Рефлексы.
Раздражения, поступающие из окружающей среды и достигающие организма, улавливаются органами чувств. Глаза улавливают свет, уши — звуковые колебания, полукружные каналы — ускорения, связанные с вращением, и т. д. Органы чувств воспринимают различные влияния окружающей среды. Их чувствительность означает, что они воспринимают внешние раздражения и превращают их в нервные процессы.
Свет, падающий на человека, воздействует не только на наши глаза, но и на нашу кожу. Однако глаза гораздо более чувствительны к свету, чем кожа. Чувствительные клетки глаза воспринимают даже самые малые различия интенсивности света. Лучи света, достигающие глаза, вследствие сложной и тонкой работы чувствительных клеток (колбочек и палочек) становятся раздражителями нервных клеток, находящихся в глазу. По нерву, связывающему глаз с мозгом, пробегают электрические разряды — характерные серии нервных импульсов. В нервное возбуждение превращается и всякое раздражение, доходящее до уха. Соответствующие разряды пробегают и по нервам, идущим от коленного сухожилия к центральной нервной системе, когда при испытании коленных рефлексов врач внезапным ударом молоточка напрягает сухожилие.
Следовательно, рефлексы начинаются с деятельности органов чувств. Свет, звук, удар, холод, запах и т. д. возбуждают чувствительные клетки. Эти чувствительные клетки соприкасаются с нервными клетками, которые воспринимают раздражение чувствительных клеток и путем разрядов, пробегающих вдоль длинного отростка нервного волокна, передают их дальше в центральную нервную систему. Нервные клетки центральной нервной системы связаны с другими нервными клетками. Самая простая форма такой связи — передача нервными клетками раздражения чувствительных клеток и возбуждение других нервных клеток, которые связаны, например, с мышечным волокном. В таких случаях вторая нервная клетка, получив разряд и передав его дальше, вызывает раздражение мышечного волокна, которое при этом сокращается.
Удар молоточка растягивает коленное сухожилие. Чувствительные органы, имеющие форму веретена, попадают под удар и вступают в действие. Под их воздействием вдоль чувствительных нервов пробегают электрические разряды от колена до спинного мозга. В спинном мозгу "моторные нервные клетки" воспринимают раздражение, и через их длинные отростки (нервные волокна) разряды доходят до мышц бедра, где мышечные волокна сокращаются, и пациент невольно вскидывает ногу.
Этот сложный процесс представляет собой один из самых простых рефлексов.
Органы чувств связаны со множеством нервных центров, с миллиардами нервных клеток центральной нервной системы. Нервные центры постоянно руководят всеми органами и клетками многоклеточных организмов.
Как отстает современная наиболее сложная по конструкции машина от многоклеточного живого организма!
Взять хотя бы хорошо известное нам одноклеточное животное — инфузорию-туфельку. Какую удивительную согласованность в действиях проявляет ее вёсла-реснички. Если бы эти реснички двигались не одновременно, то инфузория была бы совершенно беспомощна в воде. Одновременность движений ресничек обеспечивается их взаимосвязью. Насколько же сложнее действия более высокоразвитых живых существ, состоящих из несметного множества клеток! Не удивительно поэтому, что строение нервной системы чрезвычайно сложно.
Нервная система, несмотря на сложность строения и деятельности, состоит из относительно простых элементов. Основной ее элемент — нервная клетка, т. е. нейрон с мельчайшими древовидными разветвлениями (дендритами) и длинными осевыми отростками (аксонами). Они-то и образуют пути, по которым раздражения идут от органов чувств к органам передвижения. Основным принципом деятельности нервной системы является рефлекс — возбуждение, передающееся по этим путям. Это значит, что движения организма вызываются его структурными изменениями, наступающими вследствие воздействия окружающей среды.
Нервная клетка. Разрыв нервного волокна показывает, что на рисунке изображена только его начальная и конечная части
Принципиально это относительно простое явление, однако рефлексы — результат довольно сложной деятельности организма, не говоря о том, что отдельные рефлексы могут вызвать за собой целую их цепь.
Наука, занимающаяся поведением животных и насчитывающая всего лишь несколько десятилетий, накопила многочисленные наблюдения о цепях рефлексов в поведении животных.
Для примера рассмотрим, как протекает спаривание (нерест) колюшек. Самец сначала выбирает себе участок. Причина, вызывающая у самцов стремление выбрать участок, по-видимому, заключается в изменяющейся деятельности желез внутренней секреции. Это зависит от воздействия внешних условий. Не случайно, что многие животные размножаются именно весной. У отдельных позвоночных можно доказать влияние температуры окружающей среды на деятельность половых желез. Следовательно, внутренняя причина выбора участка кроется в изменившейся деятельности желез внутренней секреции рыбы, особенно половых желез7, а внешняя причина — в окружающей обстановке, служащей наследственным раздражителем.
7 Начало нереста вызывается не изменениями половых желез, а изменением состояния другой внутрисекретной железы, так называемого мозгового придатка, или гипофиза, вызывающего развитие половых желез. В рыбоводстве это используется для ускорения получения половых продуктов от отловленных самцов и самок ценных рыб, которым вводят в организм вытяжку гипофиза. Происходит бурное созревание молок, которыми затем поливают выпущенную отловленными же самками икру. Метод этот, широко введенный в практику, предложен советским ученым — профессором Н. Л. Гербильским.- Прим. отв. ред.
Окружающая среда стимулирует самца колюшки к устройству гнезда, которое он строит, главным образом, из растений. В длинной цепи рефлексов первым звеном и является постройка гнезда. Только после этого может наступить очередь следующего звена этой цепи. Внешним раздражителем его является появление такой самки, раздутый живот которой указывает на то, что она готова метать икру. Под влиянием вида такой самки самец начинает характерно плавать, делая зигзаги. До тех пор, пока самец строил гнездо, его окраска сливалась с окружающей средой. В тот момент, когда самец замечает самку, он приобретает блестящую окраску брачного периода. Окраска самца и зигзагообразное плаванье привлекают самку, она приближается к нему. Завидев приближающуюся самку, самец направляется к своему гнезду. Самка следует за ним: самец "ведет" ее. Это тоже рефлекс. В этот момент самец указывает самке вход в гнездо, просовывая в него голову. Следующий этап: самка проникает в гнездо. Если сейчас самца забрать отсюда, то цепь рефлексов самки прервется, и она не станет метать икру. В естественных условиях в это время самец начинает трястись, и в ответ самка мечет икру в гнезде. Затем самец оплодотворяет икру.
В этом сложном процессе поведение самца и поведение самки определяются рефлексами. Отдельные рефлексы взаимосвязаны между собой как звенья единой цепи: каждое отдельное звено подготавливает появление следующего звена.
Как известно, "исходной точкой" отдельных рефлексов является соответствующее раздражение окружающей среды. Значение этого факта хорошо иллюстрируется следующим примером. Исследователь Тинберген изготовил модели рыб, которые воздействовали на самца колюшки таким же образом, как живые рыбы. Выяснилось, что даже незначительные факторы определяют поведение животных. Например, самец принимает каждую модель рыбы, если она окрашена снизу в красный цвет, за самца и готовится к нападению (см. рисунок на стр. 50).
Животные наследуют довольно большое количество относительно сложных рефлексов и способов поведения, и каждый из них имеет характерный, вызывающий его раздражитель. Не всегда легко понять, что же это за раздражитель. Тем более, что отдельные рефлексы представляют собой часть общей цепи и могут вступить в действие только после соответствующих предпосылок.
Говоря о сложных взаимодействиях, мы вновь обращаемся к примеру колюшек. Вылупившихся из икры мелких рыбешек самец бдительно охраняет. Он следит даже за тем, чтобы рыбешки по неосторожности не заплыли слишком далеко. Если та или иная из них отплывает далеко от гнезда, то заботливый отец стремительно кидается вслед и, взяв рыбешек в рот, возвращается к гнезду.
В этом проявляется строгая закономерность, в чем можно убедиться из следующего. Большинству рыб необходимо глотнуть немного воздуха, чтобы начал действовать их плавательный пузырь (он должен наполниться газом, выделяемым из крови). Таково положение и у колюшек. Если этим рыбкам в раннем возрасте воспрепятствовать подниматься на поверхность для заглатывания воздуха, их плавательный пузырь никогда не будет функционировать. Рефлекс отца-колюшки по уходу за своим потомством заключается в том, чтобы догнать своих деток, отплывающих слишком далеко, и вернуть их на свой участок, чтобы они не стали добычей других рыб. Однако отцовский рефлекс был бы вреден для малышей, если бы в результате его действия рыбешки не могли бы подняться на поверхность, чтобы глотнуть воздуха. Когда маленькие колюшки направляются вверх, к поверхности воды, то их обычно медленный темп плавания внезапно настолько ускоряется, что колюшка-отец не может их догнать 8.
8 По-видимому, дело не в том, что колюшка-отец не может догнать мальков, а в том, что раздражителем служит лишь их горизонтальное отплывание, а на вертикальное он не реагирует.- Прим. отв. ред.
Передвижение маленьких колюшек вверх, следовательно, совершенно отличается от их обычного плавания. Это тоже рефлекс.
В настоящее время наши сведения о тех моментах, из которых слагается цепь рефлексов поведения животных, еще относительно малы. Мало мы знаем также и о тех раздражениях, без которых не может протекать каждый отдельный рефлекс. Не выяснено окончательно, какое влияние оказывает соприкосновение с атмосферой на деятельность плавательного пузыря рыб.
Известно, что крысята, появившиеся на свет путем кесарева сечения и немедленно отделенные от матери, не в состоянии мочиться. Для того чтобы рефлекс мочеиспускания вступил в действие у этих животных, они нуждаются в раздражении, которое получается, когда мать облизывает их после рождения и надавливает на мочеполовые органы. Еще неизвестно, для чего необходимо это раздражение крысам. Обезьяны и собаки, например, отлично обходятся без него.
