущую роль в этом приспособлении играет условно-1 рефлекторная деятельность коры головного мозга. Выделения пищеварительных желез влияют на химический состав крови,] а также на обмен веществ между тканями и органами тела и т. д. Происходящие во внутренней среде изменения являются! раздражителями многочисленных и разнообразных рецептор ров, расположенных на внутренней поверхности всех внутрен-] них органов, в том числе и пищеварительных.
Вкусовые ощущения всегда зависят от общего состояния! голодания или сытости, изменяясь соответственно этому со- \ •стоянию. Еще в работах по физиологии пищеварения Павлов ,j отмечал, что в состоянии голода животное значительно мень-Я ше проявляет избирательную реакцию в отношении пищевых J веществ, нежели в состоянии относительной сытости. Возбуди-1 мость вкусовых рецепторов протекает в особенных условиях»] при переходе от голодного состояния к сытому и наоборот.
Это положение в отношении человека экспериментально'! установил в нашей лаборатории Гусев. Он обнаружил повы- ! шение чувствительности к сладкому с ростом голодания. Име-1 ющие место при голодании изменения углеводного обмена ,* определяют эти изменения чувствительности к сладкому. Име- •• ются некоторые изменения в чувствительности к соленому, когда обнаруживаются определенные сдвиги в минеральном
12 И. П. Павлов. Собр. соч., 2-е изд., т. III, кн. 2. стр. 172.
13 Там же, стр. 60.
378
обмене внутри организма (в связи с недостатком или избытком солеи в организме). Чувствительность к горькому и кислому существенно не изменяется при кратковременном голодании.
Из опыта Гусева следует, что вкусовой анализатор отражает общее состояние внутренней среды в ее нормальных колебаниях от сытости к голоданию, от голодания к сытости.
Особенно резко сказывается зависимость состояния вкусового анализатора от внутренней среды (через интероцептор в кору головного мозга) при нарушениях нормального хода пищеварения и других процессов во внутренней среде. Гусев установил резкие нарушения вкусовых ощущений при заболевании язвой двенадцатиперстной кишки, причем ранние и поздние стадии этого заболевания характеризуются различными сдвигами вкусовой чувствительности, особенно к кислому и горькому вкусам. В научной литературе описаны случаи снижения чувствительности к сладкому при диабете (сахарной болезни). Разнообразные нарушения вкуса обнару-при туберкулезе легких, верхних дыхательных путей и •-• .— —«ч«г»т.гл иаЛптлпяотга ичвпяшение BKV-
ПрИ 1 у исрлулсэс uncivil», ^^г........ „--------
языка. В этих случаях нередко наблюдается извращение вку-ощущений (например, раствор сладкого вещества ощу-
4 1~~Г-------------Л~ " "" " чтгтт ППТТОПИ ГТПиОК"
СОВЫХ
левания этих туберкулеза зируется
Ш, V lU,cniri jri ^nuiifmTt^j-., £*----------А_
щается кислым или соленым). При заболевании печени, почек, различных желез внутренней секреции отмечены различные нарушения вкусовых ощущений. Изменения в процессе забо-ия отражаются на сдвигах вкусовой чувствительности больных. При излечении больных от язвенной болезни, и других вкусовая чувствительность нормализуется.
Все эти факты свидетельствуют о том, что вкусовые ощущения отражают не только определенные химические свойства потребляемых веществ, но и общее состояние внутренней среды организма. Иначе говоря, вкусовые ощущения довольно тонко отражают взаимодействие внешней и внутренней среды организма. В связи с этим особенно важно выяснить механизмы, которые связывают вкусовые ощущения с ощущениями внутренностными. Эти механизмы заключены в функциях вкусового анализатора и его взаимодействии с анализаторами внутренней среды организма.
в пезгоо* качестве
Вкусовые рецепторы
а 4CJ.u.,c™ „;„ч~~~.-г-, расположены •рде-«у-входа в кишечную трубку они обследуют
Органы вкуса человека (густорецепторы
ттищи. Подобное расположение типично лишь для млекопитающих, которые являются единственными позвоноч-
379
ными, разжевывающими пищу».14 Развитие ротовой полое™ тесно связано с общей эволюцией приспособления животньп организмов к среде, особенно их пищеварительного тракта \уПищеварительную трубку разделяют на три отдела: вводны] отдел, в котором происходит захват, пережевывание и продвижение пищи внутрь организма, средний отдел, где пища хпм'и чески перерабатывается и всасывается, и выводной отдел удаляющий отбросы пищеварения наружу. Вводный отде; сбстоит именно из_ рта и его вспомогательных органов, глотю и пищевода. Расположенные преимущественно на спинке язь ка, органы вкуса тесно связаны с процессами, происходящим* в ротовой полости вообще. Они производят первичный анализ вкусовых веществ, но вместе с тем анализ и тех процессов, которые происходят в ротовой полости в связи с захватыванием, пережевыванием и продвижением пищи в глотку и пищевод Вкусовой анализатор является химическим анализатором потому, что он отражает химическую природу вкусовых веществ Но он же является анализатором «ротовым», поскольку отражает изменение функционального состояния ротовой полости в процессе потребления. Ротовая полость состоит из ряда вза-1 имосвязанных органов. К ним относится ротовая щель, огра-> ничейная подвижными участками кожи, выстланными изнутри] слизистой оболочкой (губами). Ранее было указано, что губы характеризуются высокой тактильной и температурной чувствительностью, что имеет большое приспособительное значение для процесса потребления. В толще губ находится круговая мышца рта, рефлекторно суживающая рот, а также выпячивающая губы наружу. За ротовой щелью начинается ротовая полость, с боков ограниченная щеками, а изнутри и сзади -зубами и деснами. Дно ротовой полости выстлано слизистой оболочкой, которая переходит на нижнюю поверхность языка, образуя складку, т. е. уздечку языка. Дно ротовой полости: занимает язык, на спинке которого расположены в числе раз--нообразных других рецепторов (кожно-механических, температурных, болевых, кинестетических) специальные органы вкуса.
Чрезвычайную роль в общей системе деятельности органов ротовой полости играют слюнные железы и различные мышцы,,, В ротовой полости человек;) имеются три пары основных слюн-ньдх желез. Первая из пар слюнных желез находится у углов" челюсти, вблйзТГяерхцих коренных зубов. Эти железы выде"-ляют слюну через протоки на внутренних {нжср.чпостях обеих щек. Подъязычные и_ подчелюстные слюнные железы выделяют слюну через общий проток, находящийся под языком.1
14 М. А. Г р е м я ц к и и. Анатомия человека, стр. 529.
380
Слюнные железы отличаются друг от друга не только расположением, но и различным составом слюны: жидкая слюна околоушных желез содержит в себе много ферментов, слюна же двух других пар желез является вязкой. Многие другие мелкие слюнные железы находятся в корнях языка, передней поверхности мягкого нёба, в самом языке.
Общая нервная регуляция слюнных желез обеспечивает приспособление их к составу раздражающих ротовую полость веществ. Общая закономерность, установленная Павловым, заключается в том, что количество слюны увеличивается при сухой пище, уменьшается 'при пище жидкой. Чем больше воды в данном пищевом продукте, тем меньше выделяется слюны, которая необходима именно для растворения попадающей в рот пищи. Эти приспособительные реакции слюнных желез являются типичными безусловными рефлексами, при раздражении полости рта безусловными пищевыми раздражителями.
Но еще в своих классических работах по физиологии главных пищеварительных желез Павлов установил, что подобные приспособления имеют место и при действии вида пищи, а также любого внешнего сигнала, так или иначе связывающегося с пищевым объектом. Слюноотделение при действии этих условных раздражителей носит строго закономерный характер, точно соответствующий составу той пищи, которая сигнализируется связанными с нею условными раздражителями. У человека наиболее обобщенным условным сигналом, вызывающим деятельность слюнных желез, является слово, обозначающее пищу, или действие с нею. Посредством механизма временных связей в рефлекторной деятельности больших полушарий работа слюнных желез связывается с любыми внешними раздражителями, имеющими то или иное отношение к пищевому обмену. Безусловные и условные рефлексы слюнных желез играют исключительную роль в возбуждении вкусовых рецепторов. Благодаря деятельности этих желез происходит растворение раздражающих ротовую полость веществ, что является важнейшим условием их действия на вкусовые рецепторы.
Понижение концентрации растворов едких кислот или щелочей происходит благодаря интенсивно выделяющейся при этом слюне. Многообразие вкусовых ощущений при последовательной смене вкусовых раздражений происходит благодаря смыванию слюной остатков ранее воздействовавших пищевых веществ и т. д.
Рефлекторный механизм деятельности слюнных желез и различная физико-химическая природа выделяемых слюнными железами секретов составляют поэтому одно из важнейших условий возбуждения вкусовых рецепторов.
381
Другим важнейшим условием является рефлекторная деятельность самого языка, а именно его движения. Известно, что чрезвычайная подвижность языка человека весьма существенна для артикуляции многих согласных звуков. Не менее важна эта подвижность языка при захватывании, удерживании и. размельчении твердой пищи и поглощении жидко-fr
пищи. Область распространения1 по вкусовым рецепторам растворяемой или растворенной пищи во многом зависит от движений язы| ка, т. е. перемещения пищи в полости рта. От этих движений зависит также и масса раздра'-* жений, возбуждающих вкусовые рецепторы. Следовательно, площадь и сила раздражении вкусб^" вых рецепторов во многом зависят* от рефлекторных движений язьн ка. Как показывают исследова-1 ния, движения языка способствуют более отчетливому и точному распознаванию ощущаемых вкусовых веществ. Дело в том что вкусовые рецепторы располо; жены неравномерно по все поверхности спинки языка. Бол шинство из них находится в склад как слизистой оболочки (желоб ков и борозд), куда вкусовые в< щества попадают благодаря своеобразному размазыванию пищ: по всей поверхности языка посредством его движений. Подоб-i но движению глазных мышц или акту принюхивания в процессе обоняния, движения языка обеспечивают активность вкусовых ощущений.
Совокупность слюнных и двигательных рефлексов состав?-! ляет условия деятельности самих вкусовых рецепторов раздражении их химическими свойствами тех или иных вкусо-Я вых веществ. Основная масса вкусовых рецепторов располо-* жена на поверхности языка. Но есть основание полагать, что вкусовые рецепторы расположены и па других участках слиЯ зистой оболочки полости рта. Об этом говорит факт сохра-нения вкусовой чувствительности к основным вкусовым раздражителям у больных Склифосовского, который произвел операцию полного иссечения языка у этих больных, страдающих раком языка.
382

5
Рис. 26. Вкусовая почка.
/ — опорная клетка; 2 — вкусовая клетка; 3 — вкусовая пора; 4 — нервные волокна; 5—базальная клетка.
Вкусовые рецепторы носят название вкусовых почек, в_которых содержатся вкусовые чувствительные клетки (от 2 до •6 в каждой вкусовой почке). Общее число вкусовых почек у человека около 2000, главная масса которых расположена во -вкусо'вых сосочкаТ языка, а отдельные группы их встречаются на различных участках слизистой оболочки ротовой полости.
Вкусовая почка состоит из вкусовой коры, опорной клетки, вкусовых клеток, базальной клетки и нервных волокон (см..
рис. 26).
Вкусовые сосочки, в которых расположены вкусовые почки,, /имеются трех видов: грибовидные, желобовидные и листовидные (см. рис. 27).
Наиболее часто встречаются вкусовые почки, расположенные на желобовидных сосочках.

Рис. 27. Вкусовые сосочки.
.Г — грибовидные; 2 — желобовидные; 3 — листовидные.
Вкусовые сосочки расположены неравномерно по слизистой-оболочке спинки языка. Они группируются на кончике языка, боковых поверхностях, а также в задней половине спинки
языка.
Есть основание полагать, что вкусовые почки специализированы, т. с. приспособлены к реакциям на различные вкусовые качества: сладкое, соленое, кислое, горькое. Поэтому неравномерность расположения в слизистой, оболочке спинки языка вкусовых сосочков имеет значение и для понимания избирательного характера взаимодействия вкусовых почек и вкусовых ..веществ. Первоначально полагали, что„.существуют точно отграниченные вкусовые области на языке. Для сладкого вкуса такой областью намечался кончик языка, для кислого— край языка, а для горького — основание языка. Последующие исследования обнаружили значительно большую сложность пространственного расположения специальных вкусовых рецепторов. Серией исследований Киселева было установлено, что наиболее чувствительным к горьким веществам является задняя половина спинки языка. Но эта же область оказывается более чувствительной к остальным вкусовым ве-
383
ществам, хотя и не в такой степени. Высокой чувствительностью к сладким веществам обладает кончик языка, который впрочем, является и областью высокой чувствительности к соленому. Большая концентрация рецепторов кислого вкуса обнаружена на краях языка, где, впрочем, обнаружена чувствительность к горькому, соленому, в меньшей степени — сладкому (см. рис. 28).

Соленое

Горькое
Рис. 28. «Карта языка» (по Киселеву).
Густотой расположения точек обозначена степень чувствительности данного участка языка к данному виду нкусовых раздражений.
Вкусовой рецептор как целое состоит из множества частичя ных вкусовых аппаратов, которые обладают как общими свой-| ствами, так и специальными свойствами избирательной реак-| ции на определенное вкусовое вещество (сладкое или горькое,;! кислое или соленое).
Следует указать на одно, представляющее несомненный] интерес обстоятельство в пространственной локализации вкусовых рецепторов. Несмотря на то, что язык не является парным органом, явственно обнаруживается неравенство правой и левой сторон языка в расположении вкусовых сосочков. Сле-
384
довательно, и в области вкуса обнаруживается функциональное неравенство (асимметрия), типичное для парных органов чувств. Вкусовые сосочки, по данным русского исследователя Шрейбера, неравномерно расположены на правой и левой половинах языка, причем на левой половине их обнаружено несколько больше.
Во вкусовых рецепторах, раздражаемых растворенными вкусовыми веществами, возникает возбуждение, импульсы которого передаются по вкусовым нервам в мозговой конец анализатора.
Вкусовые нервы
Вкусовые почки соединены с волокнами чувствительных нервов, часть из которых проникает внутрь почек, а часть оканчивается в окружающих почки тканях.
Из большого числа разнообразных чувствительных волокон, идущих из лицевого (VII), языкоглоточного (IX) и блуждающего (X) нервов, наиболее связаны с вкусовыми рецепторами волокна лицевого и языкоглоточного нервов. С передних двух третей языка периферический неврон вкусовой чувствительности проходит путь первоначально в составе лицевого нерва, от которого затем часть волокон отделяется, образуя барабанную струну. В последнее время Агеевой-Майковой доказано, что вкусовые волокна идут в составе барабанной струны.
Вкусовые почки, расположенные в последней (задней) трети языка, по всей вероятности, связаны с другими нервами, а именно: языкоглоточными, а также имеющими зависимость вкусовых почек от языкоглоточных нервов. Эта зависимость была доказана тем, что после перерезки у животных языкоглоточных нервов вкусовые почки перерождаются.
Вкусовые волокна, находящиеся в составе барабанной струны, проходят через полость среднего уха, присоединяются к лицевому нерву и доходят до коленчатого узла, где находятся первые центральные (мозговые) вкусовые невроны. От них отходят нейриты, вступающие в составе лицевого нерва в продолговатый нерв. Вкусовые волокна языкоглоточного нерва проходят другой путь; первые центральные невроны их помещаются в каменистом узле, нейриты которых также вступают в продолговатый мозг. Клеточные тела вкусовой части волокон блуждающего нерва помещаются в узловатом узле, от которого нейриты направляются в продолговатый мозг. Таким образом, пути всех вкусовых волокон сходятся в продолговатом мозгу. Отсюда они направляются ко дну четвертого желудочка, где достигают вторичных вкусовых невронов. За-
Б. Г. Ананьев
385
вершается путь вкусовых нервов в третьих вкусовых невронах,! расположенных в коре больших полушарий головного мозга!
Импульсы возбуждения множества вкусовых рецепторов; проходят весь этот сложный путь до мозгового конца вкусо-! вого анализатора, сигнализируя о качестве и интенсивности! вкусового раздражения. Имеются некоторые электрофизиоло-л гические данные о характере и скорости проведения нервных импульсов по вкусовым волокнам языкоглоточного нерва и ба-1 рабанной струны.
Сахиулина показала, что при смазывании языка раство-] ром в веточках языкоглоточного нерва, отходящего от языка J возникают ритмически повторяющиеся (через 2—3 сек) импульсы различной длительности (от 0-,2 до 1,2 сек).
Электрофизиологические данные Пфаффмана показали, что наибольшее число импульсов при раздражении раствором поваренной соли возникало в тех случаях, когда раздражались кончик или боковые части языка. Наибольшее число импульсов во вкусовых нервах при действии горьких веществ на i язык животного возникало в тех случаях, когда раздражался корень языка.
Эти данные показывают избирательную связь вкусовых во- ] локон со специфическими вкусовыми рецепторами. Пфаффма-нрм было обнаружено, что в составе барабанной струны имеются волокна: 1) проводящие импульсы только при раздражении языка кислотами, 2) проводящие импульсы при раздражении языка кислотами и солями, 3) проводящие импульсы •] при действии на язык кислот и хинина.
Таким образом, можно считать, что в кору головного мозга ' проводятся различные импульсы возбуждения, отвечающие химической природе тех раздражений, которые воздействуют; на вкусовые рецепторы.
Мозговой конец вкусового анализатора
Мозговой конец вкусового анализатора состоит из ядерных и рассеянных по коре клеток. Существовавшее до классических исследований Павлова представление об узкой локализации в коре головного мозга вкусовых ощущений оказалось также несостоятельным, как и представление о корковых центрах ощущений вообще. Ранее было указано, что корковый анализ импульсов от органов чувств производится не только той областью, куда непосредственно входит соответствующий чувствительный нерв (ядро анализатора), но и рассеянными по большой территории коры головного мозга клетками.
В отношении проекции вкусовых раздражений в коре го-
386
ловкого мозга это положение подтвердилось полностью при применении метода условных рефлексов Тихомировым из лаборатории Павлова.
Имеются клиническое и физиологическое основания предполагать, что ядро вкусового анализатора находится в области «морского коня» головного мозга, непосредственно вблизи ядерных элементов обонятельного анализатора. Имеются данные о корковом представительстве вкуса в нижнем отделе передней и задней центральных извилин. При поражении в правом или левом полушарии имеют место расстройства чувствительности (вплоть до полной потери вкуса) на противоположной стороне языка, что свидетельствует о перекрестке чувствительных нервов, связывающих периферический и мозговой концы вкусового анализатора.
Сопоставление данных о корковой проекции вкусовых раздражений в области морского коня, с одной стороны, в области нижнего отдела передней и задней центральных извилин с другой, позволяет думать, что эта проекция осуществляется системой разнообразных ядерных и рассеянных по большой области коры клеток мозгового конца вкусового анализатора. Поражение вкусовых нервов, а особенно мозгового конца вкусового анализатора ведет к потере вкусовой чувствительности (агейзии), несмотря на сохранность вкусовых рецепторов. При некоторых заболеваниях коры головного мозга имеет место патологическое повышение вкусовой чувствительности (гипер-гейзии) или извращение вкуса. Известны случаи вкусовых галлюцинаций при некоторых общих системных расстройствах условнорефлекторной деятельности. Зависимость вкусовых рецепторов от функционального состояния коры головного мозга объективно, методом условных сосудистых рефлексов, установлена Суворовым в лаборатории Быкова.
При раздражении ротовой полости человека раствором любого вкусового вещества (сладкого, горького, кислого, соленого)- первоначально отмечалась недифференцированная сосудистая реакция, а именно: на любое вкусовое ощущение сосуды отвечали сужением. После многократных вливаний различных растворов сосудистые реакции специализировались. Раздражение ротовой полости сладкими веществами вызывало расширение сосудов, в то время когда кислые вещества вызывали однотипную реакцию сужения сосудов. Некоторая общность в реакциях сосудов обнаруживалась в первую фазу раздражения горькими и солеными растворами; в этих случаях первоначально имелись сосудосуживающие реакции. Но в последующих фазах реакции на горькое характеризуются возвратом сосудов к исходному состоянию, а на соленое -последующим расширением сосудов.
25:i- 387
Суворов сочетал световые сигналы с вливанием в рот раз-J личных вкусовых веществ, вырабатывая различные условно-сосудистые рефлексы. Он пришел к выводу, что «у каждого человека можно выработать 4 различных сосудистых условных рефлекса соответственно каждому виду вкусового ощущения».15
Серьезным доказательством исключительного влияния общего состояния коры головного мозга на деятельность вкусового анализатора человека являются клинические данные о расстройствах вкуса при различных заболеваниях головного мозга.
При заболеваниях головного мозга нарушается нормальная условнорефлекторная деятельность, работа обеих сигнальных систем или особенно их взаимодействие.
С этим связаны расстройства работы разных анализаторов, в том числе и вкусового.
Проникающие ранения головного мозга, как показал Мозжухин на большом госпитальном материале, характеризуются тем или иным нарушением вкусовых ощущений (сладкого, соленого, горького, кислого) при поражении всех областей коры. Большое число раненых и больных вовсе не было в состоянии определить вкусовое качество даже при больших концентрациях вещества. Наиболее трудной задача распознавания вкусового вещества была для лобных больных (69 случаев), затем больных с теменной травмой (48 случаев), затылочной (45 случаев), височной (42 случая).
Эти данные свидетельствуют как о системном механизме, обусловливающем вкусовой анализатор, так и о распростране- j нии по всей коре рассеянных клеток вкусового анализатора.
Представляет интерес и тот факт, что общее ослабление аналитической и синтетической деятельности мозга резко нарушает дробный анализ всех вкусовых веществ.
Основные качества вкусовых ощущений
Вкусовые ощущения являются продуктом деятельности! вкусового анализатора, заключающимся в дробном анализе вкусовых веществ, а именно их химических свойств.
Как и любые другие ощущения, вкусовые ощущения характеризуются определенным качеством, интенсивностью, временем протекания и пространственностью.
15 Н. Ф. С у в о р о в. К анализу вкусовой рецепции человека методом сосудистых условных рефлексов. Сообщение 3. «Бюллетень экспериментальной биологии и медицины», 1950, № 12, стр. 400.
388
Явления интенсивности вкусовых ощущений обнаруживаются в динамике абсолютных и различительных порогов. Как ранее указывалось, интенсивность конкретного ощущения зависит от его качества. Соответственно этому интенсивность различных вкусовых ощущений своеобразна для каждого из качеств вкусового ощущения. Время реакции на основные вкусовые ощущения также различно у одного и того же человека Пространственная локализация вкусового ощущения в значительной мере зависит от площади раздражения полости рта и языка не только химическими, но и другими, особенно механическими и температурными свойствами пищевого объекта. Поэтому основным вопросом в исследовании вкусовых ощущений является вопрос о качествах вкусовых ощущений. Ранее указывались такие качества вкусовых ощущений, как сладкое, соленое, горькое, кислое, отражающие химические качества
вкусовых веществ.
Но вкусовые ощущения не ограничиваются отражением химических свойств пищевых объектов. Последние неразрывно связаны с физико-механическими свойствами этих объектов, обнаруживающимися при раздражении полости рта. Имеет значение температура воздействующего объекта, с изменением которой изменяется вкус пищи. Горячее или холодное мясо, теплое или холодное вино и т. д. создают неодинаковое вкусовое ощущение. Еще более существенное значение имеет структура поверхности, плотность, твердость или мягкость, жидкое или твердое состояние пищевого объекта при раздражении полости рта. Свежий или сухой хлеб, твердое или мягкое мясо и т. д. производят различный вкусовой эффект. Взаимодействие собственно вкусовых ощущений (сладкого, соленого, кислого, горького) с температурными, тактильными, кинестетическими ощущениями языка усложняет вкусовое впечатление, создает более или менее сложный вкус. Такими сложными вкусовыми качествами являются ощущения едкого, терпкого, вяжущего, острого, пряного и других качеств воздействующих на язык и полость рта раздражителей.
В настоящее время точно установлено, что простыми вкусовыми ощущениями являются только ощущения сладкого, горького, кислого, соленого, составляющие основные качества вкусовых ощущений.
Лазаревым доказано, что путем смешения этих четырех основных вкусовых веществ можно нейтрализовать вкус, т. е. сделать раздражитель безвкусным подобно тому, как определенное смешение цветов производит ощущение белого цвета.
Иначе обстоит дело со сложными вкусами, представляющими сочетание одного из вкусовых качеств с температурным, болевым, тактильным, обонятельным ощущениями. Их смеше-
389
ние или слияние еще более усложняет вкусовые впечатления а также усиливает общий эффект раздражения.
Каждый из сложных вкусов может быть разложен на собственно вкусовые и инородные качества. Основные же вкусо* вые качества далее неразложимы. Сладость различных слад-;' ких растворов различна лишь по интенсивности (насыщенности), подобно горечи разных горьких растворов и т. д. Едкий вкус возникает при сочетании раздражений вкусовых и болевых рецепторов полости рта. Острый вкус возникает при соче-] тании сильного обонятельного раздражения с собственно вкусовым. Вяжущий вкус характеризуется сочетанием сильного раздражения тактильных рецепторов в ротовой полости с вкусовыми раздражениями. Подобные ощущения имеют место,: например, при действии на язык и полость рта слабых растворов тяжелых металлов и щелочей.
Но к основным качествам вкусовых ощущений относятся лишь четыре, а именно: сладкий, горький, кислый и соленый.
Выделение этих четырех вкусовых качеств как основных имеет весьма важное значение для понимания условий образования вкусовых смесей, образующихся из сочетаний, а также ассоциации с другими ощущениями, возникающими при раздражении полости рта.
Возникает вопрос о том, возможно ли расположить вкусовые качества в определенный ряд, подобно цветовым или ; звуковым качествам. На этот вопрос можно дать более или ; менее определенный ответ лишь в отношении сладкого и горького вкусов, причем это отношение необратимое: насыщенное сладкое может дать ощущение некоторой горечи, но слабые, а тем более сильный раствор горького не дает ощущения сладковатости. Но известно, что и насыщенный раствор некоторых солей порождает ощущение горечи, равно как и некоторые кислоты.
На дробный анализ вкусовых веществ влияет общее состояние организма (особенно состояние пищеварительного ] тракта, углеводного и минерального обмена внутри организма ] и т. д.) в зависимости от степени голодания или сытости, нормального или болезненного состояния и т. д. Известны случаи J резких колебаний в динамике вкусовых ощущений у беремен-1 ных женщин, причем в разные фазы беременности эти колебания 4юсят различный характер. Сдвиги вкусовых ощущений ^ отмечены также при кислородном голодании (при высотных подъемах) и т. д. Поэтому вкусовые ощущения не только индивидуально своеобразны у разных людей, но весьма изменчивы у одного и того же человека в разных состояниях по отношению к одним и тем же вкусовым веществам. С этой
390
чрезвычайной подвижностью работы вкусового анализатора связано и изменение чувствительности к вкусовым смесям.
Абсолютная вкусовая чувствительность
Абсолютная вкусовая чувствительность определяется по абсолютным порогам вкусовых ощущений; она выражается величиной, обратно пропорциональной величине абсолютных порогов вкусовых ощущений.
Для разных вкусовых качеств определены различные абсолютные пороги ощущений у людей в сравнительно сходном состоянии относительной сытости. При сравнении порогов ицущений у разных людей возможно определить степень абсолютной чувствительности вкуса. У одного и того же человека может сочетаться высокая чувствительность к сладкому с низкой или средней чувствительностью к кислому и т. д.
Для каждого вкусового качества устанавливаются особые уровни абсолютной вкусовой чувствительности, определяемые по нижним порогам раздражений, вызывающих едва заметное ощущение того или иного вкусового вещества.
Установлено, что абсолютные пороговые раздражители горьких веществ являются самыми минимальными, а абсолютные, пороговые раздражители сладких веществ наиболее максимальными. Данные о порогах выражаются в сотых, тысячных и т. д. долях от исходных растворов. Если для сахара требуется 20% разведения в растворе воды, то для хины всего 0,1 %. Иначе говоря, величина горького вещества, необходимая в качестве минимального раздражителя, по крайней мере в 200 раз меньше минимального раздражителя для ощущения сладкого вкуса. Минимальная величина соленых раздражителей ближе к величине пороговых раздражителей сладких веществ, а минимальная величина кислых раздражителей ближе стоит к минимальным порогам горьких веществ.
В связи с этим уместно напомнить положение Павлова о том, что воздействие на вкусовой аппарат горьких веществ обязательно выводит его из состояния безразличия к вкусам, нарушает его равновесие, повышая его общую возбудимость. В известной мере это положение относится и к сильному действию минимальных растворов кислых веществ.
Известной закономерностью является более высокая абсолютная чувствительность людей (при всех индивидуальных отклонениях) к горькому и кислому сравнительно с чувствительностью к соленому и сладкому.
По данным Барышевой, абсолютные пороги (в процентном разведении исходных растворов) для сахара колеблются от 2,41 до 3,21, для соли — от 0,55 до 0,41, для соляной кисло-
391
ты — от 0,012, до 0,017, а для хинина — от 0,00002 до 0,00003. Обыденное представление о том, что «на вкус и цвет товарищей нет», оказывается сильно преувеличенным не только в отношении цвета, но и в отношении вкуса. Об этом ясно свидетельствует сопоставление общих величин абсолютных порогов вкусовой чувствительности в отношении основных вкусовых раздражителей. Характерно, что больше индивидуальных различий замечено в отношении абсолютной чувствительности к сладкому и соленому; индивидуальные различия к кислому и особенно горькому ничтожны. Абсолютная чувствительность к горькому, по данным Барышевой, равнялась 0,00002 для 11 испытуемых, а для остальных 4 испытуемых — 0,000003. Индивидуальные различия имеют место в пределах общей закономерности, а именно — зависимости абсолютной чувствительности к основным вкусовым веществам от строго определенных порогов величин концентрации вкусового вещества в растворах. Минимальное ощущение горького вкуса возникает при различных пороговых концентрациях (количества вещества в долях грамма) следующих веществ: кофеин -0,00030, солянокислый хинин — 0,0000035, а сернокислый хинин — 0,00000080 и т. д. Менее значительны, но все же весьма различны пороговые концентрации различных раздражителей ощущений кислого вкуса: щавельная кислота—0,00036, уксусная кислота — 0,00048, соляная кислота—0,00026 и т. д.
Весьма значительны различия между пороговыми величинами сладких веществ: от 0,20 для галактозы до 0,000005 для сахарина.
Эти различия пороговых величин различных, но однородных по вкусовому качеству химических раздражителей необходимо иметь в виду при изучении множественности абсолютных порогов по отношению к одному и тому же виду вкусовых качеств.
При сравнении же основных видов вкусовой чувствительности имеет значение величина абсолютных пороговых концентраций раздражителей разных вкусовых ощущений.
Большое влияние на сдвиги абсолютной вкусовой чувствительности оказывает состояние голодания. Чувствительность к сладкому в голодном состоянии резко повышается (пороги резко снижаются). По мере увеличения периода голодания (в пределах одних суток) увеличивается и абсолютная чувствительность к сладкому (Гусев). Но у различных испытуемых наблюдались известные периоды большего или меньшего повышения этой чувствительности, что связано с их общим состоянием. Установлено, что абсолютная вкусовая чувствительность в наибольшей мере подвержена колебаниям при изменении режима пищи и состояния организма. Обнаруженное Гу-
392

севым закономерное повышение чувствительности к сладкому при голодании объясняется значительным изменением углеводного обмена при взаимопереходах от сытости к голоданию.
Аналогично этой закономерности Гусевым установлено повышение абсолютной чувствительности к соленому при голодании. Но величина этого повышения чувствительности к соленому меньше, чем в отношении сладкого, так как минеральный обмен при переходе от сытости к голоданию происходит менее интенсивно, нежели углеводный обмен.
Иначе обстоит дело с динамикой абсолютной вкусовой чувствительности к кислому и горькому вкусам.
По данным Гусева, абсолютная чувствительность к кис-слому не повышается, а понижается в большинстве случаев, а в некоторых случаях остается без изменений (сравнительно с сытым состоянием).
Есть основание полагать, напротив, что чувствительность к кислому резко возрастает в сытом состоянии сравнительна с состоянием голодания.
В своем труде о работе главных пищеварительных желез Павлов установил, что одна из этих желез, а именно панкреатическая, вступающая в работу только после принятия пищи (т. е. в сытом состоянии), специфически возбуждается кислыми веществами. В отношении работы панкреатической железы Павлов писал о том, что ее «чувствительность к кислоте совпадает приблизительно с чувствительностью нашего вкусового аппарата».
Абсолютная чувствительность к горькому вкусу, как показали опыты Гусева, в состоянии голодания чаще всего понижается. В голодном состоянии вкусовой анализатор возбуждается большей концентрацией горького вещества, нежели
в сытом.
При определении абсолютной (а также разностной) чувствительности к основным вкусовым веществам следует учитывать адаптацию вкусового аппарата к длительно действующим раздражителям. Во время действия вкусового вещества на вкусовые сосочки абсолютная чувствительность снижается, но после удаления этого вещества — постепенно восстанавливается. Скорость адаптации к различным вкусовым веществам различна. Снижение чувствительности при вкусовой адаптации довольно быстро наступает при действии сладких и соленых веществ, медленнее — при действии кислых, а особенно-горьких веществ, что связано с различной скоростью реакции вкусового анализатора на минимальные концентрации различных вкусовых веществ. Относительная медленность протекания процесса адаптации к горькому соответствует большему времени реакции на пороговую концентрацию горького вкуса
393
(скрытый период вкуса является самым длительным). «Дл?, возникновения соленого вкуса он является, по-видимому, самым коротким» (Бронштейн).
Сравним величины скрытого периода вкусовых ощущении при раздражении кончика языка различными вкусовыми веще-; ствами. Эти величины будут следующие: для горького вкуса -2,2 сек, для кислого — 0,64 сек, для сладкого — 0,4 сек, а дл) соленого — 0,3 сек.
Иные величины скрытого периода вкусового ощущена имеют место при раздражении основания языка. Для горького эта величина будет равной 1,5 сек, для сладкого — 0,17 сек, для кислого и соленого — 0,5 сек. Различие скорости вкусовых реакций при раздражениях разных областей языка требует анализа особенностей абсолютной вкусовой чувствительности различных областей языка.
Избирательная повышенная чувствительность рецепторов кончика языка к сладкому, а основания языка — к горькому сочетается с общей чувствительностью этих областей языка ко всем вкусовым веществам. Для общей чувствительности^ характерны более высокие концентрации растворов, следовательно, уровень ее ниже сравнительно со специализированной чувствительностью к определенным вкусовым веществам.
Чем больше площадь раздражения, тем меньше концентрации вкусового вещества необходимо для возникновения едва заметного ощущения любого качества в любой области языка. Рефлекторные движения мышц языка имеют особое значение, ] в частности, потому, что они обеспечивают перемещение вкусового вещества по поверхности языка, т. е. увеличивают пло- ] щадь раздражения. Важно отметить, что эти рефлекторные движения пространственно определенны, т. е. строго соотне- ] сены к месту раздражения в той или иной области полости ] рта. Подобно зрительным или тактильным, обонятельным или слуховым ощущениям, вкусовые ощущения характеризуются ] пространственной проекцией. Они субъективно испытываются ] именно в том месте языка или других местах полости рта, где объективно имеет место вкусовое раздражение.
Явление пространственной проекции обнаруживается не I только при значительных площадях раздражения, когда затрагивается большая группа вкусовых сосочков в той или I иной области, но и при раздражении отдельных сосочков. 1 Сочетание вкусовых и тактильных раздражений содействует пространственной локализации вкусовых ощущений вообще. Л Абсолютная чувствительность отдельных вкусовых сосочков 1 исследована еще недостаточно. Известно, что абсолютные пороги раздражения отдельных сосочков во много раз превышают пороговые величины при общем раздражении поверх-
394
ности языка или его областей. Установлено также, что наибольшие пороговые концентрации необходимы при изолированном раздражении сосочка кислыми и солеными веществами (сравнительно с горькими п сладкими).
Абсолютная вкусовая чувствительность к разным веществам постепенно формируется в индивидуальном развитии человека. Вышеприведенные данные характеризуют вкусовую чувствительность взрослых людей.
Абсолютная вкусовая чувствительность маленьких детей изучена мало. Известно, однако, что с возрастом абсолютная вкусовая чувствительность увеличивается и к зрелому возрасту достигает своего наибольшего развития. У детей пред-дошкольного и школьного возраста вкусовая чувствительность определяется особенным режимом питания детей, а следовательно, теми вкусовыми смесями, к которым дети приучаются. В этих вкусовых смесях большое значение имеют различные соотношения сладких и соленых веществ, меньше кислых. Вырабатывающийся на основе пищевого режима стереотип вкусовых ощущений маленьких детей с переходом ребенка на общий стол изменяется. Вкусовая чувствительность становится более разнообразной и тонкой. Рост абсолютной вкусовой чувствительности особенно связан с дифференцировкой вкусовых сигналов, т. е. с развитием вкусовой различительной чувствительности.
Вкусовая различительная чувствительность Распознавание малых разностей между сходными раздражителями одного и того же вкусового вещества носит название различительной вкусовой чувствительности, которая основана на корковой дифференцировке вкусовых раздражителей. Эта дифференцировка может быть одновременной и последовательной. Одновременная дифференцировка имеет место тогда, когда одновременно раздражаются двумя сходными концентрациями растворов два уголка языка (например, левая и правая стороны языка). Подобная дифференцировка бывает очень редко в повседневной жизни, а в лабораторных условиях ее проследить весьма трудно по методическим условиям.
Естественной и 'распространенной формой дифференциров-ки вкусовых раздражений является различение последовательно протекающих, т. е. сменяющих друг друга, сходных-вкусовых раздражений. Опыты по изучению вкусового различения ставятся с учетом периода адаптации и с таким расчетом, чтобы устранить возможность последствий предшествующего раздражения (путем прополаскивания дистиллированной водой).
395
Установлено, что подобное различение становится возможным только путем упражнений, а поэтому совершенствуется в процессе последовательных вкусовых проб. Иначе говоря, дифференцировка вкусовых раздражений воспитуема.
Пороги различения выражаются в процентах от исходной концентрации раствора данного вкусового вещества.
Экспериментально показано, что различительная вкусовая чувствительность человека имеет определенные зоны в зависимости от интенсивности раздражения (концентрация растворов). Наиболее высокая различительная чувствительность обнаружена в отношении прироста раздражителей средней концентрации. Для слабых концентраций требуется более высокий порог раздражения, а для сильных прирост раздражителей должен быть весьма значительным.
Для того чтобы ощутить изменение сладкого вкуса сверх 20% раствора сахара, требуется значительный прирост концентрации, так как вкус этого раствора уже ощущается максимально сладким. То же следует сказать в отношении 10% раствора поваренной соли, 0,2% раствора соляной кислоты, 0,1 % раствора хинина и т. д.
Это положение о наиболее благоприятных условиях (средней концентрации растворов вкусовых веществ) для различительной чувствительности относится ко всем видам вкусовых ощущений (т. е. к изменениям интенсивности прироста всех основных вкусовых раздражителей).
Взаимодействие вкусовых ощущений
В реальной жизни при потреблении пищи или ее приготовлении всегда имеет место комплексное совместное действие разных, но взаимосвязанных вкусовых веществ. Каждый пищевой объект сам по себе имеет сложный вкус. Человек потребляет те или иные смеси пищевых объектов, создающих сложные комплексы вкусовых смесей, имеющих важное значение для возбуждения аппетита, удовлетворения голода и аппетита, а также жажды.
Например, употребление чая в качестве напитка представляет собой сравнительно простой пример подобной вкусовой смеси. Сам по себе крепкий настой чая имеет сложный вкус с примесью легкой горечи. Этот привкус нейтрализуется растворением сахара, который, однако, без чая в стакане воды производит неприятное ощущение. Вкус чая с сахаром становится еще более приятным при сочетании с кислым соком лимона и т. д. Яйцо обладает сложным вкусом, образующимся из вкусов белка и желтка, к которым обычно прибавляется некоторое количество соли.
396

Приготовление вкусной пищи составляет сложную проблему кулинарного искусства именно потому, что необходимо эффективно сочетать различные вкусовые смеси в каждом блюде. Тем более при составлении меню важно учитывать сочетание вкусовых смесей при переходе от одного блюда к другому. Одновременное или последовательное воздействие вкусовых смесей на вкусовой анализатор определяет взаимодействие вкусовых ощущений.
Существуют различные формы взаимодействия вкусовых ощущений. К ним относятся: слияние и смешение вкусовых ощущений вообще, маскировка одних вкусовых ощущений другими, компенсация вкусовых ощущений. Близко связаны с взаимодействием вкусовых ощущений их последствия, а также повышение чувствительности (сенсибилизации) одних вкусовых ощущений под влиянием других, а особенно
вкусовой контраст.
Образование нового- вкусового ощущения путем слияния двух разнородных вкусов возможно при взаимодействии сладкого и кислого, соленого и кислого. Сладко-кислым вкусом обладают фрукты (сорта яблок, ананасы, вишни и т. д.), фруктовые соки и напитки и др. Оба вкусовых качества (кислое и сладкое) явственно различаются в этой вкусовой смеси, образующейся путем слияния вкусовых веществ.
Различные соления (капусты, огурцов, помидоров и т. д.) представляют собой слияние кислых и соленых вкусов, каждый из которых явственно распознается при вкусовой пробе. Возможно слияние сладкого и горького вкусов (вкус шоколада или своеобразный вкус зеленого перца и т. д.). Лишь в некоторых случаях возможно слияние горького с соленым, но при условии сочетания этой смеси с другими вкусовыми веществами (например, примесь черного перца или хрена к просоленной пище). Не сливаются вовсе горькие и кислые вкусовые качества.
Другой формой взаимодействия вкусовых ощущений при воздействии вкусовых смесей является смешение вкусов, при котором невозможно расчленить составляющие смесь вкусовые качества, т. е. невозможно расчленить смесь на составляющие ее качества. С подобным типом комплексного вкусового раздражения мы имеем повседневное дело при потреблении изготовленной пищи. Чрезвычайно часто мы не можем расчленить полностью вкусовую смесь в супах, различных блюдах из жареного и тушеного мяса, жареной или фаршированной рыбы и т. д., учитывая сложный состав различных приправ.
В подобных вкусовых смесях может преобладать то или иное вкусовое качество, подавляющее остальные, маскирующее их присутствие. Так, например, не всегда удается ощутить
397
обязательное наличие соли в сладком тесте, слабых концен-' траций горького перца в некоторых соусах и т. д. Такое простое блюдо, как салат из свежих огурцов в сметане, состоит! из слегка посоленных свежих огурцов, посыпанных горьким перцем и политых сметаной, смешанной с солью и уксусом. Типичную сложную вкусовую смесь представляет распространенный в быту винегрет из овощей, в котором к разнообразным вкусовым качествам свежих, соленых и маринованны; _овощей и грибов прибавляется горчица, сахар, соль, уксус, т. е. представители всех чистых вкусовых качеств. Сложные вкусовые смеси входят в состав многих супов. Характерны в этом отношении русские блюда, особенно из свежей и квашеной капусты. В восточной кухне вкусовая смесь осложняется острыми, пряными и горькими качествами. Сложная вкусовая смесь имеется во всех видах жареной, тушеной, фаршированной мясной и рыбной пищи, особенно при ее сочетании с растительной пищей.
Готовые продукты гастрономии (например, колбасы) также представляют собой сложные вкусовые смеси. Например, в рецептуре сырокопченых колбас, состоящих из разных сортов мяса, обязательно участвуют не только специи, но и некоторые сорта виноградного вина. Подобные вкусовые смеси при их воздействии на вкусовой анализатор создают сложное взаимодействие вкусовых ощущений, при котором подчас невозможно вычленение отдельных вкусовых качеств.
В смешении вкусовых качеств важную роль играет явле- '-ние маскировки, при котором одни из вкусовых качеств скрываются или подавляются интенсивностью других вкусовых качеств.
. В основе явления маскировки ощущений вообще лежит закономерность взаимной индукции нервных процессов. Более сильные компоненты вкусовой смеси возбуждают одни участки вкусового анализатора, тормозя другие. Подобное торможение вследствие возбуждения более сильными раздражителями имеет место при присоединении большой концентрации горьких веществ к любой вкусовой смеси, при присоединении большой концентрации раствора 'сахара к небольшому количеству лимонного сока, при пересаливании пищи или избытке уксусной кислоты в ней и т. д. Маскировка вкусовых качеств оказывает положительное действие на процесс пробования и потребления еды лишь в том случае, если образует свойственное пищевому режиму и сложившемуся вкусовому стереотипу синтетическое вкусовое впечатление.
Компенсацией вкусовых ощущений называется взаимная нейтрализация вкусовых качеств какой-либо смесью. В этом случае имеется взаимоторможение раздражителей, при кото-
398
ром определенное вкусовое ощущение не возникает. За исключением горьких веществ, не поддающихся значительной компенсации, возможно взаимоторможение всех остальных вкусовых раздражений при определенном сочетании интен-сивностей этих раздражений. При нейтрализации и взаимной компенсации двух или трех вкусовых веществ возникает ощущение неприятного затхлого вкуса. Поэтому маскировка вкусовых качеств должна быть исключена при приготовлении питательной и вкусной пищи, где допускается только относительная компенсация в отношении части, а не всех вкусовых веществ. Как на это указал еще Павлов, пища, лишенная выраженных вкусовых качеств, совершенно не способствует
пищеварению.
Особое значение при последовательном взаимодействии вкусовых ощущений имеет явление вкусового контраста. В этом случае человек испытывает то ощущение кислого, то ощущение горького, причем каждое из этих ощущений попеременно тормозится и возбуждается. Подобный факт может быть объяснен в свете павловского учения о взаимной индукции нервных процессов.
Смена кислого вещества сладким усиливает ощущение сладкого, равно как соленого и горького сладким, если имеются необходимые концентрации растворов сладкого вещества. После сильно посоленной пищи слабые растворы поваренной соли кажутся безвкусными. В этих случаях усиление возбуждения влечет за собой торможение вкусового анализатора. Явление последовательного вкусового контраста имеет особенно важное значение для рационального построения режима питания. Павлов указывал на то, что обыденная практика питания эмпирически пришла к учету фактора вкусового контраста. Обеду «предшествует закуска», «дразнящая вкус» сильно действующими горькими и кислыми веществами; в обеде большую роль играют вкусовые смеси с обязательным участием соли, а обед завершается сладким блюдом. Поочередное включение преобладающего в том или ином виде пищи вкусового вещества, усиливая вкусовой контраст, обеспечивает необходимый для нормального пищеварения акт еды.
Последовательный вкусовой контраст тесно связан с явлением последействия вкусовых ощущений, т. е. следовых явлений в работе вкусового анализатора.
После прекращения действия вкусового раздражителя некоторое время продолжается последействие этого раздражителя, особенно сильное и длительное для горьких и кислых веществ в малой концентрации, а для сладких и соленых не только в больших, но и средних концентрациях. Это явление аналогично положительным последовательным образам в зрении.
Бронштейн указывает на факты, которые могут быть истод-'' кованы аналогично отрицательным последовательным образам в зрении. Так, действие некоторых растворов неорганических солей порождает ощущение горького, а их последейст-ния — ощущение сладковатости. Действие сахарина, напротив, вызывает ощущение сладкого, а его последействие — горького. Характерно, что контраст в виде отрицательных последовательных ощущений имеет место во взаимоотношении горького и сладкого качеств.
Взаимодействие вкусовых ощущений ярко проявляется при кратковременной сенсибилизации вкуса в "условиях опыта. Ранее было указано, что упражнение и приучение вкусового анализатора к распознаванию вкусовых веществ, их концентраций и смесей есть основа развития вкусовых ощущений. Сенсибилизация или повышение чувствительности имеет место только при специальной тренировке вкусового аппарата. Чело- -веку необходима сравнительно кратковременная тренировка для того, чтобы он стал распознавать наличие ничтожных концентраций вкусовых веществ в растворе, который первона-.. чально ощущался безвкусным.
Исследования показали, что «сенсибилизация одного вкуса оказывала влияние на состояние других видов вкусо-> вой чувствительности. Влияние сказалось либо в ее повышении, либо в ее понижении».16 При сенсибилизации к горькому повышается чувствительность к сладкому и наоборот. При сенсибилизации к соленому нередко имеет место не повышение, а понижение чувствительности к сладкому. Надо, однако, отметить, что подобная сенсибилизация протекает лишь в условиях отдельно взятого акта вкусовых проб и представляет теоретический интерес для понимания сложных взаимодействий вкусовых ощущений. Значительно больший теоретический и практический интерес представляет сенсибилизация или повышение чувствительности под влиянием определенной практической деятельности.
Повышение чувствительности под влиянием практической деятельности и специальных знаний
В пищевкусовой промышленности, а также в торговых организациях до настоящего времени употребляется органо-лептический метод определения вкусовых качеств пищевых продуктов. Этот метод заключается в системе вкусовых проб пищевых продуктов специальными лицами, совершающими эти пробы с целью квалификации или экспертизы пищевых про-
!А. И. Б
ронштейн. Вкус и обоняние, 400
стр. 97.
дуктов (дегустаторами). Вкусовые пробы дегустаторов протекают в особых условиях: опробование и определение пищевых объектов отделены от процесса потребления, происходят при постоянных и тождественных состояниях организма.
Вкусовой анализатор дегустаторов является необходимым дополнением к технике химического анализа пищевых продуктов. Несмотря на совершенствование техники этого анализа, деятельность дегустаторов не может быть вытеснена из практики из-за важности вкусовых ощущений человека для процесса потребления.
Если в обыденной жизни каждого человека вкус лишь обслуживает процесс еды (потребления пищевых продуктов), го в практической деятельности дегустаторов вкусовые ощущения имеют особое значение. Они являются как бы средствами его трудовой деятельности, составляющей часть производства и приготовления из пищевых продуктов объектов потребления с разнообразными вкусовыми смесями. В их деятельности накапливается опыт распознавания вкусовых веществ, их смесей и примесей, имеет место постоянно воспроизводимое различение и сравнение вкусовых качеств объектов и т. д. Система упражнений длительно тренирует вкусовой анализатор, создавая условия устойчивого и растущего повышения чувствительности.
Влияние профессиональной деятельности дегустаторов на совершенствование их вкусовой чувствительности резко отличается от сдвигов вкусовой чувствительности в условиях других производственных деятельностей. Установлено, что у работников полиграфической промышленности, кожевенных заводов, анилинового производства и т. д. наблюдалось притупление вкуса, т. е. понижение вкусовой чувствительности. Обнаружено, что у многих работников кондитерской фабрики понижена чувствительность к сладкому, что связано с избытком сахара в их пищевом режиме.
Повышение вкусовой чувствительности обнаружено у многих поваров, которые выполняют некоторые функции дегустаторов, которые изучались нашими сотрудниками — Гусевым, а затем Шубиной.
По данным Гусева, вкусовая различительная чувствительность (по сравнению с массовой нормой различительных вкусов порогов) в несколько раз превышает уровень сенсибилизируемой в лаборатории вкусовой чувствительности лиц, не являющихся дегустаторами.
В связи с резким ростом вкусового различения у дегустаторов наблюдается и повышение вкусовой чувствительности. Особенно поражает точность распознавания примесей во вкусовых веществах и смесях, определения ранних фаз
26 В. Г. Ананьев
401
порчи продуктов (например, минимальная прогорклость масла), стажа выдерживаемых для улучшения вкусовых качеств продуктов (например, времени выдержки вина) и т. д.
Большую роль во вкусовых пробах дегустаторов играют обобщенные представления вкусовых качеств («мысленных образцов»), с которыми сопоставляются вкусовые ощущения. Было установлено, что самый акт вкусовой пробы включает определенную связь понятий и суждений, в силу чего квалификация вкусовой смеси представляет собой определенное и весьма сложное умозаключение. Эти мыслительные операции дегустатора легко обнаруживаются в определенном строении предложений устной речи.
Поэтому есть основание полагать, что вкусовая сенсибилизация у дегустаторов является продуктом не только профессиональной упражненности вкусового анализатора, но и влияния второй сигнальной деятельности на работу вкусового анализатора.
В слове — наименовании вкусовых веществ и их смеси не только обобщаются чувственные впечатления об этих объектах, но передаются и усваиваются теоретические знания о пищевкусовых объектах, которые имеются у дегустаторов (знания в области технологии пищевкусового производства, а также физиологии пищеварения).
Таким образом, как и во всякой другой области чувствительности, во вкусовой чувствительности проявляется взаимодействие первой и второй сигнальных систем. Во второй сигнальной системе имеет место определенная проекция обобщенных временных связей с вкусового анализатора.
Деятельность второй сигнальной системы в условиях спе-] циального труда дегустаторов способствует сенсибилизации вкусового различения перестройки вкусового анализатора на более высоком уровне.
В какой мере имеют общее значение факты вкусовой сен-, сибилизации, установленные при изучении дегустаторов? Несомненно, что они имеют общее значение для понимания прогресса человеческого вкуса как одного из условий повышения жизнеспособности людей.
ГЛАВА XIV
ОБЩЕОРГАНИЧЕСКИЕ, ИЛИ ВНУТРЕННОСТНЫЕ (ИНТЕРОЦЕПТИВНЫЕ), ОЩУЩЕНИЯ
Источники общеорганических (интероцептивных) ощущений
Общеорганическими, или интероцептивными, ощущениями называются ощущения, получаемые человеком от разнообразных состояний внутренней среды тела.
Совокупность таких ощущений, отражающих состояние внутренней среды организма, называется общим самочувствием человека (Сеченов).
Слитная нерасчлененность массы таких ощущений, связанных с деятельностью сердечно-сосудистых, дыхательных, пищеварительных и других органов, дала основание Сеченову, впервые выдвинувшему эту проблему, назвать внутренностные ощущения «валовым» чувством. Тот факт, что эти ощущения, в отличие от зрительных, слуховых и других «внешних» ощущений, осознаются человеком далеко не всегда, а лишь при определенных резких изменениях состояния организма, Сеченов охарактеризовал как особенность этих ощущений, которые он обозначил как «темные», в большинстве случаев заторможенные деятельностью анализаторов внешней среды. Ощущения голода и жажды, спазмов сосудов, резких изменений ритма дыхания и сердцебиения, полового возбуждения и т. д. представляют собой разновидности этих внутренних, или интероцептивных, ощущений.
В этих ощущениях отражается процесс материальной жизни самого организма. Именно поэтому для нормального человеческого организма, осознания человеком процесса собственной жизнедеятельности эти ощущения имеют жизненно важное значение. Источниками общеорганических ощущений являются изменения внутренней среды организма, т. е. дея-
26"
403
тельности внутренних органов и тканей в их взаимосвязи и взаимодействии с внешней средой организма.
В процессе индивидуального развития человека имеет существенное значение осознание внутренней среды тела и правильное поведение в отношении к собственному-телу. Забота о здоровье, наблюдение за состоянием своего тела, своевременная реакция на заболевание внутренних органов и т. д. возможны лишь благодаря тому, что кора головного мозга получает непрерывную информацию о колебаниях и изменениях внутренней среды.
О значении внутренностных ощущений для нормальной жизнедеятельности человека было известно с глубокой древности. Вплоть до IX в. продолжало существовать представление о том, что деятельность сердца и изменения сосудов есть источник чувствований, различных по сложности эмоциональных переживаний. С выделением печенью желчи связывали эмоцию гнева и раздражительность, с пищеварением — состояние общего удовольствия или неудовольствия т. д.
Все эти взгляды представляли собой наивные попытки отметить влияние внутренних органов на человеческую психику, но не решали проблему органических ощущений и их роли в потребностях и чувствах человека. Начало их научному изучению было положено Сеченовым, который рассматривал общее самочувствие человека как, результат рефлексов с внутренних органов.
Сеченов различал произвольные и непроизвольные рефлексы органов: 1) автоматические и непроизвольные рефлексы, большая часть которых вовсе и не ощущается (например, отделение желудочного сока или выделение печени), а некоторые из них ощущаются при значительном усилении (тошнота и рвота), 2) системные рефлексы внутренних органов, порождающие то смутное валовое чувство, которое мы зовем у здорового человека чувством общего благосостояния. На границе между этими двумя видами рефлексов с внутренних органов Сеченов ставил акты опорожнения мочевого пузыря и прямой кишки.
Как эти акты, так и многие системные рефлексы с внутренних органов становятся ощущаемыми в процессе приучения ребенка к определенным действиям. Сигнальное значение рефлексов с внутренних органов находится в связи с образованием индивидуального опыта. Сеченовым впервые также ; была высказана мысль о том, что внутренностные ощущения зависят от деятельности основных органов чувств, отражающих независимо от человека воздействие существующего внешнего мира. Все это имело важное значение для формирования материалистического понимания внутренностных ощу-
404
щений. Однако познание их природы объективными методами стало возможным благодаря открытиям Павлова в области высшей нервной деятельности, а до этого — в области физиологии таких общих деятельностей организма, как кровообращения и пищеварения.
С самого начала своей научной деятельности Павлов руководствовался идеей «нервизма», т. е. ведущей роли нервной деятельности в общей системе функций организма. Поэтому еще в более ранних физиологических исследованиях Павлов уделял пристальное внимание влияниям нервной системы на функции отдельных органов, а также механизмам связи этих органов с нервными процессами. Он высоко оценил открытие русским морфологом Догелем чувствительных нервных окончаний в сердце и сосудах именно потому, что «открытием чувствительных нервов в сердце объясняется существование сердечных рефлексов».1 Нервная регуляция кровообращения подтверждалась открытием ранее неизвестных рецепторов в сердце и в сосудах.
Классические труды И. П. Павлова в области пищеварения раскрыли многие механизмы нервных влияний на деятельность главных пищеварительных желез, а также со всей настоятельностью ставили проблему чувствительности внутренних органов. Ранее уже указывалось (см. главу XIII). что Павлов установил сходство реакции панкреатической железы и вкусового аппарата, тем самым доказав наличие-чувствительности панкреатической железы, а также других пищеварительных желез в различении химического состава пищи и физико-химических процессов внутри организма. Все это представляло важную подготовку к решающим выводам, которые были сделаны Павловым позже, в период разработки теории условных рефлексов. Главнейший из них заключается в том, что большие полушария головного мозга являются гигантским анализатором как внешней, так и внутренней среды организма.
Идея единства внешней и внутренней среды организма, а также зависимости внутренней среды организма от рефлекторных связей организма с внешней средой получила свое всестороннее развитие в трудах сотрудников Павлова, Быкова, Усиевича и др.
В трудах Быкова и его сотрудников (Черниговского, Айра-петьянца, Булыгина и многих других) установлено, что кора головного мозга условнорефлскторно регулирует деятельность внутренних органов, с одной стороны, а внутренние органы через специальные рецепторы, (интероцепторы) посылают
'Тр. О-ва русских врачей. СПб., 1897, № 7 (март), стр. 471.
405
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 902; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!
