Борис Сергеев - Занимательная физиология
Локацией пользуются лесные мыши, землеройки и многие другие животные, но мы этих звуков не слышим.
Кому приходилось наблюдать летучих мышей в неволе, вероятно, замечал, что в спокойном состоянии мышь никогда сразу не полетит. Прежде чем оторваться от опоры, она, сложив губы в небольшую трубочку, опишет мордочкой в воздухе несколько кругов, с каждым разом все больше увеличивая их радиус.
Многие летучие мыши лоцирующий импульс отправляют не ртом, а через ноздри. Натуралисты даже и не догадывались, что мыши умеют издавать какие-нибудь звуки. Если бы мы обладали хотя бы такими же ушами, какие имеют собаки, мы могли бы кое-что слышать. Ведь вампирам, нападающим на людей, лошадей и других сельскохозяйственных животных, редко удается полакомиться собачьей кровью. Видимо, лоцирующие импульсы вампира будят собак, и они не дают себя в обиду.
Индивидуальный холодильник
Странная железа
Когда читаешь труды ученых древности, всегда поражаешься, как много научных открытий было сделано с помощью простых наблюдений и последующих догадок. Еще две тысячи лет назад знания ученых и врачей о работе большинства органов человеческого тела были достаточно глубокими. Однако о настоящей функции мозга они даже не подозревали. Смешно сказать, но величайший греческий ученый Аристотель, живший в четвертом веке до нашей эры, считал мозг всего лишь большой железой, предназначенной для охлаждения крови. Теперь мы точно знаем, что это вовсе не холодильник, знаем, для чего нужна так называемая «железа», но зато как она работает, еще во многом остается тайной.
Прежде чем стать человеческим мозгом, нервная система проделала длинный путь развития. Начался он в первозданном океане, когда отдельные разрозненные биомолекулы слиплись, наконец, в комочки живого вещества. Эти первичные живые частички и за ними более сложные одноклеточные организмы, которые впоследствии стали селиться большими колониями, обладали двумя основными свойствами — раздражимостью и проводимостью, то есть способностью передавать возбуждение на соседние клетки.
Позже у многоклеточных животных начало намечаться разделение функций. У кишечнополостных впервые возникли особые образования — нервные клетки, раздражимость и проводимость которых достигла высокой степени развития. Их функцией становится более тонкое восприятие воздействий внешней среды и передача раздражения на те клетки или органы, которые способны ответить полезной для организма реакцией.
Нервные клетки примитивных кишечнополостных, соединяясь друг с другом своими отростками, образуют нервную сеть. Это самая примитивная нервная система. Дальнейшим усовершенствованием было появление отдельных сгущений нервных клеток и затем превращение их в более организованные, более компактные нервные тяжи. Они возникали в тех местах, где требовалась согласованная работа большого количества сократимых элементов. Такие сгущения образуют нервные кольца, проходящие по краю купола медузы. Благодаря им сжимается и расслабляется сразу весь купол, что позволяет медузе активно передвигаться в толще воды.
У плоских червей, потомков кишечнополостных животных, все нервные клетки собраны в тяжи, которые оплетают тело, создавая замысловатые узоры. Многочисленные перемычки между тяжами и непосредственные пересечения самих тяжей обеспечивают возможность совместного функционирования всей нервной системы. Безусловно, диффузная сеть нервных тяжей стала шагом вперед по сравнению с сетью беспорядочно разбросанных нервных клеток. Однако эта стволовая нервная система, призванная руководить работой отдельных частей и органов животного, оказалась очень громоздкой и сложно устроенной и сама нуждалась в органе, который направлял бы ее работу.
Такой центральный орган появился впервые у высших представителей плоских червей. В некоторых местах пересечения нервных стволов количество нервных клеток увеличилось — образовывались ганглии, которые не только взяли на себя наиболее сложные функции, но и оказывают влияние на работу остальных частей нервной системы. Ганглии в первую очередь возникают вблизи органов чувств: глаз и органа равновесия, а также около глотки, с помощью которой плоские черви хватают, удерживают и проталкивают в кишечник свою добычу.
Ганглионарный тип нервной системы оказался очень удобным. У кольчатых червей, которые, по-видимому, произошли от плоских, все нервные клетки собраны в ганглии, а в нервных стволах, их соединяющих, проходят лишь длинные отростки этих клеток. Обычно в каждом членике червя есть пара ганглиев, связанных между собой перемычкой. Кроме того, каждый ганглий соединен нервными стволами с соответствующими ганглиями предыдущего и последующего членика. В таком виде нервная система очень напоминает лестницу. Передние пары ганглиев самые крупные. Они выполняют наиболее сложную работу и держат в подчинении всю остальную нервную цепочку.
У высших червей ганглии сближаются между собой, составляя единое компактное образование. Такая нервная система отчасти напоминает нервную систему современных позвоночных животных.
Каким был мозг у первых позвоночных, мы не знаем. У ланцетника, одного из самых примитивных представителей хордовых, есть только нервная трубка, головного мозга у него еще нет. С этим отделом мозга можно познакомиться у круглоротых (миноги и миксины) и у рыб.
Уже у этих еще очень примитивных животных головной мозг имеет все основные отделы, на которые подразделяется и мозг человека. Отделы одни и те же, но строение их и, главное, функция, конечно, существенно различаются. Передний мозг, основной организатор психической деятельности человека, у рыб и миног занят только анализом обонятельных раздражений. У амфибии его функции несколько усложнились.
Покинув воду, амфибии столкнулись со многими трудностями. В частности, очень сильно пострадало обоняние. Рыбы воспринимают запахи растворенных в воде веществ. Амфибии же, выйдя на сушу, чтобы уловить какой-то запах, должны были сначала растворить пахучие вещества в каких-нибудь жидкостях носа и только затем уже «нюхать». Их обонятельные рецепторы не сумели сразу приспособиться к новым условиям работы, и передний мозг, не получая никакой информации, оказался как бы не у дел. Видимо, поэтому он взялся за другую работу, не сидеть же без дела! Передний мозг амфибий стал принимать участие в анализе зрительных, слуховых, а возможно, и многих других раздражителей. Впервые возник отдел мозга, куда потекла вся информация.
Особенно быстро прогрессировал мозг млекопитающих. Прежде всего появились отдельные, правда, еще плохо очерченные зоны, каждая из которых брала на себя функцию по анализу только одного какого-нибудь вида раздражителей: зрительных, звуковых, обонятельных, кожной чувствительности. У более развитых млекопитающих между анализаторными зонами возникли крохотные островки особой, так называемой ассоциативной коры. По мере развития мозга эти зоны росли и развивались. У обезьян и человека они занимают значительную часть поверхности полушарий большого мозга. Нетрудно догадаться, что именно они и выполняют наиболее сложные, чисто человеческие психические функции.
Работа мозговых извилин
Человеческий мозг — самое удивительное из созданного природой на нашей планете. Перед его необозримой сложностью наука пасовала вплоть до XX века. Первые серьезные достижения в изучении работы мозга принадлежат великому русскому ученому Ивану Петровичу Павлову и его многочисленным ученикам. Успех объясняется тем, что с самого начала изучалось явление, которое, с одной стороны, можно было рассматривать как простой физиологический акт и, таким образом, исследовать с помощью привычных физиологических методов, а с другой стороны, оно же было и психическим явлением. Причем, как это выяснилось в дальнейшем, оно и есть тот элементарный психический акт, тот «кирпичик», из которых, по выражению Ивана Петровича Павлова, строится все грандиозное здание мыслительной деятельности. Это явление было названо условным рефлексом.
Нельзя сказать, что учение об условнорефлекторной деятельности мозга сразу получило всеобщее признание. Ученые старшего поколения еще помнят время, когда мало кто верил в возможность разобраться в чрезвычайно сложной работе человеческого мозга. С тех пор положение изменилось. Теперь уже трудно встретить такого неверующего, однако до сих пор у многих вызывает недоверие то, что в основе мыслительной деятельности лежат всего лишь системы условных рефлексов (или временных связей), то есть чрезвычайно простые реакции организма.
Безусловно, мозг наш обладает многими еще не познанными пока механизмами, обеспечивающими мыслительную деятельность, но стержень ее — это все-таки системы и иерархии условных рефлексов.
