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理过程是一件非常困难的事情,大多数消化液只是在食物进入胃肠道后才分
泌出来;而一但食物进入,又与消化液相互混合,很难区分并确定它们的成
分与作用。怎样才能采集到这些消化液并进一步破译它们消化食物的秘密
呢?聪明的巴甫洛夫想出了这样的方法。他把一些健康狗带进手术室,麻醉
消毒后,切开狗的消化器官,在切口处放入一根小管,并与周围组织缝合在
一起。小管的一端开口在消化器内,另一端开口于皮肤外。这根管子成了巴
甫洛夫了解消化生理过程的一个“窗口”,从这个“窗口”中巴甫洛夫了解
到进食不同的食物时,胰液的分泌量、分泌过程和持续时间是不同的,胰腺
中的各种酶的含量也随食物不同而变化。巴甫洛夫还发现了胆汁和胰液在消
化过程中的作用是相互关联的。胆汁可促使胰腺分泌,促进脂肪消化吸收。
在巴甫洛夫的实验室中,最为重要的动物自然莫过于狗了。巴甫洛夫训
练的狗一个个长得极为健壮,而这些狗身上,却带着巴甫洛夫安装的小管子。
巴甫洛夫无数次节省下自己的粮食来喂狗。据说,有一次高尔基访问巴甫洛
夫实验室了解这位著名科学家的需要时,巴甫洛夫迫不急待地喊道:“狗,
需要狗。”“情况已到了这种地步,我们自己跑到街上去找狗。”
在消化系统中,巴甫洛夫对胃的研究最为深入。巴甫洛夫绞尽脑汁,想
出了获得纯净胃液的“假饲”方法。他在狗的食管和胃部分别装上小管子,
狗吞食时,食物不断从食管的小管子掉出来,吃多少,掉多少,不断地吃,
不断地掉,永远吃不饱。而这种“假饲”开始不久,就会从接通胃部的小管
子滴出胃液来。将这些胃液与食物放在一起,就可看到它们的消化过程。
在此基础上,巴甫洛夫又发现胃液的分泌同样与某种神经活动有关。一
种神经 (现称为迷走神经)支配着胃液,甚至胰液、肠液、胆汁的分泌。而
迷走神经的活动,受着大脑的“宏观”控制。食物进入口腔后,味觉感到了
食物的刺激,经神经报告了大脑,大脑通过迷走神经,命令胃腺开始分泌胃
液。更有意思的是,巴甫洛夫发现,在给狗喂食前,只要让狗看到食物,也
会刺激消化腺活动。巴甫洛夫称之为“心理性分泌”。这也是巴甫洛夫创立
条件反射学说的缘起。
经过近20年坚韧不拔的努力,巴甫洛夫终于揭开了笼罩在消化秘密上的
帏幕,阐明了完整机体在正常生活条件下消化机能的内在规律。他的研究成
果,不仅使消化生理学焕然一新,亦大大促进了整个生理学的发展和进步。
1904年,巴甫洛夫因在消化生理学方面的成就而获得诺贝尔奖金,他是世界
上第一个领受诺贝尔奖金的生理学家,也是第一个领受此奖金的俄罗斯科学
家。
巴甫洛夫在实验中观察到“心理性消化腺分泌”这一有趣现象。俗称“馋
得流口水”到底是怎么一回事呢?从1903年起,巴甫洛夫开始了这种“心理
现象和大脑半球活动规律”的研究。
动物和人都具有反射活动。如婴儿生下来就会吮奶、吞咽,手指碰到烫
的东西会马上缩回,食物进口会分泌唾液,等等。这些都是人和动物的先天
本能,不需任何训练,就可一直保持下去的。巴甫洛夫将此称为“非条件反
射”。
此外,巴甫洛夫又发现了另一类情况。如只要给狗看到肉,虽然还没有
吃到嘴里,狗也会流口水。巴甫洛夫认为,这是狗在以前多次吃肉时,看到
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肉的形状,嗅到了肉的气味,然后肉进入狗嘴时,味觉器官尝到了肉味,便
引起了非条件反射性唾液分泌。视觉、嗅觉、味觉器官所受到的刺激传入中
枢,在狗的大脑皮层的不同区域,形成三个兴奋灶。久而久之,三个兴奋灶
之间的联系渐渐加强,得以巩固,发展到肉的气味形状一出现在狗面前时,
就如同肉已进入嘴中一样,引起唾液分泌的反射。这种反射,是后天形成的,
不断训练,不断强化而不断巩固下来。巴甫洛夫称之为“条件反射”,也就
是所谓“心理性分泌”的生理过程。
条件反射不会生来就有。一只出生后只吃奶而从未吃过肉的狗,看到肉
后,不但不分泌唾液,仅用鼻子嗅嗅就走开了。
条件反射也不像非条件反射那样可以永存。环境条件变化了,旧的条件
反射会消退,新的条件反射就建立起来了。狗看到肉会流口水,但是反复只
给狗看到肉而不给它吃,狗的唾液就会一天天减少,直到一滴也没有了。
巴甫洛夫用灯光、脚步声、流水声等各种信号刺激狗,甚至用棍子打狗,
用烙铁烫狗,以针刺狗,只要在喂食前使狗获得相同刺激信号,便可形成条
件反射。一旦形成条件反射,狗在挨了打、烫和刺后,也会垂涎三尺。
巴甫洛夫在研究中进一步发现,动物或人在自然界中怎样从许多刺激中
找出具有信号意义的刺激。巴甫洛夫认为,这主要依靠大脑皮层的功能。大
脑两半球皮层好像一个灵敏度极高的分析器总体,它可将刺激的强度和性质
分析得非常精细,同时也能把不同部位、不同强度以及不同时间出现的刺激,
予以很好综合,形成一个总的复合刺激,因而也就能引起各种各样极其复杂
的反射。
条件反射学说具体地、科学地阐明了动物机体如何同它的外环境建立精
确的相互关系。在自然环境中,动物可根据食物的信号 (气味、颜色、形状
等)去寻找食物,不必等待食物送上门来,掉进自己嘴里;同样,动物也会
根据危险信号而避开危险,以保存自己的生命。特定环境条件下,形成动物
体特定的条件反射,环境条件变了,动物又随环境改变形成新的条件反射,
来适应新的环境,从而使动物机体本身更适于生存下去。这就是巴甫洛夫条
件反射学说重要的生物学意义。
巴甫洛夫致力于狗的大脑的研究,写了上百万字的科学论文。1923年,
巴甫洛夫出版了《动物高级神经活动 (行为)客观研究二十年经验》,1927
年,又出版了《大脑两半球机能讲义》。这两本书总结了巴甫洛夫及其同事
二十多年来在高级神经活动方面的研究成果,是他们给科学界留下的宝贵财
富。
巴甫洛夫有着超人的工作精力。在他70高龄时,又为自己设计了新的课
题,即在研究动物条件反射二十多年的基础上,开始探索人脑活动的奥秘。
通过长期努力,巴甫洛夫提出了关于高级神经活动类型的学说和两个信号系
统的学说。巴甫洛夫发现,人的高级神经活动比动物大大地发展。其显著标
志是:引起人类条件反射的信号刺激可分为两类:一类是现实的具体的信号,
如声、光、皮肤刺激等,这是与动物共有的,称为第一信号;另一类是抽象
信号,即词 (包括听到的语言和看到的文字,这并不指它们的声音或形象,
而是指它们所包括的意义),因为这是第一信号的信号,故称为第二信号。
动物只会对第一信号产生反应,它们的大脑皮层只具有第一信号系统;人类
的大脑皮层既具有第一信号系统,又具有第二信号系统。巴甫洛夫进一步根
据两个信号系统的相互关系将人类的神经类型分为三大类:一为艺术型,以
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画家、音乐家、作家等为代表,他们的第一信号系统较占优势;二为思想型,
以数学家、语言学家、哲学家为代表,他们的第二信号系统比较占优势;三
为中间型,即两种信号系统都比较适当,没有哪一种特别发达。在每个型内
又有兴奋型、活泼型、安静型和抑制型之分。巴甫洛夫的这些理论,是有史
以来第一次对人类特有的高级神经活动所作的科学论述,它为研究人类大脑
皮层的活动开辟了新的途径。
1924年,巴甫洛夫75岁时,前苏联科学院为他新建了一个生理学研究
所,后被命名为“巴甫洛夫生理学研究所”。1929年,他80