Чешский биолог В. Ружичка (1870-1934) обосновал концепцию, по которой наследственность является свойством всей живой материи, в том числе протоплазмы, из которой в процессе эволюции сформировались гены; последние в процессе жизни организма изменяются под влиянием внешних факторов.
Дальнейшие исследования показали особенности морфологического строения хромосом, их внутренней организации и поведения на всех стадиях развития. В 50-х годах XX в. были обнаружены генетические свойства хромосомы и их носителя – дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) (Дж. Уотсон, Ф. Крик), создано представление о генетическом коде.
Основным направлением морфологической науки явилось исследование структур на микроскопическом уровне. Немецкий гистолог В. Флемминг (1843-1905), сочетая прижизненные наблюдения с изучением фиксированных и окрашенных препаратов, одновременно с русским ученым П. И. Перемежко детально описал процесс непрямого деления животных клеток. Итальянский исследователь К. Гольджи (1844-1926) с помощью разработанного им метода импрегнации серебром микроскопических препаратов изучил тонкое строение нервной системы, в 1898 г. описал внутриклеточный сетчатый аппарат (аппарат Гольджи).
В первой половине XX в. был применен метод культивирования тканевых культур, проведены прижизненное изучение тканей организма в прозрачных камерах и замедленная микрокиносъемка живых тканей, что позволило изучать в динамике процессы их жизнедеятельности во времени. С помощью современных технических нововведений получена возможность анализировать движение клеток, изменения формы и структуры и другие формы проявления жизнедеятельности в их последовательности.
Выдающихся успехов достигла физиология, в которой ведущее место заняла физиология нервной системы. Здесь весьма остро проявлялись мировоззренческие конфликты и противоположные позиции, противоречивый характер мышления и общественного поведения исследователей. Например, английский физиолог Ч. Шеррингтон (1859-1952) рассматривал все физиологические явления в широком общебиологическом плане. Им был обоснован принцип реципрокной иннервации антагонистических мышц, установлено наличие их афферентной иннервации, раскрыта роль проприоцепторов в координации движений. Ч. Шеррингтон создал учение о рецептивных полях. Рассматривая организм как целостное образование, он разделял представление об интегративной деятельности нервной системы. Что касается понимания Ч. Шеррингтоном высших функций мозга, то он подобно Дюбуа-Реймону отрицал познаваемость психической деятельности, развивал идеалистические Представления в данной области. Эту позицию критиковали И. П. Павлов и его ученики.
Немецкий физиолог М. Ферворн (1863-1921) не удовлетворялся данными эксперимента («голой эмпирией»); он стремился создать общую теорию, установить тесную связь естествознания и философии. Выступая против утверждений виталистов о существовании жизненной силы, он в объяснении психической деятельности и восприятия объективного мира также стоял на позициях идеализма и утверждал: «То, что является нам как телесный мир, в действительности есть наше собственное ощущение, или представление, наша собственная психея». По М. Ферворну, вещей нет, а есть только условия, и задачей исследователей является поиск условий того или иного состояния или явления, после чего будут познаны и сами вещи.
Философские позиции М. Ферворна смыкались со взглядами Э. Маха и М. В. Авенариуса. В. И. Ленин назвал такую философию безмозглой [81], определив, что она не что иное, как «…чисто словесные построения, пустая схоластика» [82].
Стремясь осуществить свои исследования на широкой общебиологической основе, М. Ферворн в то же время шел в фарватере морфологической концепции Р. Вирхова о целлюлярной федерации и морфологической автономности клеток, считая, что общая физиология должна стать физиологией клеток. Наряду с этой тенденцией в развитии физиологии превалировали позитивные экспериментальные исследования, в том числе функций нервной системы, головного мозга. На направление и характер этих исследований оказало влияние учение И. П. Павлова о высшей нервной деятельности.
Выдающийся американский физиолог У. Б. Кеннон (1871-1945) был личным другом И. П. Павлова, посетил его в 1935 г. во время XV Международного конгресса физиологов в СССР, активно участвовал в укреплении культурных связей США и СССР. У. Б. Кеннон создал современное учение о функциях вегетативной нервной системы. Он установил, что единая симпатическая система поддерживает устойчивое состояние организма (гомеостаз), обосновал физиологический механизм эмоциональных состояний как рефлекторное возбуждение чревных нервов, во время которого происходит усиленное выделение надпочечниками адреналина в кровь. Однако при рассмотрении отдельных сторон нервной деятельности он допускает схематичность и биологизацию отдельных факторов.
Румынский физиолог и терапевт Д. Даниелополу (1884-1955) также разделял идеи И. П. Павлова. Под влиянием их он изучал проблему тканевых интерорецепторов и роль коры головного мозга в регуляции функции организма.
Американский физиолог У. Гентт (р. в 1892 г.) с 1925 по 1929 г. работал в Институте экспериментальной медицины (Ленинград) в лаборатории, руководимой И. П. Павловым. В 1930 г. он организовал в Балтиморе лабораторию им. И. П. Павлова, в которой продолжил исследование механизма условных рефлексов. У. Гентт активно пропагандировал в США работы школы И. П. Павлова и создал Павловское общество, сыгравшее важную роль в утверждении идей советского ученого.
При изучении физиологических функций центральной нервной системы был использован ряд новых приборов, разработаны более совершенные методы исследования. Электрофизиологическому изучению механизмов рефлекторной деятельности центральной нервной системы и природы возбуждения и торможения посвящены исследования австралийского неврофизиолога Дж. Экклса (р. в 1903 г.). Он ввел в эксперимент отведение электрических реакций отдельных нервных клеток мозга при помощи внутриклеточных микроэлектродов (1951), с помощью которых было изучено течение одиночных процессов возбуждения и торможения, установлены механизмы их взаимодействия, выяснены ионные механизмы синаптического возбуждения и торможения нервных клеток. Английский физиолог У. Уолтер (1910) с 1935 г. исследовал электрическую активность мозга в норме и патологии, одним из первых применил кибернетическую методику в исследовании нервной системы. В работе «Живой мозг» (1953) он описал созданные им искусственные модели нерва и механизмов мозга.
В 40-х годах XX в. внимание исследователей привлекли подкорковые структуры головного мозга. Американский физиолог и анатом X. Мегун (р. в 1907 г.) и итальянский физиолог Дж. Моруцци (р. в 1908 г.) создали учение о ретикулярной формации ствола головного мозга, объяснили ее физиологические механизмы и значение (1949). X. Мегун выяснил влияние ретикулярной формации ствола на функциональное состояние головного мозга, на формирование поведенческих актов организма и значение ее для условнорефлекторной деятельности.
Наряду с изучением физиологии нервной деятельности были продолжены исследования в области физиологии дыхания, крови и кровообращения, пищеварения, мышечной деятельности, органов внутренней секреции и др.
Английский физиолог Дж. Баркрофт (1872-1947) разработал учение о дыхательной функции крови. Им предложена методика определения газов крови, изучена проблема переноса кислорода кровью. На основе данных высокогорных экспедиций Дж. Баркрофт продолжил развитие начатой И. М. Сеченовым высотной физиологии. В условиях хронического эксперимента им показана роль селезенки как кровяного органа, изучены механизмы регуляции и выяснено значение депо крови в норме и патологии.
Английский физиолог Дж. Холдейн (1860-1936) создал учение о дыхании человека в норме и патологии и гуморальную теорию регуляции дыхания. В 1905 г. на основе разработанного им способа получения альвеолярного воздуха и с помощью газоаналитического аппарата он определил состав альвеолярного воздуха у человека и разработал теорию о решающей роли парциального давления углекислоты в регуляции дыхания, что также подтверждало идеи, высказанные ранее И. М. Сеченовым по данному вопросу.
