О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Низшие двигательные центры — это источник импульсов, идущих непосредственно к эффекторам.- Если их удалить хирургическим путем, осьминог превратится в неподвижную массу без определенной позы.
Электростимуляция отдельных низших двигательных центров производит эффекты некоординированного типа. Раздражение одного из них, например, может вызвать расширение всех хрома-тофоров мантии, другого — несогласованные движения щупалец.
Подобная стимуляция вызывает такие “неосмысленные” эффекты потому, что она и на нейроны воздействует неупорядоченным образом. Но при их естественной активации низшие двигательные центры, даже отделенные от других частей мозга, производят согласованные воздействия.
После удаления высших двигательных центров осьминог, управляемый теперь только низшими центрами, продолжает сохранять определенную позу, может ходить и плавать, но не способен атаковать или находить пищу. Очевидно, высшие двигательные центры выполняют координационную функцию: они инструктируют низшие центры таким образом, что те обеспечивают не просто “плавание” или “ходьбу”, а сложные движения, связанные с атакой или бегством. Коротко говоря, низшие двигательные центры отдают приказ “что-то делать”, например “ходить”, в то время как высшие поручают низшим “сделать что-то определенным образом”, например “напасть на краба”.
Однако значительная часть мозга как у человека, так и у осьминога состоит не из двигательных центров, а из “молчащих зон”, называемых так потому, что электростимуляция не дает здесь очевидных результатов. Эти зоны состоят из очень мелких нейронов, переплетенных наподобие войлока. Они связаны с научением, памятью и классификацией раздражителей, включая их подразделение на приятные и болезненные.
Как работает мозг
Анализ мозговых функций у осьминога основан главным образом на сочетании двух методов: поведенческого и хирургического. У осьминога довольно мало различных форм поведения, и 90% всех нейронов его мозга участвует всего лишь в двух реакциях — атаке и отступлении.
Осьминогу можно показать краба и одновременно карточку с изображением треугольника, квадрата или иной фигуры. Треугольник, допустим, означает, что краб безопасен, а квадрат — что прикосновение к нему грозит легким электрическим ударом. Осьминог быстро это усваивает и избегает нападать на краба, если видит квадрат. Таким способом можно установить, что способен различать осьминог, что он может выучить, надолго ли запоминает и т. п.
Подобный способ исследования позволяет нам узнать еще больше в сочетании с хирургическим методом. Поскольку мозг осьминога четко подразделен на доли, их довольно легко удалять у на-
ходящегося под наркозом животного, которое обычно хорошо переносит эту операцию. После этого можно понаблюдать, какое влияние она окажет на результаты предшествующего или последующего обучения. Таким образом можно локализовать и изучить различные функции и их взаимосвязи в мозгу осьминога.
Контроль над реакцией нападения
Движущийся объект, такой как краб, запускает реакцию нападения. Можно подумать, что это попросту рефлекс: вид краба вызывает автоматическую реакцию — “атаку”. На самом деле это не совсем так. При неосторожном нападении без учета обстоятельств осьминог подвергает себя серьезному риску. С другой стороны, откладывая атаку из-за незначительных помех, он рискует остаться голодным. Поэтому нервные сети организованы таким образом, что реакция зависит не от одного, а от нескольких факторов. Нервная сеть, контролирующая атаку, выглядит в упрощенном виде следующим образом:
Поступающие от глаз импульсы распознаются в зрительной доле как означающие, скажем, краба. Тогда зрительные доли подают сигнал к атаке; импульсы из зрительных долей поступают в двигательные центры, которые в свою очередь дают подробные инструкции мышцам, ответственным за выполнение атаки. Пока все это напоминает дверной звонок. Однако существует также четыре мозговых центра (или доли), связанных со зрительной долей; они видоизменяют и контролируют реакцию нападения. Если перерезать связи между этими центрами и зрительной долей, реакция еще может осуществиться, но в иной форме: осьминог весьма лениво протянет щупальце и схватит краба, если тот находится неподалеку, но не станет активно преследовать его. Поведение осьминога выглядит как слабо мотивированное. Неврологическая основа “низкой мотивации” состоит в том, что число импульсов, исходящих от зрительной доли, невелико, и это приводит к незавершенной реакции.
Для осуществления полной реакции атаки четыре доли, расположенные над зрительной долей, должны увеличить число им-
Доля 1-------> Доля 2 -------> Доля 3--------> Доля 4
Зрительная доля
----
Атака
пульсов. Это достигается через петлю обратной связи: сигналы из зрительной доли, запускающие атаку, последовательно проходят через четыре другие доли и возвращаются в зрительную. Проходя через эти доли, сигналы усиливаются, но степень усиления зависит от того, какие еще сигналы поступают в те же доли. Скажем, доля 2 получает сигналы, означающие боль. Некоторые из них передаются доле 4 (вертикальной доле). При накоплении достаточного количества таких сигналов доли 2 и 4 тормозят прохождение сигналов назад к двигательным центрам зрительной доли. Таким образом, болевые раздражители подавляют реакцию нападения, что выражается в нерешительности, осторожности или полном ее торможении. Вся система находится в состоянии неустойчивого равновесия, когда небольшие изменения в силе различных сигналов могут приводить к атаке или отступлению, так что обе эти реакции — уже не простые рефлексы.
