Борис Сергеев - Как мозг учился думать
Для любых животных важно уметь избегать опасности. Этому решили научить и гидру. Ученые постарались, чтобы уроки не были трудными. Над сосудом с гидрой зажигался яркий свет, а через несколько секунд после этого на мгновение включался электрический ток, и через опущенные в воду электроды гидра получала электрический удар. Эта процедура не из приятных. В ответ на раздражение тело гидры сжимается, щупальца втягиваются, и некоторое время она, как бы притаившись, сидит неподвижно. Когда животное приходит в себя, все повторяют снова, и так много раз. В конце концов наступает такой момент, когда одна вспышка света заставляет гидру вздрагивать или сжиматься в комочек.
Создается впечатление, что гидра ведет себя достаточно разумно, разобралась в создавшейся ситуации, запомнила, что вслед за вспышкой света следует удар электрического тока, и теперь, как только зажигается свет, сжимается, чтобы как-то защититься от электричества. Внешне реакции гидры напоминают обычный условный рефлекс. Однако оказалось, что между ними лишь внешнее сходство. Впечатление, будто гидра умное существо, – обманчиво. Ученые заметили, что гидра вздрагивает и сжимается не только при действии света, но и от любого другого воздействия. Хлопнет в комнате дверь, упадет в сосуд с гидрами капля воды, и пожалуйста – испуганные гидры сжались в комочек. Значит, это не условный рефлекс, а просто животные стали более пугливыми. Такое состояние, вероятно, каждому приходилось испытывать. Когда идешь ночью по темному лесу, невольно вздрагиваешь от каждого шороха, на который днем и не обратил бы даже внимания, хотя прекрасно понимаешь, что в наших лесах ни тигры, ни пантеры не водятся. Просто от невольного страха наш мозг настолько возбужден, что любого слабенького дополнительного раздражителя достаточно, чтобы осуществилась оборонительная реакция и человек вздрогнул.
Выработанную у гидр реакцию назвали суммационным рефлексом. Пока шел опыт, животные постепенно возбуждались. Возбуждение от каждого удара электрического тока суммируется с предыдущими, пока не достигнет такой величины, что теперь любое слабое дополнительное воздействие оказывается достаточным, чтобы животное ответило оборонительной реакцией. Такая гидра похожа на переполненный водою кувшин. Стоит влить в него еще ложку жидкости – и вода польется через край. Стоит усилить возникшее у гидры возбуждение – добавить новую порцию, – и оно «выплеснулось» наружу, вызвав оборонительную реакцию животного. Вот почему любой раздражитель заставляет перевозбужденную гидру съеживаться в комочек.
Важнейшая особенность суммационного рефлекса состоит в том, что суммация возбуждения сохраняется очень недолго. Пройдет пять–десять часов, животное успокоится, возбудимость его нервной системы придет в норму, и гидра ни на свет, ни на шум уже не ответит оборонительной реакцией.
Суммационный рефлекс, безусловно, полезен. Если животное постоянно сталкивается с чем-нибудь неприятным, ему нужно быть постоянно к этому готовым. Уж лучше лишний раз испугаться зря, чем неподготовленным столкнуться с чем-нибудь опасным или вредным. Кишечнополостных животных никак не назовешь хорошими учениками, но они все же оказались способнее одноклеточных организмов. Ведь их удалось научить бояться света, сжиматься при каждой его вспышке.
Направо или налево?
Дождевой червь наверняка известен всем. Однако не спешите сказать, что вы знакомы с ним хорошо. Нелепо извивающийся на рыболовном крючке, он здесь совсем не таков, как у себя дома, в норе. Знаете ли вы, например, что это животное, не имеющее даже глаз, ничуть не уступает нам в чувствительности к свету. Взрослый червяк, благодаря светочувствительным клеткам кожи, отвечает оборонительной реакцией на такой слабый свет, который не всегда даже воспринимается человеческим глазом.
Живут дождевые черви в самостоятельно вырытых норках. Для землекопа, не имеющего ни рук, ни ног, это достаточно сложная работа. Единственное орудие труда, заменяющее червю лопату, – его голова, если решиться назвать головой передний конец тела этого животного. Приступая к земляным работам, червь его максимально вытягивает, при этом кончик становится тонким-тонким. Ощупывая им поверхность земли, наш землекоп старается найти хотя бы крохотную щелку, чтобы засунуть туда «голову». Если это удается, начинает работать ударный механизм. Внутри, под мышечным слоем, у червя находится массивная глотка. Она достаточно подвижна, может оттягиваться немного назад и смещаться вперед, двигаясь достаточно быстро. Свою подвижную глотку червь использует как молот. Быстрыми ударами изнутри он старается забить «голову» как можно глубже в землю. Затем сокращением продольной мускулатуры раздувает забитую в почву часть тела, расширяя проделанное отверстие, и вновь вколачивает голову глубже. Так, забивая и раздувая переднюю часть своего тела, червь продвигается дольше и дальше.
Если под натиском червя земля уплотнилась настолько, что не поддается его усилиям, животное меняет тактику. Он отрывает губами маленькие кусочки земли и проглатывает их. В летнюю засуху землекопу приходится смачивать почву своею слюной. Когда пищеварительный тракт полностью заполняется землей, червь пятится назад к поверхности и здесь, у входа в норку, выбрасывает ее. Характерные кучки на поверхности земли выдают присутствие в почве дождевых червей. За сутки каждый червь пропускает через свой кишечник столько земли, сколько весит сам. Если учесть, что на площади в один квадратный километр проживает от пятидесяти миллионов до двух миллиардов дождевых червей, то их работа покажется внушительной – двести–триста тонн земли в сутки! И нужно напомнить, что работа по рыхлению и перемешиванию почвенного слоя крайне полезна. Она способствует увеличению плодородия почвы.
Жизнь дождевого червя однообразна. Все светлое время дня, если, конечно, не случится большого дождя, он сидит в норке, головой к тщательно заткнутому входу. В сумерки подземный житель оживляется, выползает на поверхность, но полностью расстаться со своим домом не решается. Когда хвост в норе, можно мигом удрать от любой опасности. К тому же он не умеет запоминать дорогу домой. Оторвавшись хотя бы ненадолго от своей норы, червяк обрекает себя на необходимость к утру заняться земляными работами по сооружению нового убежища. Поэтому он цепляется задним концом тела за край норки, а передний вытягивает как можно дальше и тщательно обследует все вокруг. Наткнувшись на какой-нибудь предмет, он присасывается к нему губами и тащит в нору. Если крупный камушек, толстую палочку или слишком большой лист затащить не удается, то, недолго помучившись, червь без видимого сожаления его бросает. Зато мелкие камушки мигом оказываются в норе, и хозяин дома вдавливает их в стенку, укрепляя свое жилище.
Интересно наблюдать, как хозяин норы затаскивает туда древесный лист. Сделать это нелегко, дождевые черви слишком осторожные животные. Чтобы справиться с находкой, им нужна не только сила, необходима известная сноровка. Лист удастся затащить под землю, только если его схватить за верхушку, за острый верхний кончик. Черешком вперед тащить бесполезно, он наверняка застрянет. Червь действует методом проб и ошибок: потянет здесь, потянет там, пока не найдет такое положение, при котором сопротивление листа окажется наименьшим. Действует он не совсем вслепую. За черешок листа тянуть не будет. Но это не результат осознанного подхода к работе и не инженерная смекалка. Просто вкус черешка не привлекает червя.
Нелегко затащить в нору сосновую иголку. Они растут парами, и, если тянуть за кончик одной из них, вторая упрется в землю и работу придется начинать сначала. Здесь приходится тащить за черешок. Видимо, черешки сосновых игл не вызывают у животных особого отвращения, да к тому же сами иглы чересчур тонки, и присасываться к ним губами неудобно. Хвоя и начинающие подгнивать листья используются хозяевами подземелий в пищу, а для почвы являются прекрасным удобрением.
Нервная система дождевого червя гораздо совершеннее, чем у кишечнополостных животных. Вместо жиденькой сети нервных клеток, природа наделила ее уже хорошо оформленной центральной нервной системой: на брюшной стороне животного, вдоль всего ее тела тянутся две параллельно идущие цепочки нервных ганглиев – скоплений нервных клеточек. Две пары самых первых – наиболее крупные. Они даже получили специальные названия надглоточных и подглоточных ганглиев. Именно сюда поступает информация с переднего конца тела, когда червь обследует пространство, окружающее нору. Пользуясь преимуществами своего положения и своего размера, эти нервные узелки пытаются вмешиваться в работу всей остальной нервной цепочки, как бы беря на себя функцию, принадлежащую у высших животных головному мозгу.
