На что реагирует амеба

Амёба обыкновенная

К подцарству Одноклеточные относятся животные, тело которых состоит всего из одной клетки, большей частью микроскопического размера, но со всеми присущими организму функциями. В физиологическом отношении эта клетка представляет целый самостоятельный организм.

Двумя основными компонентами тела одноклеточных являются цитоплазма и ядро (одно или несколько). Цитоплазма окружена наружной мембраной. Она имеет два слоя: наружный (более светлый и плотный) — эктоплазму — и внутренний — эндоплазму. В эндоплазме находятся клеточные органоиды: митохондрии, эндоплазматическая сеть, рибосомы, элементы аппарата Гольджи, различные опорные и сократительные волокна, сократительные и пищеварительные вакуоли и др.

Среда обитания и внешнее строение обыкновенной амёбы

Простейшее живёт в воде. Это может быть и вода озера, и капля росы, и влага почвы, и даже вода внутри нас. Поверхность тела их очень нежная и без воды моментально высыхает. Внешне амёба похожа на сероватый студенистый комочек (0,2-05 мм), не имеющий постоянной формы.

Движение

Амёба «перетекает» по дну. На теле постоянно образуются меняющие свою форму выросты — псевдоподии (ложноножки). В один из таких выступов постепенно переливается цитоплазма, ложная ножка в нескольких точках прикрепляется к субстрату и происходит передвижение.

Внутреннее строение

Внутреннее строение амебы

Питание

Передвигаясь, амёба наталкивается на одноклеточные водоросли, бактерии, мелкие одноклеточные, «обтекает» их и включает в цитоплазму, образуя пищеварительную вакуоль.

Ферменты, расщепляющие белки, углеводы и липиды, поступают внутрь пищеварительной вакуоли, и происходит внутриклеточное пищеварение. Пища переваривается и всасывается в цитоплазму. Способ захвата пищи с помощью ложных ножек называется фагоцитозом.

Дыхание

Кислород расходуется на клеточное дыхание. Когда его становится меньше, чем во внешней среде, новые молекулы проходят внутрь клетки.

Молекулы углекислого газа и вредных веществ, накопившихся в результате жизнедеятельности, наоборот, выходят наружу.

Выделение

Пищеварительная вакуоль подходит к клеточной мембране и открывается наружу, чтобы непереваренные остатки выбросить наружу в любом участке тела. Жидкость поступает в тело амёбы по образующимся тонким трубковидным каналам, путём пиноцитоза. Откачиванием лишней воды из организма занимаются сократительные вакуоли. Они постепенно наполняются, а раз в 5-10 минут резко сокращаются и выталкивают воду наружу. Вакуоли могут возникать в любой части клетки.

Размножение

Амёбы размножаются только бесполым путём.

Выросшая амёба приступает к размножению. Оно происходит путём деления клетки. До деления клетки ядро удваивается, чтобы каждая дочерняя клетка получила свою копию наследственной информации (1). Размножение начинается с изменения ядра. Оно вытягивается (2), а затем постепенно удлиняется (3,4) и перетягивается посредине. Поперечной бороздкой делится на две половинки, которые расходятся в разные стороны — образуются два новых ядра. Тело амёбы разделяется на две части перетяжкой и образуется две новые амёбы. В каждую из них попадает по одному ядру (5). Во время деления происходит образование недостающих органоидов.

В течение суток деление может повторяться несколько раз.

Бесполое размножение — простой и быстрый способ увеличить число своих потомков. Этот способ размножения не отличается от деления клеток при росте тела многоклеточного организма. Разница в том, что дочерние клетки одноклеточного организма, расходятся, как самостоятельные.

Реакция на раздражение

Амёба обладает раздражимостью — способностью чувствовать и реагировать на сигналы из внешней среды. Наползая на предметы, она отличает съедобные от несъедобных и захватывает их ложноножками. Она уползает и прячется от яркого света (1),

механических раздражений и повышенной концентрации, вредных для нее веществ (2).

Такое поведение, состоящее в движении к раздражителю или от него, называется таксисом.

Половой процесс

Переживание неблагоприятных условий

Одноклеточное животное очень чувствительно к изменениям окружающей среды.

В неблагоприятных условиях (при высыхании водоёма, в холодное время года) амёбы втягивают псевдоподии. На поверхность тела из цитоплазмы выделяются значительное количество воды и вещества, которые образуют прочную двойную оболочку. Происходит переход в покоящееся состояние — цисту (1). В цисте жизненные процессы приостанавливаются.

Цисты, разносимые ветром, способствуют расселению амебы.

При наступлении благоприятных условиях амёба покидает оболочку цисты. Она выпускает псевдоподии и переходит в активное состояние (2-3).

Ещё одна форма защиты — способность к регенерации (восстановлению). Повреждённая клетка может достроить свою разрушенную часть, но только при условии сохранения ядра, так как там хранится вся информации о строении.

Жизненный цикл амёбы

Жизненный цикл амёбы прост. Клетка растёт, развивается (1) и делится бесполым путём (2). В плохих условиях любой организм может «временно умереть» — превратиться в цисту (3). При улучшении условий он «возвращается к жизни» и усиленно размножается.

Источник

Амеба обыкновенная: строение, среда обитания, значение в природе

Амеба обыкновенная – вид простейших существ из эукариот, типичный представитель рода Амебы.

Систематика. Вид амебы обыкновенной относится к царству — Животные, типу – Амебозои. Амебы объединены в класс Lobosa и отряд – Amoebida, семейство – Amoebidae, род – Amoeba.

Характерные процессы. Хотя амебы – это простые, состоящие из одной клетки существа, не имеющие никаких органов, им присущи все жизненно необходимые процессы. Они способны передвигаться, добывать пищу, размножаться, поглощать кислород, выводить продукты обмена.

Строение

Амеба обыкновенная – одноклеточное животное, форма тела неопределенная и изменяется из-за постоянного перемещения ложноножек. Размеры не превышают половины миллиметра, а снаружи ее тело окружено мембраной – плазмалемой. Внутри располагается цитоплазма со структурными элементами. Цитоплазма представляет собой неоднородную массу, где выделяют 2 части:

Под микроскопом видно, что амеба обыкновенная образует псевдоподии, в которые переливается цитоплазма животного. В момент образования псевдоподии в нее устремляется эндоплазма, которая на периферических участках уплотняется и превращается в эктоплазму. В это время на противоположном участке тела эктоплазма частично превращается в эндоплазму. Таким образом, в основе образования псевдоподий лежит обратимое явление превращения эктоплазмы в эндоплазму и наоборот.

Дыхание

Амеба получает O₂ из воды, который диффундирует во внутреннюю полость через наружные покровы. Все тело участвует в дыхательном акте. Кислород, попавший в цитоплазму, необходим для расщепления питательных веществ на простые составляющие, которые Amoeba proteus сможет переварить, а еще для получения энергии.

Среда обитания

Обитает в пресной воде канав, небольших прудов и болот. Может жить также в аквариумах. Культуру амебы обыкновенной можно легко разводить в лабораторных условиях. Она является одной из крупных свободноживущих амеб, достигающих 50 мкм в диаметре и видимых невооруженным глазом.

Питание

Амеба обыкновенная передвигается с помощью ложноножек. Она преодолевает один сантиметр за пять минут. Передвигаясь, амебы наталкиваются на различные мелкие объекты: одноклеточные водоросли, бактерии, мелких простейших и т.д. Если объект достаточно мал, амеба обтекает его со всех сторон и он, вместе с небольшим количеством жидкости, оказывается внутри цитоплазмы простейшего.

Схема питания амебы обыкновенной

Процесс поглощения твердой пищи амебой обыкновенной называется фагоцитозом. Таким образом, в эндоплазме образуются пищеварительные вакуоли, внутрь которых из эндоплазмы поступают пищеварительные ферменты и происходит внутриклеточное пищеварение. Жидкие продукты переваривания проникают в эндоплазму, вакуоль с непереваренными остатками пищи подходит к поверхности тела и выбрасывается наружу.

Кроме пищеварительных вакуолей в теле амеб находится и так называемая сократительная, или пульсирующая, вакуоль. Это пузырек водянистой жидкости, который периодически нарастает, а достигнув определенного объема, лопается, опорожняя свое содержимое наружу.

Основная функция сократительной вакуоли — регуляция осмотического давления внутри тела простейшего. В связи с тем, что концентрация веществ в цитоплазме амебы выше, чем в пресной воде, создается разность осмотического давления внутри и вне тела простейшего. Поэтому пресная вода проникает в организм амебы, но ее количество остается в пределах физиологической нормы, поскольку пульсирующая вакуоль «откачивает» избыток воды из тела. Подтверждением этой функции вакуоли служит их наличие только у пресноводных простейших. У морских она или отсутствует, или сокращается очень редко.

Сократительная вакуоль кроме осморегуляторной функции частично выполняет и выделительную функцию, выводя вместе с водой в окружающую среду продукты обмена веществ. Однако основная функция выделения осуществляется непосредственно через наружную мембрану. Известную роль играет, вероятно, сократительная вакуоль в процессе дыхания, ибо проникающая в результате осмоса в цитоплазму вода несет растворенный кислород.

Размножение

Амебам свойственно бесполое размножение, осуществляемое путем деления надвое. Этот процесс начинается с митотического деления ядра, которое продольно удлиняется и перегородкой разъединяется на 2 самостоятельные органеллы. Они отдаляются и формируют новые ядра. Цитоплазма с оболочкой делится с помощью перетяжки. Сократительная вакуоль не разделяется, а попадает в одну из новообразованных амеб, во второй вакуоль формируется самостоятельно. Размножаются амебы достаточно быстро, за день процесс деления может происходить несколько раз.

В летний период времени амебы растут и делятся, но с приходом осенних холодов, из-за пересыхания водоемов, трудно найти питательные вещества. Поэтому амеба превращается в цисту, оказавшись в критических условиях и покрывается прочной двойной белковой оболочкой. При этом цисты легко распространяются за ветром.

Значение в природе и жизни человека

Amoeba proteus — важное составляющее экологических систем. Она регулирует численность бактериальных организмов в озерах и прудах. Очищает водную среду от чрезмерного загрязнения. Также является важным составляющим пищевых цепочек. Одноклеточные – еда для маленьких рыб и насекомых.

Ученые используют амебу как лабораторное животное, проводя на ней множество исследований. Очищает амеба не только водоемы, но поселившись в человеческом организме, она поглощает разрушенные частицы эпителиальной ткани пищеварительного тракта.

Источник

Амёба обыкновенная

Amoeba proteus (Pal.)

Амёба обыкновенная (лат. Amoeba proteus ), или амёба протей (корненожка) — относительно крупный (0,2—0,5 мм) амебоидный организм, представитель класса Lobosa (лобозные амебы). Полиподиальная форма (характеризуется наличием многочисленных (до 10 и более) псевдоподий — лобоподий). Псевдоподии постоянно меняют свою форму, ветвятся, исчезают и появляются вновь.

Содержание

Строение клетки

A. proteus снаружи покрыты только плазмалеммой. Цитоплазма амёбы отчётливо подразделяется на две зоны, эктоплазму и эндоплазму (см. ниже).

Эктоплазма, или гиалоплазма, тонким слоем залегает непосредственно под плазмалеммой. Оптически прозрачна, лишена каких-либо включений. Толщина гиалоплазмы в разных участках тела амёбы различна. По боковым поверхностям и у основания псевдоподий это как правило тонкий слой, а на концах псевдоподий слой заметно утолщается и образует так называемый гиалиновый колпачок, или шапочку.

Эндоплазма

Эндоплазма, или гранулоплазма — внутренняя масса клетки. Содержит все клеточные органоиды и включения. При наблюдении за движущейся амёбой заметно различие в движении цитоплазмы. Гиалоплазма и периферические участки гранулоплазмы остаются практически неподвижными в то время как центральная её часть находится в непрерывном движении, в ней хорошо заметны токи цитоплазмы с вовлечёнными в них органоидами и гранулами. В растущей псевдоподии цитоплазма перемещается к её концу, а из укорачивающихся — в центральную часть клетки. Механизм движения гиалоплазмы тесно связан с процессом перехода цитоплазмы из состояния золя в гель и изменениями в цитоскелете.

Включения

Питание

Амёба протей питается путем фагоцитоза, поглощая бактерий, одноклеточных водорослей и мелких простейших. Образование псевдоподий лежит в основе захвата пищи. На поверхности тела амёбы возникает контакт между плазмалеммой и пищевой частицей, в этом участке образуется «пищевая чашечка». Её стенки смыкаются, в эту область (с помощью лизосом) начинают поступать пищеварительные ферменты. Таким образом формируется пищеварительная вакуоль. Далее она переходит в центральную часть клетки, где подхватывается токами цитоплазмы. Кроме фагоцитоза, амебе свойствен пиноцитоз — заглатывание жидкости. При этом образуется на поверхности клетки впячивания в форме трубочки, по которой поступает внутрь цитоплазмы капелька жидкости. Образующая вакуоль с жидкостью отшнуровывается от трубочки. После всасывания жидкости вакуоль исчезает.

Реакция на раздражение

Положительный таксис на пищу и свет, отрицательный на соль.

Передвижение

Тело Амёбы протей образует выступы — ложноножки. Выпуская ложноножки в определённом направлении, амёба протей передвигается со скоростью около 0,2 мм в минуту.

Дефекация

Вакуоль с непереваренными остатками пищи подходит к поверхности клетки и сливается с мембраной, таким образом выбрасывая наружу содержимое.

Экология

Обитает на дне пресных водоёмов со стоячей водой, особенно в гниющих прудах и болотах, в которых есть много бактерий. Встречаются локомоторные и флотирующие формы.

Размножение

Только агамное, бинарное деление. Перед делением амёба перестает ползать, у неё исчезают диктиосомы аппарата Гольджи и сократительная вакуоль. В начале делится ядро, потом происходит цитокинез. Полового процесса нет.

Литература

Тихомиров И. А., Добровольский А. А., Гранович А. И. Малый практикум по зоологии беспозвоночных. Часть 1. — М.-СПб.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. — 304 с.+XIV табл.

Источник

О природе эмоций, или Что чувствует амёба в горячей воде

Сергей Мурик,
кандидат биологических наук, Иркутский государственный университет
«Наука и жизнь» №6, 2006

Польский писатель-фантаст и футуролог Станислав Лем, ставший в 60-х годах прошлого столетия одним из главных вдохновителей идеи искусственного разума, в начале века нынешнего признался, что разочарован в перспективах создания искусственного интеллекта в ближайшем и относительно отдаленном будущем. Основной причиной своего пессимизма он назвал низкий уровень современных знаний об устройстве и работе мозга. По мнению С. Лема, интеллект основан на эмоциях, а незнание природы эмоционального фактора работы человеческого мозга служит тормозом моделирования мозговых процессов. Без понимания природы эмоций невозможно разобраться ни в природе души, ни в природе интеллекта. Что мы сегодня знаем о механизме появления субъективных переживаний? Немецкие физиологи Р. Шмидт и Г. Тевс, авторы всемирно известного учебника по физиологии человека, не так давно обреченно заявили, что пока не существует единой общепринятой научной теории эмоций, а также точных данных о том, в каких центрах и каким образом эти эмоции возникают и каков их нервный субстрат.

С общебиологических позиций эмоции — это форма отражения живым организмом объективной реальности в виде ее субъективного переживания. Разнообразные раздражители, действуя на организм, вызывают не только машинообразные ответные реакции в виде движений или вегетативных реакций (учащение или уменьшение частоты сердечных сокращений, изменение частоты и глубины дыхания и т.п.), но и сопутствующие субъективные переживания, именуемые эмоциями: радость, гнев, боль, страх, удовольствие.

Достаточно немного пообщаться с домашними животными, и можно с уверенностью утверждать, что наши меньшие братья способны страдать и радоваться, любить и ненавидеть. То, что субъективные переживания свойственны млекопитающим, в настоящее время почти ни у кого не вызывает сомнений. Но имеются ли эмоции у более примитивных организмов, например у пресмыкающихся, амфибий или рыб? А у червей и насекомых?

Если да, то происхождение эмоционального реагирования уходит своими корнями в далекую историю жизни на Земле. Одним из первых, кто это не только понял, но и доказательно описал, был автор современной теории эволюции Чарльз Дарвин, опубликовавший в 1882 году работу «Выражение эмоций у человека и животных».

Дарвин считал, что об эмоциях говорят их внешние проявления: мимика, жесты, голосовые реакции, поза. Если судить по специфическим двигательным реакциям, то свидетельства эмоционального реагирования на повреждение или раздражение можно найти даже у самых примитивных животных. Например, дождевой червь в ответ на покалывание иглой начинает извиваться. По аналогии с реакциями высших животных и человека на подобное воздействие логично предположить, что червь в этом случае испытывает боль, то есть страдает. Но может быть, это лишь механическая реакция, за которой нет никакого субъективного переживания?

Нет ли других, более объективных критериев оценки эмоций помимо внешнего выражения? Можно было бы попробовать привлечь вегетативные реакции, но здравый смысл подсказывает, что они могут иметь и чисто механическую природу. Кроме того, как показывают многочисленные эксперименты, вегетативные реакции еще менее специфичны, чем внешнее выражение. Сходные вегетативные изменения часто наблюдаются при переживании различных эмоций, как положительных, так и отрицательных, а также при относительно нейтральных с точки зрения субъективного переживания состояниях и реакциях, таких, как физическая работа или занятия спортом.

Наиболее объективным показателем переживаемой эмоции все же остается поведение, но не в виде эмоционально-выразительных реакций типа мимики, положения шерсти или перьев, звуков и т.п., а в виде реакции приближения-удаления. В основе данного критерия — принцип максимизации-минимизации организмами действия раздражителей в зависимости от их биологической значимости. Так, если индивид стремится повторить, продлить действие раздражителя, то это значит, что раздражитель вызывает положительные эмоции. Если же индивид стремится прекратить действие раздражителя или избавиться от него, то это свидетельствует о переживании отрицательных эмоций.

Рефлекторную реакцию избегания какого-либо раздражителя можно выработать не только у высших животных, например собак и крыс, но и у самых примитивных существ. Плоские черви – планарии — легко приучаются избегать ударов электрического тока. Если в какой-либо части экспериментальной камеры они подвергаются действию электричества, то всё реже туда заходят. Кроме того, если включать электрический ток в момент, когда черви выползают на менее освещенные участки, то планарии начинают избегать и темноты. Объяснить данное поведение чисто механистически невозможно, ведь темнота как таковая не вызывает у планарии врожденных рефлекторных реакций избегания. Напротив, в обычных условиях планарии стремятся уйти от света. То, что черви предпочитают оставаться на свету, свидетельствует о появлении у них мотивации к подобному поведению. Это возможно только в том случае, если темнота начинает вызывать у планарий эмоционально-негативное состояние, такое же состояние, как и удары электрического тока.

Хорошо известная методика выработки условных (приобретенных) рефлексов, разработанная в лабораториях И.П. Павлова, основана как раз на том, что индифферентный, эмоционально нейтральный раздражитель (свет лампочки, звук метронома) сочетается с положительным или отрицательным подкреплением, то есть с раздражителем, вызывающим положительное или отрицательное эмоциональное переживание. Вскоре индифферентный раздражитель начинает вызывать реакцию, которую до этого вызывали исключительно подкрепляющие стимулы. Причем если подкрепляющий раздражитель не вызывает положительного или отрицательного эмоционального переживания, то и условный рефлекс получить не удастся. Например, у сытого животного вы никогда не сможете выработать условный пищевой рефлекс, потому что пища не вызывает у него никаких эмоций. Таким образом, методика выработки условных рефлексов основана на том, что биологическая значимость подкрепляющих стимулов переносится на нейтральные стимулы, и эти нейтральные стимулы приобретают аналогичное биологическое значение. Если раньше негативные эмоции (боль и страх) возникали при электроболевом воздействии, сочетаемом со вспышкой света, то теперь такое негативное состояние (страх) вызывают одни лишь вспышки света. Следовательно, животные, у которых можно выработать условные рефлексы, способны различать биологическую значимость раздражителей, то есть обладают эмоциональностью.

Проведено огромное количество экспериментов, которые показали, что условные рефлексы вырабатываются практически у всех организмов, имеющих нервную систему, включая кишечнополостных. В таком случае мы имеем право заключить, что эмоциональное реагирование, тесно связанное со способностью различать биологическую значимость раздражителей, возникло на эволюционной лестнице организмов очень рано и является чуть ли не фундаментальным свойством если не всего живого, то многоклеточных уж точно.

Кстати, планарии, так же как и гидры, способны отличать съедобное от несъедобного. Нам в этом, как известно, помогают вкусовые ощущения, имеющие положительный или отрицательный эмоциональный окрас. Если бы пища не вызывала эмоционально окрашенных ощущений, то мы вряд ли отличили бы сладкое от горького. Можно предположить, что и у примитивных организмов механизм различения съедобных раздражителей от несъедобных также включает что-то подобное эмоциональным ощущениям.

Eсли признать, что эмоциональность есть у самых примитивных животных, то логично искать механизм данного реагирования, начиная с организмов с очень простой организацией. Но, как часто это бывает, человек к звездам стремится через тернии. Исторически сложилось так, что исследования физиологических основ эмоций сосредоточены на изучении мозговой деятельности у наиболее близких в эволюционном отношении к человеку, а следовательно, и наиболее сложно устроенных животных: обезьян, собак, кошек, крыс, кроликов.

Вскоре после публикации работы Дарвина появилась так называемая периферическая теория эмоций. Ее независимо друг от друга выдвинули в 1884 году американский психолог Уильям Джеймс и в 1885 году датский физиолог Карл Ланге. И тот, и другой считали, что основой эмоций является переживание мозгом так называемых соматовегетативных сдвигов, происходящих в организме по рефлекторному принципу под действием раздражителей из внешней среды. Они говорили, что человек печален, потому что плачет, то есть потому, что у него текут слезы; испытывает страх потому, что дрожит. Получалось, что эмоции возникают не непосредственно в ответ на стимулы, идущие из внешней среды, а на информацию об изменениях, вызванных этими стимулами в организме. Тем не менее, согласно этой теории, место возникновения эмоций — мозг.

В 1927 году эту концепцию опроверг американский физиолог Уолтер Кеннон. Он пришел к выводу, что перерезка вегетативных нервов, то есть нервов, идущих к внутренним органам из головного мозга и от внутренних органов к головному мозгу, полностью устраняет вегетативные реакции, но эмоциональное реагирование сохраняется. После работ Кеннона стало очевидно, что эмоции возникают непосредственно при действии раздражителей из внешней среды. Но тогда встал новый вопрос: а где в мозге, в каких его частях они возникают? — и вся последующая история физиологии эмоций была связана с поиском центров эмоций в головном мозге человека и высших животных. Каковы успехи этого почти восьмидесятилетнего поиска мозгового субстрата субъективных переживаний, мы уже знаем из приведенного выше мнения Шмидта и Тевса.

Тем не менее ведь как-то должна современная наука объяснять мозговой механизм эмоций, ведь что-то же в учебниках об этом пишется? Конечно, пишется. В частности, на данный момент эмоции не пытаются втиснуть в какую-либо одну структуру. Преобладает системный подход, и чаще всего в качестве мозгового субстрата эмоционального реагирования выступает лимбическая система мозга.

Первую системную модель предложил в 1937 году американский исследователь Джеймс Пейпец. Согласно его представлениям, эмоциональное реагирование связано с циркуляцией возбуждения по кругу (так называемый круг Пейпеца), в который входят четыре структуры мозга: гиппокамп (или старая кора), мамиллярные ядра гипоталамуса (промежуточный мозг), передние ядра таламуса (промежуточный мозг) и поясная извилина (часть новой коры или неокортекса). Возбуждение возникает в гиппокампе, затем переходит в гипоталамус, где вовлекаются нейрональные механизмы вегетативного выражения. Далее из гипоталамуса возбуждение через передние ядра таламуса направляется в поясную извилину, когда и появляется собственно эмоциональное переживание. Термин «лимбическая система» (от латинского названия поясной извилины — g. limbicus) ввел в 1952 году американский нейрофизиолог Поль Маклин, который добавил к кругу Пейпеца еще ряд структур, в частности миндалину (ядерное образование в толще височных долей больших полушарий головного мозга).

Лимбическая теория эмоций, однако, не объясняет, каким образом циркуляция возбуждения по одним и тем же структурам мозга может обеспечивать десятки разнообразных как положительных, так и отрицательных субъективных переживаний. Она также находится в противоречии и с целым рядом экспериментальных и клинических данных. В частности, полное разрушение гиппокампа и устранение какой-либо циркуляции возбуждения по указанной системе структур не приводят к исчезновению из субъективной сферы индивида хотя бы одной из эмоций. Тем не менее во всех учебниках по физиологии и психофизиологии, когда речь заходит о мозговом обеспечении эмоционального реагирования, продолжают фигурировать именно лимбическая система или ее составные части, поскольку куда-то же надо поместить эмоции, — а если не в лимбическую систему, то куда? Мозг уже давно исследован вдоль и поперек, и другого более или менее «свободного» места в нем нет.

А что, если пойти другим путем и попытаться найти сначала нервный субстрат эмоциональных переживаний у наиболее примитивных по устройству организмов? По количеству структур даже мозг крысы не уступает существенно мозгу человека, и, наверное, чрезвычайно трудно понять принципы взаимоотношения сотен ядер и вычленить из них те, которые предопределяют эмоциональное реагирование.

Может, лучше взять того же дождевого червя или даже гидру? Уж более простое устройство, чем у гидры, трудно придумать. Тело этого кишечнополостного животного состоит из трех слоев клеток. Нет почти никаких специализированных органов. Нервная система представляет собой относительно небольшое число нервных клеток, соединенных отростками, и напоминает рыболовную сеть, в узлах которой располагаются нервные клетки. Никаких центров, никаких ядер; тем не менее гидры способны различать биологически вредные и полезные раздражители и способны вырабатывать условные рефлексы. Как это можно сделать, не используя механизм субъективного переживания, трудно представить. Если же он у них есть, то, очевидно, не связан с деятельностью каких-то специализированных нейрональных систем, поскольку у кишечнополостных вообще нет нейрональных образований. Остается предположить, что механизм оценки биологической значимости раздражителей у этих организмов заложен уже в особенностях устройства и функционирования отдельных клеток.

Анализ огромного накопленного наукой экспериментального материала показывает, что нервные клетки реагируют на разнообразные раздражители, в общем-то, по одной схеме: у них меняется степень электрической поляризации мембраны.

Давно известно, что живые клетки любых организмов имеют на поверхности электрический заряд. Причем внутренняя поверхность мембраны клеток при отсутствии раздражителей и в хороших условиях для жизнедеятельности всегда заряжена отрицательно по отношению к внешней среде. Разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями составляет от 4 до 100 милливольт. В частности, для нервных клеток эта величина, которую называют потенциалом покоя, равна примерно 70–75 милливольтам. Степень электрической поляризации, то есть уровень мембранного потенциала, определяет качество протекания жизненных процессов в клетках и закономерным образом меняется при действии любых раздражителей, отражая уровень адаптации нервных клеток к ним.

Исходно все раздражители, по сути, являются неблагоприятными факторами. В процессе адаптации клетки мобилизуют свои резервы, что повышает их устойчивость к раздражителям и помогает справиться с ними. Проявляется это в увеличении поляризованности клеток. В нейрофизиологии такое изменение мембранного потенциала называется гиперполяризацией. Соответственно раздражители или факторы, которые повышают биологическую устойчивость клеточных организмов и гиперполяризуют мембрану, обладают положительным биологическим действием (или качеством), и живые организмы должны стремиться к ним. Если же раздражитель таков, что внутриклеточных механизмов адаптации оказывается недостаточно для приспособления к нему, то клетки генерируют нервные импульсы, пытаясь решить возникшие проблемы через межклеточное взаимодействие (период IIa на рисунке Б). Если и этого оказывается недостаточно, то наступает метаболическое истощение и происходит снижение мембранного потенциала ниже уровня потенциала покоя. Такое изменение мембранного потенциала в нейрофизиологии называется деполяризацией. Очевидно, что организм должен избегать раздражителей, деполяризующих мембрану его клеток, поскольку это грозит гибелью.

Таким образом, механизм оценки биологической значимости раздражителей, а соответственно и эмоций может быть заложен в особенностях организации отдельных клеток.

Если в многоклеточном организме под действием раздражителя формируется совокупность деполяризованных клеток, что служит свидетельством перехода их в плохое метаболическое состояние, то это не может не отразиться в субъективной сфере индивида. Очевидно, что должна появиться негативная субъективная оценка данного раздражителя. Кроме того, формирование деполяризованных клеток в организме не может не быть сигналом к адаптивному поведению, направленному на восстановление хорошего метаболического состояния этих клеток путем минимизации действия раздражителя. Нейрональный механизм оценки биологической значимости раздражителей с позиций поляризационной теории, предложенной автором данной статьи, позволяет понять природу не только эмоций (субъективного переживания), но и мотиваций, или так называемых влечений.

Рассмотрим, например, пищевую мотивацию и сопутствующие ей эмоции. При уменьшении уровня питательных веществ в организме часть нервных клеток мозга, наиболее зависимых от пищи в окружающей среде, переходят в плохое метаболическое состояние типа истощения. При этом происходит деполяризация их мембран, что мы субъективно переживаем как чувство голода. Возбуждение нейронов на фоне деполяризации мембран (период IIб на рисунке Б) приводит к активации нейрональных ансамблей других областей мозга, обеспечивающих приспособительное поведение. В результате мы отрываемся от работы и идем в столовую, кафе или к холодильнику. Повышение уровня питательных веществ в организме улучшает метаболическое состояние «голодных» нейронов, их мембранный потенциал возвращается к уровню потенциала покоя, и клетки успокаиваются. Мы же в это время начинаем испытывать чувство пищевого насыщения.

Где в мозге могут находиться нейроны, которые очень чувствительны к уровню питательных веществ в организме и предопределяют, с одной стороны, эмоцию голода как реакцию на неблагоприятное метаболическое состояние клеток, а с другой стороны, мотивацию голода как стремление организма восстановить хорошее метаболическое состояние этих клеток? В общем-то, это давно известно. Такой областью мозга является латеральное ядро гипоталамуса. Особенность латерального гипоталамического ядра в том, что составляющие его нейроны очень чувствительны к уровню глюкозы в крови, и даже небольшое снижение концентрации глюкозы сильно активирует их. По сути, латеральное гипоталамическое ядро, объединенное нервными связями с корой больших полушарий головного мозга, — это сенсорная система, адекватным раздражителем для которой служит уровень питательных веществ в организме. Соответственно эмоция голода и мотивация голода — чисто сенсорные феномены.

Отсюда следует очень важный вывод: по всей видимости, центрами мотиваций и эмоций в мозге являются сенсорные системы. Если это так, то становится ясно, почему исследователи до сих пор не смогли понять природу этих психических феноменов. Дело в том, что до сего дня механизмы мотиваций и эмоций, во-первых, рассматривались отдельно друг от друга, а во-вторых, их искали вне сенсорных систем.

Итак, эмоции многоклеточных — субъективный феномен, отражающий изменение качества жизнедеятельности отдельных клеток. Положительные эмоции отражают хорошее, а отрицательные — плохое метаболическое состояние клеток организма. Наиболее чувствительны к раздражителям нервные клетки, поэтому они первыми откликаются на воздействия и изменения в окружающей среде и в первую очередь предопределяют появление субъективных переживаний. Однако, по сути, все живые клетки обладают механизмом оценки биологической значимости раздражителей. Если клеткам плохо, то это выражается в деполяризации их мембран и свидетельствует о снижении жизненных возможностей клетки. Если бы живая клетка могла сообщить, что она чувствует, когда находится в деполяризованном состоянии (то есть в состоянии снижения мембранного потенциала из-за метаболических проблем), то она прокричала бы о переживании чувства ужаса приближающейся смерти. По сути, именно это и «чувствует» деполяризованная амеба, находясь в горячей воде.

Подход к эмоциям как к процессу, берущему начало на клеточном уровне, позволяет по-иному взглянуть на природу многих психических явлений. Нейрофизиологические исследования показывают, что все мотивированные состояния сопровождаются поляризационно-деполяризационными процессами в нервной ткани головного мозга. В частности, все наркотики и алкоголь первично вызывают развитие гиперполяризационных процессов в нервной системе, а состоянию внимания сопутствуют деполяризационные явления. Значит, именно в клетке надо искать ключ к пониманию причин наркотической и алкогольной зависимостей и целого ряда психических заболеваний, связанных с нарушениями в мотивационно-эмоциональной сфере.

Источник