1999
Номер посвящён
150-летию со дня рождения
Ивана Петровича Павлова
|
1999 |
Номер посвящён
|
Однополушарный сон спасает птиц от хищников
Нужен ли нам будильник?
Запах, пространство и память
Оптимизация поиска пищи: влияние генотипа
О пользе музыки
СПИД: старая проблема, новый взгляд
Найден новый препарат, снижающий состояние тревоги
ФизиологияОднополушарный сон спасает птиц от хищников
Как известно, у дельфинов одно из полушарий мозга может находиться в состоянии глубокого, медленноволнового, сна, а второе - в состоянии бодрствования (Ковальзон В.М. Природа сна // Природа. 1999. №8. С. 172-179). Эта способность объясняется необходимостью поддерживать активность некоторых отделов мозга для обеспечения дыхательного рефлекса. Однако такая особенность выработалась не только у китообразных, но и у птиц.
Однополушарный сон у птиц связан с ситуациями, когда велика опасность нападения хищников; в этом случае у них бодрствует одно полушарие мозга (например, правое) и открыт один глаз - с противоположной стороны (т.е. левый). В безопасных условиях птицы спят обычным (двуполушарным) сном, но чем больше опасность, тем больше доля времени однополушарного сна по отношению к обычному.
Изучению этого феномена посвящена работа Н.Раттенборга, С.Лимы и Ч.Амланера (N.Rattenborg, S.Lima, C.Amlaner; Университет штата Индиана, США). Они наблюдали за группами крякв (Anas platyrhynchos), состоящими из четырех располагавшихся в ряд птиц. С помощью видеокамеры было установлено, что у птиц, находящихся по краям ряда, т.е. в более уязвимом положении, доля однополушарного сна больше, чем у птиц, занимающих центральное положение. Интересно, что у крайних уток в течение однополушарного сна обычно открыт глаз, смотрящий в сторону от центра, в направлении возможного появления хищника. У других уток это не отмечалось.
Наблюдения подтвердились электрофизиологическими исследованиями. Когда один глаз птицы был закрыт, в противоположном полушарии регистрировалась высокоамплитудная низкочастотная активность, характерная для медленноволнового сна. В противоположном полушарии амплитуда биоэлектрического сигнала была такой же, что и при бодрствовании. В состоянии однополушарного сна утки мгновенно реагировали на имитацию приближающегося хищника. Показано также, что сон птицы с одним открытым глазом действительно однополушарный. В то же время быстрый, или парадоксальный, сон всегда фиксировался в обоих полушариях одновременно.
Таким образом, установлено, что у птиц каждая система (полушарие и связанный с ним глаз) может функционировать в процессе сна независимо. Способность контролировать сон и переходить к однополушарному, более чуткому, сну в ситуации риска существенно повышает адаптационные возможности птиц.
Nature. 1999. V.397. № 6718. P.397 (Великобритания).
Нужен ли нам будильник?
Как известно, некоторые люди обладают завидной способностью просыпаться точно в назначенное время без помощи будильника. Качество крайне полезное в повседневной жизни. Но какими физиологическими механизмами оно обеспечивается? Как может человек, находясь в состоянии сна, произвольно контролировать момент его окончания? На этот вопрос попытались ответить Ж.Борн, К.Хансен и Л.Маршалл с коллегами (J.Born, K.Hansen, L.Marshall et al.; Университет в Бюлеке, Германия).
Ранее было показано, что смена бодрствования и сна в течение суток находится под контролем гормонов гипофиз-адреналовой системы. Так, уровни адренокортикотропного гормона (АКТГ) и кортизола повышаются к концу сна и достигают максимума, когда человек просыпается. Эти же гормоны усиленно высвобождаются при стрессе, обеспечивая адекватную реакцию организма, а также в моменты, когда человек или животное только предчувствует появление стрессовой ситуации.
Во время ночного сна у 15 добровольцев, участвовавших в эксперименте, регистрировали электроэнцефало-, электроокуло- и электромиограммы, а также каждые 15 мин брали кровь для определения уровня гипофиз-адреналовых гормонов в плазме. Эксперимент состоял из трех стадий, на каждой из которых изучали разные условия сна. Сон всегда начинался в полночь. Перед этим один раз испытуемым говорили, что они должны проснуться в 6 ч (“короткий сон”), во второй и третий раз тем же самым добровольцам объявляли, что они могут спать до 9 ч (“длинный сон”). Однако на третьем этапе некоторых из них неожиданно будили в 6 ч (“неожиданное пробуждение”).
Оказалось, что во всех группах уровень АКТГ и кортизола в плазме постепенно увеличивался со временем приблизительно до 4 ч 30 мин. Затем он начинал резко повышаться, если человек должен проснуться в 6 ч, и продолжал расти в течение 30 мин после пробуждения. В остальных группах уровень АКТГ был значительно ниже. Однако если испытуемых неожиданно будили, концентрация этого гормона резко подскакивала и к 6 ч 30 мин достигала уровня группы “короткого сна”. У испытуемых, спящих до 9 ч, уровень АКТГ также повышался перед пробуждением, но в гораздо меньшей степени. Содержание второго гормона, кортизола, увеличивалось после пробуждения, особенно сильно - после неожиданного. Интересно, что структура сна, в которой, как известно, выделяют стадии поверхностного, медленноволнового и парадоксального сна, не зависит от условий эксперимента, т.е. в разных группах “качество” сна не меняется1.
Таким образом, в период перед ожидаемым пробуждением, равно как и перед ожидаемым стрессом, включается гипофиз-адреналовая система и вырабатывается АКТГ. Это и есть механизм произвольного окончания сна. Если пробуждение неожиданно, АКТГ выбрасывается в кровь гораздо стремительнее, поскольку организм “не подготовился”. А пробуждение от “длинного сна”, очевидно, не является сильным стрессом, поэтому происходит без резкой мобилизации адаптационной системы организма. По-видимому, именно индивидуальными особенностями гипофиз-адреналовой системы, ее возможностью активизироваться не только во время стресса, но и “предчувствовать” его и объясняется способность некоторых людей жить без будильника.
Nature. 1999. V.397. №6714. P.29-30 (Великобритания).
НейробиологияЗапах, пространство и память
Интерес к гиппокампу как к структуре, каким-то образом вовлеченной в процесс хранения и воспроизведения информации, возник давно. По клиническим данным, полученным еще в начале 50-х годов, у человека он связан со способностью удерживать в памяти новые события. В то же время в исследованиях на животных гиппокамп чаще всего рассматривают как структуру, имеющую отношение к пространственной памяти, способную формировать “карту пространства”. В ряде работ было показано, что после повреждения гиппокампа животные не способны решать пространственные задачи. Также были обнаружены нейроны, мембраны которых деполяризовались, если животное находилось в определенном месте. Связан ли гиппокамп только с запоминанием пространственных координат или же вовлечен в более общие процессы памяти - этот вопрос до сих пор оставался неясным.
В экспериментах Э.Вуд, П.Дудченко и Г.Эйхенбаума (E.Wood, P.Dudchenko, H.Eichenbaum; Бостонский университет, США) крыс обучали последовательному выбору по несоответствию с образцом. На специальную платформу перед крысой ставили кормушку, наполненную адсорбентом с запахом одной из девяти специй (например, аниса, тмина и т.п.). После того как крыса обнюхивала кормушку, ее заменяли на новую. Если новая кормушка пахла иначе, то на самое ее дно, под адсорбент, помещали подкрепление. Если же запах был прежним, то кормушку оставляли пустой. Кроме того, варьировали положение кормушки на платформе (в одном из четырех углов или в центре).
Когда крысы начали безошибочно решать предложенную задачу, экспериментаторы стали записывать электрическую активность отдельных нейронов гиппокампа и обнаружили, что, в соответствии с классическими представлениями о функции этой структуры, в ней имеются нейроны, у которых мембраны деполяризуются, когда кормушка находится в каком-либо определенном месте на платформе. Однако так вели себя только 15% зарегистрированных нейронов. Какую же функцию выполняли остальные?Схема эксперимента по обучению крыс последовательному выбору по несоответствию с образцом. В предъявлении n кормушка пахнет иначе, чем предыдущая, поэтому крыса ищет подкрепление. В следующем предъявлении (n+1) запах оставляют таким же, но меняют положение кормушки. Животное обучается не реагировать на кормушку в данном случае. В предъявлении (n+2) кормушка снова пахнет иначе, и животное опять отыскивает корм.
Часть нейронов (около 11%) отвечали разрядом на определенный запах. Впервые удалось обнаружить нейроны (примерно 14%), мембраны которых деполяризовались, если кормушка пахла так же, как предыдущая, но оставались интактными, когда запах отличался. Остальные клетки отвечали разрядом при определенном сочетании двух или трех признаков.
Эти данные свидетельствуют, что у крыс нейроны гиппокампа в равной степени участвуют в обработке и пространственной и непространственной информации. Более того, впервые обнаруженные нейроны “соответствия” могут пролить свет на то, каким образом осуществляется запоминание информации на клеточном уровне. Ознакомленный с данной работой Р.Роулинг (R.Rawling) считает, что она может способствовать тому, чтобы исследования гиппокампа на моделях лабораторных животных пошли и в направлении, которое соответствует клиническим данным, полученным на человеке.
Nature. 1999. V.397. №6720. P.613-616 (Великобритания).
ЗоопсихологияОптимизация поиска пищи: влияние генотипа
Способность животных прогнозировать предстоящие события оценивается обычно специальными тестами. Один из них - тест Ревеша-Крушинского. Суть его такова. Перед животным ставят ряд непрозрачных цилиндров с приманкой под одним из них. Животное может отыскать приманку, сбрасывая с кормушек крышки. Затем приманку помещают под соседний цилиндр и т.д. Уже после первых двух предъявлений животное получает достаточно информации, чтобы спрогнозировать местонахождение приманки в следующих опытах.
М.Г.Плескачева, З.А.Зорина, Л.В.Чебыкина и З.А.Костына (биологический факультет МГУ) изучали способность решать этот тест у пасюков (диких крыс) и лабораторных крыс двух линий - Вистар и Крушинского-Молодкиной. Животные первой линии - это обычные лабораторные крысы, а крысы линии Крушинского-Молодкиной специально на протяжении нескольких поколений подвергались отбору по предрасположенности к аудиогенной эпилепсии, т.е. эпилептоподобным состояниям при воздействии резких звуков.
Оказалось, что крысы всех этих трех генотипов неспособны безошибочно находить приманку в серии из нескольких предъявлений. Однако и пасюки, и крысы линии Вистар могли в некоторой степени оптимизировать свое поведение: они не переворачивали тот цилиндр, в котором приманка была обнаружена в предыдущем опыте, а начинали поиск в соседних цилиндрах. Крысы же линии Крушинского-Молодкиной на протяжении всего теста переворачивали цилиндры совершенно случайно. По мнению авторов, это связано не столько с недостаточно развитыми “умственными” способностями, сколько с дефицитом пространственной памяти у крыс этой линии. Контрольный эксперимент подтвердил, что животные действительно плохо запоминали, в каком именно цилиндре находилась приманка.
Авторы подчеркивают, что оптимизация поиска приманки, имеющая адаптивное значение, может достигаться по крайней мере двумя путями: за счет логического прогнозирования или запоминания прежнего положения приманки и сужения зоны ее поиска. А значит, оптимизация поиска тем или иным путем зависит от генотипа.
Журнал высшей нервной деятельности. 1998. Т.48. Вып.1. С.38-46 (Россия).
ПсихологияО пользе музыки
Для исследования разных форм психической деятельности испытуемым обычно предлагается выполнить то или иное задание, например распознать картинку, которая появляется на экране телевизора, и нажать определенную кнопку.
Р.А.Павлыгина с коллегами (Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва), проводя такие эксперименты, установили, что испытуемые распознавали картинку быстрее и делали меньше ошибок, если во время работы в комнате звучала музыка. Интересно, что как классическая (Чайковский, Бах), так и рок-музыка (Rolling Stones) повышали точность и быстроту распознавания независимо от того, какой именно стиль предпочитал человек. Однако если музыкальный отрывок проигрывали во второй или третий раз, его положительное действие уменьшалось. Наиболее стабильно работа улучшалась в тех случаях, когда рок и классическая музыка чередовались либо незначительно изменялась мощность звука.
Журнал высшей нервной деятельности. Т.48. Вып.1. С.19-29 (Россия).
МедицинаСПИД: старая проблема, новый взгляд
За 20 лет, прошедших с момента обнаружения вируса иммунодефицита человека, почти 14 млн людей умерли от СПИДа и, вероятно, еще 33 млн являются носителями ВИЧ-инфекции. Чтобы предупредить распространение вируса, медики обычно информируют женщин о путях заражения и опасности этого заболевания. Однако в настоящее время исследователи приходят к выводу, что его передача зависит главным образом от мужчин.
Один из доводов состоит в том, что мужчина в среднем имеет больше сексуальных партнеров, чем женщина, и, следовательно, больше возможностей передать вирус. Так, по данным опросов в Великобритании, 24% мужчин и только 7% женщин заявили, что сменили более 10 партнеров.
Несколько важных факторов связаны с различиями в физиологии мужчины и женщины. Мужчина - носитель ВИЧ-инфекции при одном сношении без презерватива может передать вирус женщине с вероятностью 1:500. В этих же условиях вероятность передачи вируса от женщины к мужчине составляет лишь 1:1000. Более того, в первые несколько месяцев после заражения достигает максимального уровня количество вирусных телец в семенной жидкости (но не во влагалищной смазке), что также увеличивает риск заражения женщины. Особенно чувствительны к вирусу женщины до 20 лет, поскольку у них еще недостаточно развиты слизистые оболочки половых органов, а значит, выше вероятность повреждения половых путей.
Существенно также, что поведение мужчин в значительной степени находится под влиянием представлений о мужественности, навязанных обществом. Для многих мужчин заниматься сексом без презерватива, иметь много партнерш и не сдерживать свои сексуальные побуждения - признаки принадлежности к сильному полу. В то же время сексуальная жизнь многих женщин зависит от мужчин. По данным одного из опросов на Ямайке, замужние женщины в ответ на просьбу использовать презерватив часто слышат от своих мужей, что они лучше найдут других женщин, которые не будут ставить подобных условий.
Приведенные выше данные, отмечают эксперты, не означают, что все мужчины несут ответственность за распространение эпидемии СПИДа. Как и женщины, мужчины сами попадают в группу риска, поскольку не могут передать вирус, не заразившись сами.
Итак, программы по предупреждению СПИДа, в которых главное внимание уделено женщинам, могут потерпеть неудачу по одной-единственной причине: женщины не смогут защитить себя от заболевания, если мужчины не будут принимать соответствующих мер. Смогут ли мужчины изменить свое поведение и насколько им позволят это сделать широко распространенные идеалы мужественности - вопрос будущего. Не исключено, что для победы над СПИДом потребуется преодолеть некоторые глубоко укоренившиеся общественные представления и верования.
Panos HIV/AIDS Briefing. 1998. №6 (Великобритания).
МедицинаНайден новый препарат, снижающий состояние тревоги
С.Б.Середенин с коллегами (Институт фармакологии РАМН, Москва) обнаружили, что синтетический аналог пептида тафтсина оказывает успокаивающее действие на мышей, которые обладали генетически детерминированным высоким уровнем тревожности и пассивной формой поведения. Эффект, вызываемый введением этого синтетического пептида, схож с эффектом, который свойствен бензодиазепиновым транквилизаторам. Однако последние при увеличении дозы оказывают ряд побочных действий, а аналог тафтсина лишен этих недостатков. Тем не менее механизм его действия, считают авторы, нуждается в тщательном дополнительном исследовании.
Журнал высшей нервной деятельности. 1998. Т.48. Вып.1. С.153-160 (Россия).
