В чем секрет поведения живых существ

В чем секрет поведения живых существ

Почему насекомые, птицы и млекопитающие ведут себя определенным образом? Исследованиям на эту тему было посвящено выступление научного журналиста, лауреата премии «Просветитель», автора книг-бестселлеров о человеческом мозге и поведении Аси Казанцевой.  Ее выступление состоялось в Парке науки ННГУ.

Назначаю тебя матерью

Большой вклад в изучение этого вопроса принадлежит Лоренцу, Тинбергену и фон Фришу. В 1973 году этой троице была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за исследование социального поведения животных».

Конрад Лоренц описал явление импринтинга – это очень специфическая форма обучения, которая работает в короткий период жизни, как правило, сразу после рождения. Она  срабатывает один раз и закрепляется на всю жизнь. Например, именно так «внедряется» в мозг образ матери. Утенок после появления на свет начинает оглядываться и искать – кто же его мама. Если в этот момент новорожденный видел Лоренца, то он решал, что это и есть его мать, и ходил за ученым по пятам всю жизнь. Стоит отметить, что у птиц в мозгу прописано то, что мама должна быть  сопоставимых с ними размеров. Поэтому утята держались от ученого на почтительном расстоянии, когда он ходил на своих двух ногах, но в воде мужчина уже не выглядел таким огромным, и утята радостно к нему приближались, так как в этом случае голова ученого была сопоставима с размером утки.

Лоренц и Тимберген изучали фиксированные комплексы действий, спусковые крючки, запускающие стереотипную цепочку поведенческих актов. Оказалось, что цепочку действий, которая может быть довольно сложной, если она уже запущена, не удастся остановить. Например, если у птички из ее наземного гнезда выкатилось яйцо, то она будет его туда упорно закатывать. Но если его у нее отобрать в середине процесса, то она все равно честно закончит всю последовательность действий головой и шеей.

Не могу остановиться

Были эксперименты, направленные на определение параметров стимула, запускающего инстинктивное поведение. Рядом с гнездом вместо настоящего яйца помещали нечто круглое, и фиксированный комплекс действий все равно запускался – птичка начинала этот предмет закатывать в гнездо.

Самки рыбки корюшки в брачный период нападают на самцов с красным животом. Оказалось, что агрессия у этих самок возникает на любую красную линию. Даже если аквариум стоял на подоконнике, а мимо проезжали красные машины, то корюшки бились в стекло, пытаясь напасть на это нечто красное и подвижное.

Известно, что птенцы чаек задирают голову и открывают рот, когда видят клюв своей матери, который желтый с красным пятном. Если им показать любой клюв или даже конус такого окраса, то они тоже на него с энтузиазмом отреагируют, прося еду. Чем больше клюв, тем сильнее клянчили еду маленькие чайки. Ученые выяснили, что птенцам больше всего нравится в качестве аналога клюва мамы красный стержень с тремя белыми пятнами. С точки зрения «прошитых» в мозге программ, эта штука – самый яркий стимул, запускающий врожденное поведение: задирать голову и открывать клюв.

Впоследствии многие работы по наблюдению за животными в природе были подвергнуты активной критике. Скажем, Лоренц считал, что все животные чешут ухо задней ногой, а переднюю конечность при этом держат близко к телу. Но более тщательное наблюдение показало, что животные все же это делают по-разному. В результате наука этология, которую основали Лоренц и Тимберген, не получила активного развития, но стала родоначальницей таких направлений, как психогенетика, эволюционная психология, поведенческая генетика и нейроэкономика.

Насекомые–биороботы

Третья часть Нобелевской премии была присуждена Карлу фон Фришу за расшифровку танца пчел, который кодирует информацию о направлении и расстоянии до источника пищи, о его ценности, а также об опасностях. Этот танец врож­денный. Если пчелу забрать из родного улья, вырастить, а потом вернуть в улей, то она все равно будет способна разговаривать на языке танца и понимать танец сородичей. Если сделать робота, который будет танцевать так же, то пчелы его тоже поймут. У языка пчел есть диалекты – танец европейских и азиатских медоносов отличается. Если совместить два вида пчел в одном улье, то они будут понимать оба вида танца. Получается, что пчелы способны к обучению.

Поведение насекомых наиболее запрограммировано. В природе есть дикий американский таракан: его главный враг – изумрудная оса, которая использует таракана для выведения потомства.

Оса трижды жалит таракана в грудной ганглий, то есть в мозг, и он превращается в «зомби» и не способен сопротивляться. Она берет его за усики, как собачку за поводок и ведет в свою пещерку, там она укладывает его на спину. Это ей нужно для того, чтобы отложить яйцо в его тазобедренный сустав. Личинка должна вылупиться в правильном месте, чтобы она могла прогрызть мягкое и выйти наружу. В неправильном положении личинка будет кружить по хитиновой оболочке тазобедренного сустава и погибнет в двух миллиметрах от источника пищи. Если же таракан ногу сжал, то оса жалит его еще раз, добиваясь, чтобы он ее распрямил. В экспериментах, когда ученые отрывали ногу с суставом, оса продолжала жалить таракана вечно, так как это заложено программой поведения.

Как умывается мышка

У насекомых имеются десятки тысяч или даже сотен нейронов, у млекопитающих, например, обычной мышки, миллиарды нейронов. Расшифровать даже самое простое поведение сложно, так как за него отвечает огромное количество нейронов, хотя теоретически это возможно. Например, когда мышка умывается (этот процесс называется груминг),  то  делает это примерно одинаково. Во время груминга активность нейронов наблюдается в гипоталамусе, амигдале, стриатуме, мозжечке, стволе мозга. Можно отслеживать этот процесс в экспериментах, повреждая или стимулируя разные зоны мозга.

У людей находят гены, которые потенциально могут отвечать за то или иное заболевание. Ученые могут создавать генетически модифицированных мышек с поломками в генах и наблюдают, как грызуны умываются. Замечено, что многие повреждения в мозге отражаются на груминге. Дальше дают мышкам лекарства и наблюдают, восстановилась ли программа умывания или нет. Какие-то из них перестают умываться, другие не могут начать это делать или, начиная, не могут потом остановиться, делают это сумбурно. Ученые в этом видят параллель с широким спектром ментальных расстройств. Например, если мышка не хочет вылизываться, то это считается одним из признаков депрессии.

Если от лекарств груминг восстанавливается, то  это свидетельствует о  предварительном благотворном влиянии лекарственного воздействия на какие-то базовые молекулярно-генетические процессы, связанные с импульсивно-компульсивным расстройством у человека.  Ученые продолжают исследования в этом направлении.

Есть ли у нас инстинкты

У людей нет врожденных классических инстинктов. Есть рефлексы, базовые реакции, которые нужны для того, чтобы спасти жизнь. Например, коленный рефлекс, который проверяют неврологи, необходим для поддержания равновесия, если что-то попадает в глаз, люди его зажмуривают. Стоит понимать, что человек не рождается, как это принято говорить, чистым, как лист. У него есть прошитые связи нейронов, которые располагают к тому, чтобы он учился, но они все требуют настройки, корректировки.

Изучать врожденное поведение у людей сложно. Например, как понять умение улыбаться – врожденное, или этому младенец учится у своей мамы? Судя по слепым деткам, это врожденная способность. Базовые эмоции, такие, как страх, отвращение, радость у людей самых разных культур очень схожи.  Трехлетние дети быстрее запоминают и находят картинки с пауком, нежели с безобидным цветочком.

У человека 26 тысяч генов, а нейронов намного больше – в среднем 86 миллиардов. Гены влияют на нас довольно сильно, но все равно  пространство для маневра остается.

Вопрос дилетанта

Как достичь успеха?

С научной точки зрения, для этого нужно три вещи. 

Во-первых, родиться в образованной, богатой семье, что даст возможность получить хорошее образование.

Во-вторых, нужен высокий уровень IQ, который определяется генами, то есть желательно родиться у здоровых родителей.

В-третьих, очень важен самоконтроль, усидчивость. Большое исследование в Австралии и Новой Зеландии, в котором участвовало около 1000 человек, за которыми наблюдали от рождения до 32 лет,  показало, что хороший самоконтроль у семилетнего ребенка – это показатель того, что в будущем у него не будет долгов, вредных привычек, проблем с криминалом и он сумеет построить полноценную семью. Самоконтроль в юном возрасте гарантировал даже, что у человека не будет штрафов за превышение скорости.

Подготовила Александра Махлина. Фото Александра Воложанина.