Основы физиологии высшей нервной деятельности - Александр Коган

Изменяя темп своих движений, разведчица сигнализирует остальным пчелам, сколько им нужно лететь в указанном направлении. Например, вернувшись с кормушки, находящейся на расстоянии 100 м от улья, пчела делала за 15 с около 10 поворотов виляющего танца. Прилетев со взятком с расстояния 200 м, она сделала за то же время лишь 7 таких поворотов, а возвращение после полета за 1000 м ознаменовалось 4,5 поворотами (рис. 82).

Рис. 82. Зависимость между частотой поворотов виляющего танца и расстоянием до корма (по К. Фришу)

Показано, что если около пчелы поместить магнит, то время ее «танца» резко сокращается (почти вдвое). Это может свидетельствовать о чувствительности пчел к магнитным полям.

Кроме сигнализации своими движениями пчела-разведчица издает жужжание, продолжительность которого пропорциональна расстоянию до источника корма. При этом ее железа Насонова вырабатывает пахучее вещество, мобилизующее рабочих пчел на вылет. По жужжанию пчел можно судить об их поведении: спокойной жизни улья, возникновении дискомфортных условий, нападении хищника, подготовке к роению (изготовлен прибор, состоящий из микрофона, усилителя, узкополосного фильтра, настроенного на тон жужжания перед роением, и реле, включающего звонок, который предупреждает пчеловода, что он может найти улей пустым).

В случае необходимости уточнить цель полета разведчица наносит на нужный предмет запаховую метку при помощи брюшного пахучего органа, обычно закрытого в кожном кармане. Виляя брюшком при танце, она испускает этот запах, который воспринимается другими пчелами. Такую же направляющую роль в естественных условиях сбора меда с цветков имеет специфический аромат того цветка, с которого прилетела разведчица.

Управление опылительной деятельностью пчелы. Пчелы играют большую роль в опылении многих культурных растений. Однако цветки некоторых культур они не посещают ввиду своей неприспособленности к ним. Например, малая длина хоботка пчелы затрудняет добывание нектара из глубокой трубки венчика красного клевера.

С распашкой целины, где гнездились природные опылители клевера — шмели, посевы красного клевера потеряли ценных опылителей. Урожаи клевера стали падать. Тогда были предприняты опыты, получившие затем практическое хозяйственное применение, в которых пчелы искусственно обучались опылять цветки красного клевера. Это учение заключалось в массовой работке у пчел обонятельных пищевых условных рефлексов на запах клеверных цветков. Для выработки и укрепления рефлексов на клевер пчел в течение двух-трех дней кормили в закрытых ульях сахарным сиропом, настоенным на свежих венчиках красного клевера. Выпущенные из ульев, такие пчелы дружно устремлялись на клеверные поля. В результате посещение цветов клевера пчелами увеличилось во много раз, а урожай семян, по данным 230 колхозов и совхозов, повысился в 3 раза. Пчелы четко реагируют на применяемые раздражители. Когда в одном колхозе для подкормки пчел использовали бракованный сахар, имевший запах керосина, то на следующий день пчелы слетелись к соседней нефтебазе.

Хорошие результаты были получены при выработке у пчел аналогичных условных рефлексов опыления огурцов.

Многочисленные опыты показали возможность вырабатывать у пчел условные рефлексы на вику, гречиху, репу, картофель и даже виноград, который они ранее никогда не посещали. Разрабатывают способы быстрого переключения пчел в горячее летнее время с уже опыленной культуры на другую. Для этого наряду с выработкой положительного условного рефлекса на новое растение вырабатывали оборонительный условный рефлекс на прежнее (рис. 83).

При такой крутой переделке опылительного поведения происходило сложное взаимодействие укрепляемых и тормозимых условных рефлексов. Например, начало выработки оборонительного рефлекса на цветы яблони тормозило пищевой рефлекс не только на эти цветы, но и на цветы акации. С другой стороны, укрепление пищевого рефлекса на цветы акации приводило к углублению торможения пищевого рефлекса на цветы яблони.

Глава 12

ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛИЧИНОЧНО-ХОРДОВЫХ КРУГЛОРОТЫХ И РЫБ

Высшая нервная деятельность позвоночных животных отражает одну из важных тенденций их эволюции — индивидуальное совершенствование. Эта тенденция проявляется в нарастающей продолжительности жизни, сокращении численности потомства, увеличении размеров тела, усилении консерватизма наследственности. Выражением этой же тенденции является и то, что на основе ограниченного числа видовых инстинктов каждый индивидуум в порядке личного жизненного опыта может образовывать большее количество разнообразнейших условных рефлексов.

У таких низших хордовых животных, как личиночно-хордовые и круглоротые, условные рефлексы имеют примитивный характер. С развитием аналитико-синтетической деятельности мозга и использованием все более тонких сигналов у рыб условные рефлексы начинают играть все более значительную роль в их поведении.

Несмотря на регресс своей нервной системы, асцидия может образовать условный защитный рефлекс закрытия сифонов на звуковой, или, вернее, вибрационно-механический сигнал.

Для выработки такого рефлекса над сидящей в аквариуме асцидией устанавливали капельницу. При каждом ударе капли о поверхность воды асцидия быстро закрывала сифоны, а при более сильном раздражении (падение капли с большой высоты) втягивала их внутрь. Источником условных сигналов служил электрический звонок, укрепленный на столе рядом с аквариумом. Его изолированное действие продолжалось 5 с, в конце которых падала капля. После 20–30 сочетаний сам звонок мог уже вызывать защитные движения сифонов.

Удаление центрального нервного узла уничтожало выработанный рефлекс и делало невозможным образование новых. Настойчивые попытки выработать у здоровых животных аналогичные условные рефлексы на свет оказались безуспешными. Очевидно, отсутствие реакций на световые сигналы объясняется условиями жизни асцидий.

В этих опытах также обнаружилось, что в результате сочетаний сигнала с безусловной реакцией последняя все легче вызывалась безусловным раздражителем. Возможно, что такое условное повышение возбудимости сигнализируемой реакции представляет собой начальную суммационную форму временной связи, из которой потом развивались более специализированные.

Морская минога достигает метра в длину. Половой инстинкт каждую весну заставляет ее так же, как многих морских рыб, покидать глубины моря и подниматься в реки для икрометания. Однако на эту инстинктивную реакцию может быть выработано торможение (миноги перестали входить в реки, где они встречали загрязненную воду).

Условные рефлексы речной миноги исследовали при подкреплении ударами электрического тока. Световой сигнал (2 лампы по 100 Вт), к которому через 5–10 с изолированного действия присоединяли 1–2-секундное безусловное электрокожное раздражение, уже через 3–4 сочетания сам начинал вызывать двигательную оборонительную реакцию. Однако после 4–5 повторений условный рефлекс уменьшался и вскоре исчезал. Через 2–3 ч его можно было вырабатывать заново. Примечательно, что одновременно с уменьшением условного оборонительного рефлекса уменьшалась величина и безусловного. Порог электрокожного раздражения для вызова оборонительной реакции при этом повышался. Возможно, что такие изменения зависели от травмирующего характера электрического раздражения.

Как было показано выше на примере асцидий, образование условного рефлекса может проявляться в повышении возбудимости сигнализируемой реакции. В данном случае на примере миноги видно, как при торможении условного рефлекса возбудитель сигнализируемой реакции снижается. С легкостью образуя условный оборонительный рефлекс на свет лампы, миноги оказались не в состоянии выработать его на звук звонка. Несмотря на 30–70 сочетаний звонка с электрическими ударами, он так и не стал сигналом защитных движений. Это свидетельствует о преимущественно зрительной ориентировке миног в окружающей обстановке.

Минога воспринимает световые раздражения не только при помощи глаз. Даже после перерезки зрительных нервов или полного удаления глаз реакция на свет сохранялась. Она исчезала только тогда, когда кроме глаза был удален и теменной орган головного мозга, имеющий светочувствительные клетки. Фоторецепторной функцией обладают также некоторые нервные клетки промежуточного мозга и клетки расположенные в коже около анального плавника.

Достигнув высокого совершенства в приспособлении к водному образу жизни, рыбы значительно расширили свои рецепторные возможности, в частности, за счет механорецепторов органов боковой линии. Условные рефлексы составляют существенную часть поведения хрящевых и особенно костистых рыб.