Чи можуть навчатися внутрішні органи?

Коли Ніл Міллер уважно розглядав своє відображення в дзеркалі ванної кімнати свого заміського будинку в Гилдфорде, штат Коннектикут, він бачив кремезного, енергійного чоловіка, лисого, не рахуючи білої бахроми волосся за вухами, з твердим підборіддям, широким носом і глибоко посадженими зеленими очима. Однак його погляд був зосереджений на вухах, оскільки він намагався навчитися ворушити своїм правим вухом, не рухаючи при цьому лівим вухом. Він вважав, що будь-яке навчання вимагає відповідного використання винагороди або підкріплення. Тому він уважно стежив за найменшим ознакою, який би говорив про те, що він почав робити успіхи в освоєнні мистецтва ворушіння вухом, з тим, щоб він міг винагородити самий незначний успіх схвальної тирадою.

Він випробував різні методики, він також намагався уявляти, що ліва сторона його особи замерзла або оніміла, щоб ліве вухо не могло пошевеліться- всі ці спроби не мали успіху. Нарешті він виявив, що найкраща стратегія - це стояти перед дзеркалом і намагатися крок за кроком освоїти цей трюк. Ось як він пояснював свій метод Джеральда Джонас з "Нью-Іоркер": "Я почав з того, що спробував домогтися мікроскопічних рухів правим вухом. Потім я спробував посилювати ці рухи поступово кожен день. Якщо моє ліве вухо починало теж ворушитися, я знову повертався до початку, поки не переконувався, що ворушиться тільки моє праве вухо. Потім я знову починав посилювати руху, крок за кроком. Нарешті ... "У цей момент Міллер зробив паузу і, схоже, спробував глибоко зосередитися. Його праве вухо почало тремтіти, в той час як ліве вухо залишалося нерухомим. Через мить він розслабився і широко посміхнувся, показуючи цим, що успіх і є нагорода.

Ця історія ілюструє те, як люди можуть навчитися робити дивні і незвичайні речі, якщо отримують відповідну винагороду і якщо отримують безпосередню інформацію (або зворотний зв`язок) про успіх чи неуспіх своїх зусиль. А чи не можна довільно знижувати або збільшувати частоту серцебиття, якщо влаштувати так, що буде постійна інформація про частоту серцевих скорочень? Міллер вважав, що це повинно бути можливим, і вважав, що цього можна досягти двома різними способами - безпосередньо за допомогою вісцерального навчання і непрямим чином за допомогою вольового контролю над довільними діями, такими, як виконання фізичної вправи або дихання (наприклад, якщо ви будете протягом тривалого часу глибоко і повільно дихати, ваші серцебиття будуть сповільнюватися).

Міллер розглядав зміна ритму серцебиття шляхом вольового контролю як "шахрайство" і вказував на те, що значна демонстрація справжнього навчання внутрішніх органів вимагала усунення можливості впливу довільних реакцій. Запропонований ним метод полягав у використанні ін`єкції отрути кураре, що викликає практично повний параліч скелетних м`язів, в тому числі і тих, які беруть участь в процесі дихання, але не позначається на функціонуванні внутрішніх органів.

Спочатку кураре добувався американськими індіанцями з певних рослин і використовувався ними з метою полювання - вони змочували їм дротики (отрута приводив до смерті від дихальної недостатності протягом декількох хвилин після потрапляння в організм). Пізніше кураре стали використовувати як знеболюючий засіб під час хірургічних операцій. Оскільки оперовані залишалися абсолютно нерухомими, вважали, що вони нічого не відчувають під час операції. Їх крики після того, як дія кураре закінчувалося, у свій час приписували галюцинацій. Потім було виявлено, що вони відчували болісну агонію з кожним надрізом скальпеля.

Основна передумова Міллера і його колег з Нью-Йоркського університету Рокфеллера полягала в тому, що якби вдалося домогтися змін вісцеральних реакцій тварин, паралізованих кураре, за допомогою винагороди або підкріплення, це було б переконливою демонстрацією того, що внутрішні органи здатні вчитися. Оскільки існує очевидна небезпека використання такого потужного препарату, як кураре, на людях і оскільки, ймовірно, важко було знайти людей, готових піти на тимчасовий параліч, Міллер вирішив використовувати в більшості своїх експериментів щурів. Так як паралізовані отрутою пацюки не можуть дихати самостійно, необхідно було підтримувати їх дихання штучним чином.

Міллер вирішив, що головна причина, чому внутрішні органи в звичайних умовах не виявляють великий здатності до навчання, в тому, що в своєму повсякденному житті ми, як правило, не підозрюємо про їх діяльність. Для того щоб полегшити навчання змін ритму серцевих скорочень у щурів, Міллер створив складну систему забезпечення щурів інформацією про частоту їх серцевих скорочень. Спочатку кожної щура робили операцію і імплантували під шкіру електроди таким чином, щоб їх можна було б приєднати до електрокардіограф - апарату, що фіксує частоту серцебиття. Апарат налаштували так, щоб за незначним спонтанним посиленням частоти серцевих скорочень (зазвичай 2-відсоткове збільшення) слід було винагороду. З кожним разом щура доводилося все більше посилювати частоту серцебиття, щоб отримати винагороду.

Як же може отримувати винагороду повністю паралізована щур? Міллер вирішив цю складну проблему за допомогою короткого стимулювання тієї частини мозку щура, яка виступає в ролі свого роду центру винагороди. Він виявив, що, винагороджуючи шляхом стимуляції мозку все більше посилення частоти серцебиття, він міг збільшувати частоту серцевих скорочень паралізованою щури до 80 ударів в хвилину всього за півтори години навчання! Таким чином, експеримент показував, що внутрішні органи можуть навчатися за допомогою методу винагороди, незважаючи на широко поширене в той час переконання, що таке неможливо.

Чи могли щури навчитися змінювати функціонування і інших внутрішніх органів? Міллер виявив, що паралізовані щури здатні були навчитися посилювати чи послаблювати перистальтику кишечника, змінювати обсяг крові в стінці шлунка і навіть управляти швидкістю утворення сечі!

Міллер все ще не рахував, що йому вдалося продемонструвати, що висцеральное навчання точно таке ж, що і навчання довільних реакцій, як, наприклад, навчання натискання на важіль для отримання їжі. Наприклад, при звичайному навчанні навички зберігаються досить довгий час. Щоб довести, що при вісцеральному навчанні навички також зберігаються, Міллер протестував щурів, які за три місяці до цього провели півтори години, навчаючись посилювати або зменшувати частоту серцебиття, і виявив, що вони дійсно пам`ятали, як управляти частотою серцебиття.

Нарешті, Міллер наполягав, що при звичайному навчанні будь-якій фізичній навику спостерігається поступове вдосконалення досвіду та досягнення більшої точності в його використанні. Чи спостерігається те ж саме при вісцеральному навчанні? Очевидно, так, оскільки паралізовані щури були здатні проганяти більший обсяг крові через одне вухо, ніж через інше, якщо вони отримували винагороду при цьому!

Для чого ж тоді природа наділила нас такий здатністю до вісцеральному навчання, якщо вона так мало використовується, що більшість людей навіть вважає, що ми не володіємо нею? Як вказав сам Міллер, було б дивно, якби еволюція створила механізм, який "не має іншої функції, крім тієї, щоб служити темою для публікацій моїх студентів".

Відповідь на це питання може бути пов`язаний з тим фактом, що наша внутрішнє середовище в більшості своїх проявів потребує постійної підтримки рівноваги: це відомо як "гомеостаз". Зазвичай для підтримки внутрішньої рівноваги досить вроджених систем контролю, однак висцеральное навчання може бути присутнім як додатковий механізм на випадок, якщо виникає серйозна загроза внутрішньому середовищі.

Іронічним приміткою до роботи Міллера є те, що ще в 30-х роках він і його вчитель Кларк Халл наполегливо пропагували ідею про те, що всі форми навчання незалежно від того, чи є вони вільними чи мимовільними за своїм характером, залежать від винагороди або підкріплення . Заднім числом Міллер висловив здивування, що ніхто з колег Халла серйозно не досліджував висцеральное навчання всі ці роки: "На тлі того, що так багато людей наполягали на неможливості цього, навіть найменший позитивний результат став би нищівним ударом по теорії ... Ймовірно, я ухилявся від можливості такого експериментального застосування теорії Халла тому, що вважав, що вона може бути відкинута ... і неусвідомлено я намагався уникнути такого результату ". Але, може бути, найбільша іронія полягає в тому, що, не дивлячись на свою репутацію сумлінного експериментатора, результати його експериментів виявилося важко відтворити. Інші дослідники добилися в цьому деякого успіху, а сам Міллер, у співпраці з Баррі Дворкіним, не зміг їх повторити.

Хоч би яка була кінцева цінність виконаної Міллером роботи, величезний вплив його досліджень не викликає ніякого сумніву. Зокрема, без новаторською роботи Міллера, можливо, не отримало б ніякого розвитку вивчення біологічного зворотного зв`язку як медичного засобу лікування різних розладів.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!