Борис Сергеев - От амёбы до гориллы, или Как мозг учился думать

• Название: От амёбы до гориллы, или Как мозг учился думать
• Автор: Борис Сергеев
• Издательство: Детская литература
• Жанр: Биология
• Год: 1988
• ISBN: 5-08-000081-3

Изучение человеческого мозга — одной из глубочайших загадок природы — путь к научному познанию человека. Пытаясь проникнуть в тайны «второй Вселенной», как называют мозг, ученые исследуют психические функции животных от простейших организмов до приматов — ближайших «родственников» людей. В книге рассказывается о работе русских и советских биологов и зоопсихологов в этой области.

---

Некоторые виды муравьев занимаются скотоводством. Они обзаводятся стадами крохотных коровок — тлей, пасут их, охраняют от врагов, строят им хлевики, осенью укрывают от холода, а летом доят. В теплую устойчивую погоду коровки выделяют падь — сладенькую водичку, которая очень нравится муравьям. Когда удойность коровок сильно возрастает, муравьи-фуражиры не успевают собирать и уносить домой всю выдоенную падь. В этот период им совершенно необходима помощь. Опытные фуражиры вербуют молодежь и обучают ее своей профессии. Работа учителя тяжела в прямом значении этого слова, так как процесс обучения протекает весьма своеобразно. Муравьи не владеют речью. Наставник не может объяснить своему подопечному, что от него требуется. Он просто взваливает ученика себе на плечи и тащит его в колонию тлей. Там ученик познакомится с муравьиными «коровками», напьется до отвала вкусной пади и, наполнив зобик, вместе с товарищами побежит домой. На обратном пути ученику нужно хорошенько запомнить дорогу. Теперь он может самостоятельно вернуться на пастбище тлей и приступить к выполнению повседневных обязанностей фуражира. Одного урока бывает вполне достаточно. А если ученик не обнаружил больших способностей, его принесут в колонию тлей и второй, и третий раз. С глупыми муравьями приходится повозиться. Овладение навыками фуражира-дояра происходит благодаря выработке у молодого муравья условных рефлексов. Нервная система общественных насекомых по своему устройству напоминает нервную систему дождевых червей. Только у муравьев и пчел надглоточный ганглий, куда стекается информация от органов чувств — глаз, органов обоняния, осязания, вкуса, — устроен гораздо сложнее. Вот почему у них отличная память и легко образуются различные навыки. Насекомые не умеют делать записи, чертить планы, изготовлять карту местности. Все накопленные знания им приходится держать в голове. Хорошо заучив дорогу в колонию тлей, молодой фуражир запомнит ее на всю жизнь, и даже длинная холодная зима не вытравит из его памяти этих воспоминаний. За зиму окружающая местность может сильно измениться, но фуражиры все равно найдут колонию и восстановят к ней дорогу. Поражает память муравьев. Они строят свои дома так основательно, что их потомки живут здесь десятилетия, иногда сто — двести лет. Сохраняется не только сам муравейник, но его подземные галереи и разветвленные наземные дороги. Чтобы содержать в порядке такое большое хозяйство, надо помнить все подземные переходы, все перекрестки наземных дорог. Живя большой семьей, совместно воспитывая детей, совместно выполняя общественные работы, они имеют возможность учиться друг у друга и воспитывать подрастающее поколение. Семья лесных муравьев, живущая в большом и ухоженном доме, на самом деле не является единым коллективом, как могло бы показаться случайному наблюдателю. Обычно в гнезде от двух до двенадцати колонн — самостоятельных групп муравьев. Они имеют в подземных этажах собственные помещения, где выращивают свою смену, а снаружи — свою охраняемую территорию с сетью кормовых дорог и тропинок, с собственными стадами тлей. У рыжих лесных муравьев каждый фуражир, вступая в должность, прикрепляется к одной из периферийных охраняемых территорий. Это его рабочее место. Продвижение по службе состоит в том, что фуражир переходит на участки, все ближе и ближе расположенные от муравейника, и, наконец, получает пост наблюдателя на куполе своего дома. Теперь его задача — бдительно охранять муравейник, а если нападет враг, мобилизовать его обитателей на защиту родного очага. За годы своей службы такой муравей должен хорошо изучить общественное хозяйство, познакомиться с охраняемой территорией, с отдельными охотничьими участками и находящимися там колониями тлей, с сетью муравьиных дорог и тропинок. Эти сведения он будет крепко хранить в своей памяти. Если фуражиры все до одного вдруг погибнут, а в наши дни такие случаи иногда происходят во время обработки леса ядохимикатами, катастрофы не произойдёт. Часть нянек и строительных рабочих переквалифицируется в фуражиров, а наблюдатели спустятся с купола и покажут новым, еще неопытным снабженцам кормовые участки, дороги и тропинки, колонии тлей. Гораздо труднее придется муравьиной семье, если вместе с фуражирами погибнут и наблюдатели. Новой смене фуражиров придется заново осваивать территорию, при этом неизбежно часть участков, часть дорог и тропинок, многие колонии тлей будут безвозвратно потеряны. Муравьи живут долго. За это время живые справочники накапливают массу полезной информации. Эти знания приносят муравьиной семье огромную пользу. Поздней осенью муравьиные дороги укрывает толстый слой опавшей листвы и хвои. Под толщей мусора трудно заметить дорожное полотно. Кажется, что дорога безвозвратно погибла, но к следующему лету ее полностью восстановят. Ученых всегда удивляло чрезвычайное постоянство кормовых дорог, неукоснительно возобновляемых весной на протяжении многих лет. Это одна из заслуг живых справочников. Часть накопленных знаний они успевают передать своим более молодым товарищам. Благодаря умудренным знаниями воспитателям, обучение молодого поколения значительно упрощается, а полученные ими знания оказываются куда более полными, навыки более ценными, чем они могли бы их приобрести самостоятельно, не перенимая друг у друга.

Экзаменуются рыбы

В Черном море, как, вероятно, и в других теплых морях, существует удивительный способ любительского лова рыбы «на самодур». Рыбака, привыкшего к осторожным и капризным пресноводным рыбам, прямо оторопь берет, когда он впервые попадает на морскую рыбалку. Снасть, иными словами, сам «самодур» представляет собою длинную леску, к одному концу которой на коротких поводках прикреплено четыре-пять крючков. Больше ничего не требуется — ни удилища, ни наживки. Рыбак выезжает на глубокое место, опускает крючки в воду, а другой конец лески наматывает себе на палец. Сидит в лодке и время от времени подергивает леску, пока не почувствует, что она потяжелела. Тогда тащит. И что же вы думаете, вытаскивает рыбку, да иногда не одну, а сразу две-три. Правда, рыба в рот пустых крючков, как правило, не берет, а зацепляется за них брюхом, жабрами, даже хвостом. И все равно кажется, что нужно быть совсем глупым, чтобы попасться на такую откровенно опасную снасть, да еще не сулящую никаких благ. Может быть, действительно, рыбы очень глупые существа. Попробуем разобраться. Главный критерий ума — способность учиться. Рыбы — прилежные ученики. У них легко вырабатываются различные навыки. В этом каждый сам может убедиться. У себя дома многие держат тропических рыбок. За два-три дня легко удается научить обитателей аквариума подплывать к стеклу, если сначала слегка стучать по нему пальцем, а затем бросать туда немного вкусного корма. После пятнадцати — двадцати подобных процедур рыбешки, услышав призыв, будут бросать все свои рыбьи дела и спешить в условленное место, надеясь получить за прилежание порцию червячков. Навыки, приобретаемые пчелами, муравьями и рыбами, не похожи на те, которые вырабатываются у совсем примитивных животных. По своей сложности, по длительности сохранения они резко отличаются от реакций привыкания и от суммационных рефлексов. Высокое совершенство нервной системы этих животных позволило им вырабатывать приспособительные реакции нового типа. Их называют условными рефлексами. Именно этот тип рефлексов открыл и изучал И. П. Павлов на собаках. Название дано не случайно. Образование, сохранение или устранение этих рефлексов происходит лишь при соблюдении специальных условий. Для возникновения условных рефлексов необходимо, чтобы действие двух определенных раздражителей несколько раз совпало во времени. Один из них — необходимо, чтобы он действовал первым, — не должен представлять для животного никакого особого значения, ни пугать его, ни вызывать у него пищевую реакцию. В остальном абсолютно безразлично, что это будет за раздражитель. Им может оказаться какой-нибудь звук, вид любого предмета или другой зрительный раздражитель, любой запах, тепло или холод, прикосновение к коже и так далее. Второй раздражитель, напротив, должен вызывать какую-то врожденную реакцию, какой-то безусловный рефлекс. Это может быть пищевая или оборонительная реакции. После нескольких сочетаний таких раздражителей первый из них, ранее для животного совершенно безразличный раздражитель, начинает вызывать ту же реакцию, что и безусловный. Именно таким способом я выработал у обитателей своего аквариума пищевой условный рефлекс. Первый раздражитель, постукивание по стеклу, был сначала абсолютно безразличен для рыб. Но после того как он пятнадцать — двадцать раз совпал с действием пищевого раздражителя — обычного рыбьего корма, — постукивание приобрело способность вызывать пищевую реакцию, заставляя рыб спешить к месту кормления. Такой раздражитель называют условным. Даже у муравьев и рыб условные рефлексы сохраняются очень долго, а у высших животных — практически всю жизнь. А если хоть изредка осуществляется тренировка условного рефлекса, он и рыбам способен служить неограниченно долго. Однако, когда изменяются условия, приведшие к образованию условного рефлекса, если вслед за действием условного раздражителя больше не следует безусловный, рефлекс разрушается. У рыб условные рефлексы легко образуются и без нашей помощи. Мои рыбки сразу же выплывают из всех углов, как только я оказываюсь возле аквариума, хотя их к этому специально никто не приучал. Они твердо знают, что с пустыми руками я к ним не подхожу. Другое дело, если у аквариума столпилась детвора. Малышам больше нравится постучать по стеклу, попугать обитателей аквариума, и рыбки заранее прячутся. Это тоже условный рефлекс, только рефлекс не пищевой, а оборонительный. Известно много видов условных рефлексов. Их названия подчеркивают какую-то одну особенность реакции, выработанной так, что каждому сразу понятно, о чем идет речь. Чаще всего название дается в соответствии с тем, какую реакцию осуществляет животное. Пищевой условный рефлекс, когда рыбка подплывает к месту кормления, а если она спешит спрятаться в гуще подводных растений, говорят, что у нее образовался оборонительный условный рефлекс. При изучении умственных способностей рыб часто прибегают к выработке и пищевых, и оборонительных условных рефлексов. Обычно для испытуемых придумывают задачу чуть-чуть сложнее, чем умение быстро явиться к месту кормления или поспешно удрать. Ученые нашей страны любят заставлять рыб хватать ртом бусинку. Если в воду опустить привязанный на тонкую ниточку небольшой красный шарик, он обязательно заинтересует рыбок. Вообще красный цвет их привлекает. Рыбка непременно схватит шарик ртом, чтобы попробовать на вкус, и, дернув за нитку, попытается унести его с собой, чтобы где-нибудь в сторонке спокойно разобраться, съедобная это вещь или нет. Условный рефлекс вырабатывают на свет или на звонок. Пока рыбка подплывет к бусинке, горит свет, а как только бусинка окажется во рту у рыбки, бросают ей червяка. Одной-двух процедур достаточно, чтобы рыбка стала беспрерывно хватать бусинку, но если выработку рефлекса продолжить, она в конце концов заметит, что червяка дают, пока горит свет. Теперь, как только лампочка загорится, рыбка будет поспешно бросаться к бусинке, а в остальное время не будет обращать на нее никакого внимания. Она запомнила связь между светом, бусинкой и червяком, а это и означает, что у нее выработался пищевой рефлекс на свет. Рыбы способны решать и более сложные задачи. В аквариум к пескарю опускают сразу три бусинки, а снаружи к стеклу против каждой из них прикрепляют по простенькой картинке, например треугольник черного цвета, такой же квадрат и круг. Пескарь, конечно, тотчас заинтересуется бусинками, а экспериментатор внимательно следит за его действиями. Если собираются выработать условный рефлекс на круг, то, как только рыбка подплывет к этой картинке и схватит висящую напротив нее бусинку, ей кидают червяка. Картинки во время опыта постоянно меняют местами, и скоро пескарь поймет, что червяка можно получить, только дернув за бусинку, висящую против круга. Теперь другими картинками и другими бусинками он интересоваться не будет. У него выработался пищевой условный рефлекс на изображение круга. Этот опыт убедил ученых, что рыбы способны различать картинки и хорошо их запоминают. Для выработки оборонительного условного рефлекса аквариум разгораживают перегородкой на две части. В перегородке оставляют отверстие, чтобы рыба имела возможность перемещаться из одной его части в другую. Иногда на отверстие в перегородке навешивают дверцу, которую рыба может легко открыть, толкнув носом. Выработка рефлекса производится по обычной схеме. Включается условный раздражитель, например звонок, а потом на мгновение включают электрический ток и продолжают подстегивать рыбку током, пока она не догадается открыть дверцу в перегородке и перейти в другую часть аквариума. После нескольких повторений этой процедуры рыбка поймет, что вскоре после начала звучания звонка ее ожидают весьма неприятные и болезненные воздействия, и, не ожидая, пока они начнутся, поспешно уплывает за перегородку. Условные оборонительные рефлексы часто вырабатываются быстрее и сохраняются гораздо дольше пищевых. В этой главе мы познакомились с животными, у которых хорошо вырабатываются условные рефлексы. По своему умственному развитию животные примерно одинаковы. Правда, одни из них, а именно общественные насекомые, являются высшими представителями своей ветви животного царства, высшим звеном в развитии членистоногих. Среди членистоногих нет умнее, чем пчелы, осы, муравьи и термиты. Другое дело — рыбы. Они стоят на самых первых ступеньках развития своей ветви — позвоночных животных. Среди них они самые примитивные, малоразвитые существа.