Травка, Фунтик, Рубикон и другие

Неудачный эксперимент нередко оборачивается для экспериментатора огромной удачей.

Еще начинающим исследователем я изучал судьбу информации, приходящей в мозг собаки сразу по нескольким каналам: через слух, зрение, кожные рецепторы, обоняние и так далее. У некоторых животных в ходе опытов были удалены различные анализаторные зоны мозга. Больше всего меня поразило тогда, как быстро исчезали последствия операций. Всего через каких-нибудь пять-восемь дней после удаления обширных областей мозга собаки вели себя совершенно нормально. Сторонний наблюдатель никогда не подумал бы, что совсем недавно я основательно поковырялся в собачьем мозгу. Только две собаки не укладывались в это правило.

Планируя эксперимент, я наметил сделать две контрольные операции: удалить лобные и теменные области коры больших полушарий. Эти зоны мозга не связаны - непосредственным анализом каких-либо раздражители. Я полагал, что их удаление не вызовет особо серьезных последствий, и наметил для этого самых симпатичных собак. У Травки удалил лобные доли, у Фунтика - теменные.

С Травкой ничего особенного не произошло. Стали еще более ласковой, менее резвой. Удивляло лишь непреодолимое желание бежать за любым двигающимся предметом. Слегка пригнув нос к земле, с глазами не выражающими никаких эмоций, Травка часами могла следовать за человеком, идущим по кругу или выписывающим замысловатые вензеля.

Гораздо большее впечатление произвел на меня Фунтик. У него было удалено значительно меньше мозгового вещества, чем у каждой из остальных собак, но он оказался тяжелым инвалидом. Первое впечатление было, что собака просто ничего не видит. Он натыкался и на крупные и на мелкие предметы.

Спуститься или подняться по лестнице Фунтик не мог. Если его вели вниз, не замечал первой ступеньки, сваливался с нее, затем со второй, третьей, пугался, и никакие уговоры не могли заставить его идти дальше Фунтику так же трудно было подниматься наверх. Так как сразу же после операции у него появилась манера двигаться по комнате, опустив нос к самому полу, как бы обнюхивая или даже ощупывая носом дорогу, он просто натыкался мордой на ступеньку. Поставить на нее лапу он не догадывался.

Иногда с Фунтиком случались забавные истории! Попав случайно головой под стул, он надежно застревал в лесу из четырех ножек. Приходилось помогатм Преодолеть низенький барьер пес не мог. Не догадывался через него перешагнуть.

Все же настоящим слепцом назвать его было нельзя. Через пару недель, когда Фунтик несколько освоился со своим положением, я стал замечать, что он может издалека направиться к белой (или вообще светлой) двери. Отличить дверь комнаты от белого шкафа он, конечно, не мог. Мало того, обладая способностью увидеть дверь издалека, он часто промахивался и натыкался на косяк. Мелкие препятствия, вроде ножки стола или стула, также не оставались незамеченными и все же он на них натыкался. Значит, видел, но не понимал того, о чем сообщали мозгу его глаза.

Объяснить поведение собаки только нарушением зрительной функции нельзя. Я многократно убеждался, что здоровые собаки максимум за полчаса обучаются ходить по лестнице с завязанными глазами, приноравливаясь к высоте и ширине ее ступенек. Для Фунтика лестница более трех месяцев была непреодолимым барьером. Здоровые собаки с завязанными глазами легко справлялись с пустяковыми препятствиями. С помощью остальных органов чувств они активно исследовали сложившуюся ситуацию и легко ориентировались в пространстве. Совершенно очевидно, что одним нарушением зрения поведение моей собаки никак объяснить нельзя.

Чем дольше я наблюдал за Фунтиком, тем мне яснее становилось, что у него нарушено взаимодействие анализаторных систем. Это чувствовалось во всем. Координация движений у Фунтика нарушена не была. По гладкому полу он ходил довольно уверенно, пока голова оставалась неподвижной. Стоило собаке повернуть голову или нагнуть ее, Фунтик тотчас же терял равновесие. Орган равновесия работал исправно, но делать поправку, учитывающую положение головы, пес разучился. Его мозг не мог объединить информацию вестибулярного аппарата и мышц шеи.

На основании простых наблюдений делать окончательные выводы нельзя. Я стал изучать, как анализирует Фунтик сложные комплексные раздражители, а вскоре завел для этого и других собак.

Первым меня заинтересовал вопрос, могут ли у собак с повреждением теменных отделов больших полушарий образовываться временные связи между двумя раздражителями, адресующимися к разным анализаторам. Например, между светом и звонком или между кожным раздражением и запахом мяты. Образовать их мае не удалось. Это подтверждало, что анализаторные области мозга разучились работать совместно.

В следующем эксперименте изучалась способность оперированных собак отличать один сложный раздражитель от другого. Задолго до проведения операции У всех подопытных животных был выработан условный рефлекс на трехчленный комплекс раздражителей: свет, звонок и касалку. Раздражители действовали один за другим, и только после кожного давался корм. От этого комплекса собаки должны были научиться отличать другой, составленный из тех же компонентов, но действовавших в обратном порядке. Задача для собак непростая, но они с нею справились.

Особенно трудно давалось полное равнодушие к раздражителям, за которыми не следовал корм. Где-то в глубине собачьего мозга (чуть не сказал - души) постоянно теплилось сомнение: «Точно ли мне сейчас не дадут поесть? Ведь это все те же касалка, звонои свет, после которых я всего три минуты назад получила отличную порцию мясосухарного порошка».

Я ожидал, что если собаки с неповрежденным мозгом различают комплексы с трудом, то уж после операции они с этой деликатной задачей не справятся. Ничуть не бывало. После операции «сомнения» у собая возникали значительно реже и стали менее мучительны.

Когда период удивления и растерянности у меня прошел, я решил перехитрить своих подопечных.

Для Рубикона и других собак я удлинил комплекс, присоединив в конце еще один, четвертый, компонент - гудок, а затем заставил различать два сходных; комплекса, где местами менялись только средние компоненты (свет - звонок - касалка - гудок, свет - касалка - звонок - гудок). Я-то знал, что эта задача на пределе собачьих возможностей. Не тут-то было, на без колебаний и сомнения, но и эту задачу собаки четко решали. Пришлось затеять новое исследование.

Травка, Фунтик, Рубикон и другие

При выработке рефлекса на комплекс его компоненты объединяются временными связями. Поэтому у моих собак второй и третий компоненты комплекса, звонок и касалка, данные по отдельности, утратили способность вызывать условный рефлекс. Лишь на свет, самый первый компонент, слюнки по-прежнему текли.

Иначе дело обстояло у оперированных животных. У них не только первый, но и второй компонент вызывал рефлекс. Свет в размере 8 капель, звонок - 4, а весь комплекс: свет - звонок - касалка - 12. Третий компонент вызывал сильное торможение, способное подавить рефлекс на свет и звонок. В тормозном комплексе он оказывался на первом месте и должен был бороться с возбуждением, вызванным остальными компонентами. Теперь можно было формировать любые комплексы, заранее зная, какой величины будет рефлекс. При этом приходилось складывать эффекты двух первых компонентов и вычитать количество слюны, которое вытормаживал третий.

Свет + звонок = 8 + 4 = 12 капель.

Свет + свет = 8 + 8 = 16 капель.

Свет + звонок + свет = 8 + 4 + 8 = 20 капель.

Звонок + звонок + звонок = 4 + 4 + 4 = 12 капель.

Касалка + звонок + свет = 4 + 8- 12 = 0 капель.

Касалка + звонок + свет = 4 + 8 - 12 = 0 капель.

Касалка + свет + свет = 8 + 8 - 12 = 4 капли.

Касалка + звонок + звонок + звонок = 4 + 4 + 4 - 12 = 0 капель.

Теменная кора оказалась у собак тем местом, где происходит интеграция показателей различных анализаторов. Без этого отдела мозга невозможно образование временных связей между компонентами комплекса. У нормальных собак он анализирует всю приходящую информацию и, если получит соответствующий сигнал. Дает команду пищевому центру осуществить рефлекс.

В отсутствие теменных областей пищевому центру приходится самому «решать», на какие раздражители следует гнать слюну. «Запомнить» сложные комплексы он не в состоянии. Вместо того чтобы реагировать на целый комплекс, он вынужден работать как счетовод. Теменная область, лежащая в центральной части больших полушарий мозга между основными анализаторными областями, берет на себя обработку комплексов и тем освобождает остальные отделы мозга от ненужного формирования тысяч и тысяч временных связей.

Академик И. Бериташвили одним из первых догадался, что у анализаторов должен быть помощник. Почти сорок лет назад, изучая у собак образование условных рефлексов на комплексы, он предположил, что временные связи не протягиваются от одного анализам другому, а идут к какому-то стороннему пункту, где встречается вся информация о каждом компоненте комплекса.

Нужно прямо сказать, у него было мало основа сделать подобное предположение. Скорее это гениальное предвидение.

По Бериташвили, начальный отрезок условного pефлекса на комплекс должен представлять собой пирамидку, по граням которой тянутся нити временных связей от его компонентов, чтобы на вершине связаны один общий узел. Изучение теменных областей мозга показало, что именно здесь завязываются подобные узелки.