Борис Сергеев - Парадоксы мозга
Первыми после аплизий в лабораториях нейрофизиологов получили прописку раки. С легкой руки И.А. Крылова сложилось мнение, что они ретрограды и якобы ходят только задом наперед, так сказать, постоянно пятясь назад. Это неверно. Конечно раки, как и другие существа, наделенные ногами, умеют это делать, но пользуются такой возможностью не чаще, чем мы с вами, а вот плавают действительно хвостом вперед.
Если рака потревожить, напугать чем-нибудь, он делает взмах хвостом, загребая воду под себя, и стремительно уплывает задом наперед. Оборонительная реакция возникает благодаря тому, что информацию о прикосновении чувствительные клетки хвоста направляют двум гигантским промежуточным клеткам, а отсюда она передается гигантским мотонейронам, которые дают команду мышцам. Однако после 5–10 прикосновений рак привыкнет к раздражению и уплывать больше не будет. Привыкание, как и у аплизии, развивается за счет того, что синапсы между нервными волокнами чувствительной клетки и промежуточными нейронами прекращают работу, перестают передавать информацию о прикосновении к хвосту.
У таракана на заднем конце брюшка находится пара придатков – церки. Если обдуть их струей воздуха, насекомое пустится наутек. Команду о необходимости спасаться бегством дают чувствительные нервные клетки, расположенных в церках. У таракана нетрудно выработать привыкание к струе воздуха, и он перестанет ее бояться. Оказалось, что и в этом случае прекращают работу синапсы нервных окончаний чувствительных клеток.
Наконец, попробовали выяснить, как развивается у кошки привычка не отдергивать лапу в ответ на раздражение кожи. Нервная система кошки чрезвычайно сложна, и проследить весь путь осуществления рефлекса пока не удалось, впрочем, так же, как рефлекса убегания у раков и тараканов, но и здесь исследователи убедились, что информация от чувствительных клеток кожи перестает доставляться мотонейронам. Все так же, как у аплизий. Между прочим, человек и кошка относятся к одному классу млекопитающих. Поэтому можно быть уверенным, что привыкание и у нас осуществляется по образцу аплизий, позаимствованному у них кошками и другими животными.
Аплизии позволили осуществить глубокую разведку и вырвать у мозга одну из его важнейших и строго охраняемых тайн. На этом их карьера не кончилась. Была сделана попытка расшифровать технологию еще одного вида обучения, образования другой психической реакции, так называемой сенситизации.
В отличие от привыкания, когда животное перестает замечать раздражитель и реагировать на него, в результате сенситизации чувствительность по отношению к раздражителю обостряется и реакция усиливается.
В качестве модели сенситизации был взят все тот же оборонительный рефлекс аплизии – втягивание сифона и жабры в мантийную полость. Если голову моллюска несколько раз ущипнуть, то оборонительные реакции заметно усилятся. Это состояние может сохраняться от нескольких часов до нескольких дней.
Механизм сенситизации также оказался весьма простым. Чувствительные нейроны головы, воспринимающие болевое ощущение, рассылают об этом информацию во все районы нервной системы моллюска, в том числе возбуждающим вставочным нейронам, и теперь отростки этих вспомогательных нервных клеток сами начинают подстегивать чувствительные клетки, усиливая их реакцию. Отростки возбуждающего вставочного нейрона образуют синапсы на окончаниях отростков чувствительных клеток вблизи того места, где последние сами образуют синапс с мотонейронами или промежуточными возбуждающими клетками. Импульсы вставочного нейрона увеличивают выход медиатора в синапсе нервного окончания чувствительной клетки и усиливают рефлекс втягивания жабры.
Успехи нейрофизиологии повергли в глубокое изумление зоопсихологов. Их удивляет не само по себе изменение в поведении животного, а способность отдельного нейрона путем обучения стойко менять характер своей деятельности. Сами нейробиологи оказались подготовленными к полученным результатам, но и на них производит впечатление, что всего три-четыре урока способны коренным образом изменить характер работы нейрона и он в течение многих часов, дней или даже нескольких недель продолжает придерживаться этого модуса.
Раскрытие технологии двух типов элементарных реакций является важным этапом в расшифровке тайн мозга. Атака на мозг продолжает набирать темпы. На очереди расшифровка нейронного механизма условного рефлекса. Есть основания предполагать, что у аплизий могут образовываться и условные рефлексы. Затем придется сравнить технологию сенситизации и условного рефлекса моллюсков с механизмом осуществления этих реакций у других животных.
Расшифровка нейронных механизмов первых психических реакций – величайшее достижение научной мысли. Всего за один век изучения мозга наука сумела не только выяснить общие принципы работы, условнорефлекторный характер деятельности, но и приступила к выяснению нейронного механизма реакций мозга. За эти достижения научной мысли мы должны быть благодарны нашему верному другу – собаке и морскому моллюску – аплизии.
Путь наверх
Лукавые инфузории
XVII века голландский торговец мануфактурой Антони Левенгук увлекся шлифованием оптических стекол и достиг в этом деле поразительных по тем временам успехов. Собственноручно изготовленные им линзы увеличивали в 150–300 раз. В 1674 году ему впервые пришло в голову взглянуть на каплю воды, взятую из старого, заросшего тиной озера. То, что он там увидел, его глубоко потрясло. В капле оказался целый мир живых существ, ведущих активную, если не сказать бурную, жизнь.
Анималькулы – так назвал Левенгук обнаруженную им мелюзгу – изменили всю его жизнь. Теперь каждую свободную минуту он бежал в свою домашнюю лабораторию и часами просиживал, склонившись над линзой. Левенгук впервые увидел и зарисовал клетку растений, красные кровяные тельца, сперматозоидов, обнаружил бактерий и простейших. Более двухсот объектов описал он в своем главном труде «Раскрытые тайны природы».
Открытия Левенгука получили широкую известность. Спрос на линзы сразу возрос. Их покупали не только ученые. Великосветские дамы и кавалеры часами наслаждались картинами из жизни одноклеточных существ. А посмотреть было на что. В капле воды ежеминутно возникали драмы. Одни крохотные создания гибли, поедаемые другими, а те в свою очередь попадали на обед более сильному хищнику. Взамен им тут же, прямо на глазах, возникали новые существа, чтобы через минуту погибнуть или стать причиной гибели более слабых созданий. Рассказы об образе жизни, о коварстве, сообразительности или глупости анималькул стали модными в светских салонах. Ученые тоже поддались всеобщему увлечению, а некоторые заодно и всеобщим заблуждениям.
В конце XIX века отмечается резкое повышение интереса к психическим явлениям, к психике животных, в том числе и примитивных. Спускаясь все ниже и ниже по эволюционной лестнице, ученые на всех ее этапах, вплоть до самых низших, постоянно сталкивались с несомненной целесообразностью поведения живых организмов, что чаще всего ошибочно воспринималось ими как свидетельство разумности изучаемых животных.
Мода на психологию привела к тому, что за исследования брались малоподготовленные люди. К изучению психики животных подключались психологи, совершенно незнакомые с зоологией, и зоологи – очень далекие от психологии. Неудивительно, что они частенько совершали грубые ошибки. Нужно признать, что биология не была готова расширить границы своих изысканий в эту сторону. Чтобы не быть голословным, сошлюсь на свидетельство профессора Санкт-Петербургского университета А. Фомицина. В предисловии к своей обширной монографии, изданной журналом «Мир божий», он пишет: «Естествознание переживает в настоящую минуту серьезный кризис, кризис, вызванный включением в круг его расследований еще новой категории явлений, именно явлений психических». А дальше на протяжении трехсот страниц, потрясенный сложностью и внешней осмысленностью деятельности примитивных существ, он приписывает простейшим организмам и растениям наличие психики и «сознательной деятельности».
А. Фомицин – ничтожно малая величина в развитии науки о поведении, но он ярко отображает существовавшие в то время представления. Всеобщее увлечение психологией и уровень ее развития удачно высмеял Иммерман, «обработавший» воспоминания барона Мюнхгаузена. В книге, вышедшей у нас в 1838 году, барон заявил: «Я нашел, что инфузории, быт которых, между прочим, занимает меня в последнее время, представляют собой, в сущности, недоразвившихся карпов и обладают памятью».
Начало XX века ознаменовалось величайшим достижением И.П. Павлова в изучении высших функций мозга, в создании условнорефлекторной теории его работы. Эти исследования дали толчок к объективному изучению примитивных существ. Конечно, не разум и не сознательную деятельность искали у них физиологи, а память и условные рефлексы. В сравнении с сознанием, которое в прошлом порой обнаруживали у инфузорий кое-какие горе-ученые, это не так уж и много. Однако попробуем взглянуть с другой стороны. Одноклеточное существо – это всего лишь клеточное ядро, оболочка и совсем немного протоплазмы. Какие же структуры могут взять на себя функцию выработки условного рефлекса и где находится хранилище памяти?
