Как изучается работа головного мозга животных


Теперь во многих институтах Советского Союза есть специальные звуконепроницаемые камеры для изучения работы головного мозга собак. Раньше они были только в «Башне молчания» Института экспериментальной медицины в Петербурге.

В «Башне молчания» всегда царит тишина. Тихо не только в лаборатории, но и на улице.

Поднявшись по винтовой лестнице, вы подходите к экспериментальной комнате. Но прежде чем открыть дверь, нужно посмотреть, не горит ли над ней небольшая электрическая лампочка. Горящая лампочка — сигнал «идет опыт». Шуметь и входить нельзя. Но вот лампочка погасла. Вы входите в помещение, внутри которого — небольшая комната с очень толстыми стенами и плотно закрывающейся дверью. Это и есть звуконепроницаемая камера. В камере — станок для собаки с автоматической кормушкой, шкаф с набором различных раздражителей (метроном, свисток, звонки и т. д.) и микрофон, установленный перед мордой собаки. Раздражители, а также кормушку с пищей— мясо-сухарным порошком — подает экспериментатор. Он находится вне камеры, совершенно изолирован от животного во время опыта и наблюдает за его поведением через перископ (оптический прибор) или систему линз, отбрасывающих изображение собаки на матовое стекло. За 10 —15 дней до опыта собаке делают несложную операцию — выводят слюнной проток околоушной железы наружу. Для этого в ее щеке делают небольшое отверстие, в которое вживляют конец слюнного протока. Ранка быстро заживает, и теперь слюна поступает не в полость рта, как раньше, а наружу. Перед опытом на морду собаки замазкой наклеивают металлический или стеклянный баллон. Поступающая в баллон слюна вытесняет из специального слюноприемника воздух, который, в свою очередь, вытесняет из находящейся перед экспериментатором шкалы жидкость. По началу движения жидкости в шкале можно судить о начале слюноотделения. Объем же вытесненной из шкалы жидкости дает полное представление о количестве выделившейся слюны.

 

ИДЕТ ОПЫТ

Приготовление к опыту закончено. Все чашки автоматической кормушки наполнены смоченным водой мясо-сухарным порошком. Экспериментатор закрывает дверь в камеру и садится за пульт управления. Предстоит задача выработать условный пищевой рефлекс на метроном с частотой 120 ударов в минуту.

Экспериментатор включает метроном. Репродуктор доносит мерное щелканье прибора. На матовом стекле — изображение собаки. По повороту головы и ушей видно, что собака прислушивается к звуку метронома — рефлекс «Что такое?». Ни капли слюны. Жидкость в шкале остается без движения. Метроном стучит 5 секунд. Не выключая метронома, экспериментатор нажимает на резиновую грушу. Диск кормушки поворачивается, и в ее прорези появляется чашка с мясо-сухарным порошком. Собака с жадностью набрасывается на корм. Жидкость в шкале начинает двигаться сначала медленно, потом все быстрее и быстрее. Пять, десять, двадцать, шестьдесят делений шкалы! Значит, выделилось 15 капель. Это безусловный рефлекс.

Метроном выключен, и собака доедает корм в полной тишине. Постепенно слюноотделение уменьшается и, наконец, прекращается совсем. Жидкость в шкале останавливается. Через 4—5 минут экспериментатор вновь включает метроном и снова «подкрепляет» его мясо-сухарным порошком. Так, в течение опыта 5—6 раз звук метронома сочетается с актом еды. Но вот во время одного из опытов (после 12—16 сочетаний) экспериментатор замечает явное изменение в поведении животного. При звуке метронома собака сразу устремляется к кормушке. Жидкость в шкале, дрогнув, начинает постепенно двигаться с увеличивающейся скоростью, и чем дольше стучит метроном, тем быстрее движется жидкость.

В чем дело? Ведь собака еще не получила корма.

Ответ ясен: у животного образовался условный рефлекс, и ранее безразличный для него метроном стал условным возбудителем пищевой реакции. Он сделался сигналом, или предвестником, еды.

Образована новая нервная связь. Теперь возбуждение, возникающее при действии метронома в органе слуха собаки, поступает по центростремительным нервам в кору головного мозга и передается на секреторный нерв слюнной железы. В центральной нервной системе замкнулась связь между проводниками звуковых раздражителей и проводниками, идущими к слюнной железе. Естественно, возникает вопрос: постоянна или нет образовавшаяся нервная связь?

Экспериментатор меняет условия опыта. Он включает метроном, а еду не дает. Метроном звучит 10—12 секунд. Собака напряженно стоит над кормушкой. Жидкость в шкале показывает, что выделилось 6 капель (24 деления) слюны. Экспериментатор выключает метроном на 5 минут. Затем снова раздается его стук. Но пищи нет. И так несколько раз подряд.

Наблюдая за движением жидкости в шкале, экспериментатор видит, как каждый раз метроном вызывает все меньшее и меньшее выделение слюны. Наконец, наступает момент, когда его стук перестает вызывать слюноотделение.

Условный рефлекс угас. А это значит, что на смену возбуждению, вызывавшемуся ранее метрономом, теперь пришло торможение. Возбуждение и торможение лежат в основе работы нервной системы. Возбуждение вызывает деятельность того или иного органа, а торможение прекращает эту деятельность.