Содержание
Исследования дельфинов
Исследование сна дельфинов
Видят ли дельфины сны
Узкий перешеек отделяет лагуну от моря. Оно перекатывается через запруду прозрачным ручейком, слишком мелким, чтобы вырваться через него на свободу. Впрочем, дельфины и не пытаются этого сделать.
Мерными быстрыми кругами ходят они в мелководье соленого озерка, поднимаясь к поверхности, только чтобы сделать очередной выдох — вдох.
На секунду показывается блестящая мокрым глянцем макушка после негромкого «п-пых» снова уходит в воду. Через минуту все повторяется, так раз за разом, день за днем, неделя за неделей…
Дельфины появляются в лагуне каждую весну. Когда солнце подсушит зимнюю слякоть, черноморские рыбаки вытаскивают на свет огромную снасть, оставшуюся еще с той поры, когда не было запрета на дельфиний промысел, и несколько сейнеров надолго уходят в море.
Исследования дельфинов
Комплексные исследования дельфинов начались в институте эволюционной морфологии и экологии животных имени Л. Н. Северцова с начала 70-х годов, по инициативе его директора академика В. Е Соколова.
Сначала работы велись выездными экспедициями, а сейчас институт располагает собственной морской станцией, где каждое лето трудятся научные группы, изучающие различные стороны жизнедеятельности дельфинов.
На берегу лагуны только одна палатка: пока дельфины не привыкнут к людям, нечего их зря беспокоить. Возможность увидеть редких животных привлекает сюда курортников из соседних лагерей и баз отдыха.
Сначала отдыхающие просто разглядывают дельфинов. То, что следует за этим, неизбежно уже стало привычным: люди в плавках купальниках подходят ближе, заглядывают в палатку, иногда здороваются, еще реже представляются и сразу начинают спрашивать.
Отвечать обычно нетрудно — вопросы почти всегда одни и те же. Разве что надоедает повторяться. Но иногда простого ответа сразу не находится, и тогда в палатке предпочитают отшучиваться. Так бывает и в том случае, если спрашивают: «А как дельфины спят?»
«Киты (а дельфины относятся к подотряду зубатых китов) спят на поверхности воды», — вот все, что смог ответить на этот вопрос автор книжки о дельфинах, вышедшей лет десять тому назад.
Сказано точно, но слишком кратко. И лаконизм в данном случае не особенность авторского стиля, а результат отсутствия более полных сведений.
Подобно всем млекопитающим, дельфины дышат легкими. Единственная их ноздря — так называемое дыхало — расположена на приподнятой части темени. Поэтому даже во сне животное должно постоянно сохранять в воде определенное положение.
Но, как принято считать, глубокий сон тем и отличается от бодрствования, что в это время у любого животного расслабляются мышцы и оно может принимать различные позы. Дельфины себе этого позволить не могут.
Исследование сна дельфинов
Значит ли это, что они вообще не спят по-настоящему? Известный американский исследователь, автор популярной книги «Человек и дельфин» доктор Джон Лилли предположил, что дельфины спят урывками между вдохами. В этом случае им действительно не грозит опасность захлебнуться во сне.
Чем оригинальней гипотеза, тем более убедительных доказательств она требует. А вот их — то у Лилли и не было. В то же время его догадку нельзя было считать и чисто умозрительной. К ней американского ученого толкали некоторые факты и прежде всего случайно открывшаяся необычная зависимость дыхания дельфинов от состояния их нервной системы.
Давно, когда Лилли еще только начинал работать с дельфинами, несколько опытных физиологов в лаборатории Маринлэнда впервые собирались составить карту коры головного мозга дельфинов. Для этого, по принятой методике, животных нужно было прежде всего лишить возможности двигаться.
«Дельфина вынули из воды и поместили в станок, — рассказывает в своей книге Джон Лилли. Доктор Вулси ввел ему рассчитанную дозу препарата. Эта доза — тридцать миллиграммов на килограмм веса — была лишь чуть меньше той, какая обычно применяется для приматов, так что животное должно было погрузиться в глубокий сон…
Последующие полчаса, оказались для всех нас чрезвычайно мучительными. Дыхание дельфина становилось все реже и реже, и, наконец, сердце его остановилось».
Предположения о слишком большой дозе или специфическом действии именно препарата не оправдались. Последующие эксперименты показали, что самые незначительные количества любых наркотиков неизбежно приводили животных к гибели, причиной которой была остановка дыхания.
«Это было обескураживающее, неожиданное открытие», — признается Лилли. Обезьяны, собаки, кошки, как и другие млекопитающие, в искусственом сне продолжают нормально дышать. Дельфины почему-то выпадали из этого ряда.
Напрашивалась мысль о том, что дельфины дышат не рефлекторно, а управляют дыханием сознательно. Лишь это могло объяснить, почему даже легкое воздействие на нервную систему вызывало непоправимые последствия.
Любому ученому всегда претит душок дешевой сенсационности, возникающей время от времени вокруг тех или иных действительно любопытных фактов или явлений. Подобная атмосфера, как, вероятно, многие помнят, возникла и вокруг дельфинов, породив своеобразный «дельфиний бум» на страницах мировой печати в 60-х годах.
Однако шумиха, поднятая вокруг фантастических умственных способностей дельфинов, сыграла на руку и настоящей науке, в значительной степени подогнав развитие серьезных исследований.
Именно такими исследованиями и занималась руководимая доктором биологических наук А. Я. Супиным лаборатория эволюции сенсорных систем (Институт эволюционной морфологии и экологии животных имени А. Н. Северцова), когда в коллектив пришел новый сотрудник, кандидат биологических наук Л. М. Мухаметов.
Для биолога, специализировавшегося на изучении физиологии сна (а именно этим занимался Л. М. Мухаметов), дельфины представляют особый интерес. И в первую очередь описанной выше непонятной связью между сном и дыханием. Один из основных приемов исследования высшей нервной деятельности — введение электродов в различные структуры живого мозга.
Правда, для того, чтобы использовать традиционную методику на дельфинах, пришлось проявить немалую изобретательность: животное нужно было подключить к прибору, не ограничивая, или хотя бы не слишком ограничивая его свободу.
Пришлось придумать не только способы надежного вживления электродов в мозг животного, но и использовать специальный антивибрационный кабель, соединяющий их с регистратором и не мешающий передвижениям дельфина.
На время опытов дельфинов переводят в маленький рабочий бассейн. Прямо из головы животного торчат уходящие вверх провода. На взгляд несведущего человека картина не слишком приятная. Но поведение дельфина быстро успокаивает: совершенно очевидно, никаких неприятных ощущений он не испытывает.
Серая живая торпеда кружит в воде, изредка взглядывая на посетителя большим умным глазом. Рядом в палатке — лаборатории слегка шумит прибор, выталкивающий из себя широкую бумажную ленту, перья самописцев оставляют на бумаге длинные зубчатые следы.
Одновременно регистрируется не только электрическая активность мозга, но и работа отдельных мышц головы, глаз, сердца, записываются показатели дыхания. Разработанная методика дала ученым возможность непрерывно и длительно наблюдать объективную картину деятельности мозга дельфина, в каком бы состоянии — будь то сон или бодрствование, он не находился.
И вот теперь в их руках неопровержимые факты. Оказалось, что дельфины, как и другие млекопитающие, спят и достаточно продолжительно и непрерывно. И дышат дельфины во сне.
Тем не менее не все у них, как у наземных млекопитающих. Прежде всего они продолжают во сне плавать. Причем не пассивно, как покачивается в море пустой бочонок, а постоянно перемещаясь по поверхности бассейна.
Вот хорошая иллюстрация к этому. Студентка впервые приехала в Малый Утриш на практику. В тот день научные сотрудники были заняты и не успели посвятить девушку во все детали работы.
Потому и поручений ей еще никаких не дали, попросили только в определенный час разбудить дельфина (перед тем животному двое суток не давали заснуть, и теперь дельфин, по-прежнему подключенный к прибору, отсыпался).
Когда студента подошла к бассейну, рядом никого не было. В воде плавно кружила большая серая туша. «Сам проснулся», — с обличением подумала девушка. Однако, на всякий случай, опасливо толкнула приблизившееся к борту животное.
Зверь несильно шарахнулся в сторону, но тут же снова заскользил по видимой только ему замкнутой водной дорожке. Студентка была абсолютно уверена, что дело она сделала. А между тем дельфин, как до ее прихода, так и теперь, беспробудно спал (об этом говорили кривые, вычерченные самописцами), ни на минуту, однако, не прекращая своего движения.
Сон в движении или движение во сне? Хотя разве не так ведут себя лунатики? Спящий человек с закрытыми глазами не только стоит, ходит, но и совершает подчас чудеса баланса. Правда, лунатизм — явное нарушение психики, а здесь вполне здоровые животные. Было чему удивиться!
Подготавливая собаку или кролика к опыту, экспериментатор обычно вживляет электроды в оба полушария головного мозга. Хотя в принципе это не обязательно: если электроды касаются симметричных участков коры, то и снятые с них биотоки оставят на ленте одинаковые следы.
Так было всегда, независимо от того, какое животное находилось на лабораторном столе. Естественно, ничего другого не ждали и от дельфинов.
И вот тут-то Л. М. Мухаметова подстерегала самая большая неожиданность: правая и левая половины мозга спящих дельфинов находились явно в различных состояниях. Этому трудно было поверить, никто еще никогда не наблюдал ничего подобного!
Судя по кривым биопотенциалов, когда одно полушарие спало, другое бодрствовало или было в состоянии, весьма напоминающем бодрствование. Причем в активном и заторможенном состояниях полушария находились поочередно, регулярно меняясь ролями через каждые несколько десятков минут.
Для чего же дельфину понадобилось обзавестись столь необычной способностью? Если активность одного из полушарий, действительно означает бодрствование, то, может быть, оно выполняет в это время какие-то сторожевые функции?
Правда, по-настоящему опасных врагов у дельфинов не так уж много, но не следует забывать и о коварстве окружающей его водной стихии.
Постоянно, даже во сне, сохранять бдительность — качество для дикого зверя неоценимое. Почему бы дельфину в дополнение к другим своим великолепным способностям не обладать еще и этим свойством?
Полностью отбрасывать такую возможность пока не нужно. Тем более что в ее пользу говорят и некоторые другие наблюдения. Замечали, например, что у спящих дельфинов бывает открытым один глаз. Не связано ли это «недремлющее око» с бодрствующим полушарием?
И еще. Не исключено, что поочередное бодрствование одного из полушарий необходимо дельфину для организации сложной цепи хорошо координированных дыхательных движений.
В этом случае становится вполне понятной гибель животных в лаборатории Маринлэнда: введенное наркотическое вещество нарушает нормальную деятельность сразу двух половин головного мозга и таким образом выключает дыхание.
Таковы пока некоторые рабочие гипотезы о функциональном назначении открытого у дельфинов явления. Однако уже сейчас, еще до вынесения окончательного решения, намечаются некоторые пути его практического использования.
Дельфины со своими раздельно работающими полушариями впервые дали в руки физиологов естественную модель расщепленного мозга. До сих пор живой мозг разделяли на две полностью изолированные половины лишь оперативным путем исключительно в лечебных целях.
Такой метод уже немало дал медицине. Например, хирургически разрушая межполушарные связи, удалось добиться положительных результатов при лечении некоторых форм эпилепсии.
Изучая высокоорганизованный мозг, в котором взаимодействие между его частями складывается отлично от уже известного, можно надеяться нащупать какие-то новые закономерности с тем, чтобы потом положить их в основу разработки более совершенных методов облегчения человеческих страданий.
Исследование феномена разделения функций между полушариями головного мозга дельфина может внести определенную сумятицу в, казалось бы, стройную эволюционную схему.
Чтобы лучше понять, почему дельфину отводится столь значительная роль, необходимо вспомнить основные этапы развития парного головного мозга.
У низших хордовых животных разделение мозга на два полушария только начинается. Высшие позвоночные имеют уже полностью сформированные полушария, которые функционально являются как бы зеркальным отражением друг друга. У них нервные процессы, происходящие в одной половине мозга, копируются во второй.
Нарушение одинаковых центров в левом и правом полушариях дают одну и ту же картину расстройств нервной деятельности. Можно даже удалить целое полушарие, оставшееся обеспечит исходный уровень работы мозга.
Шагнем ступенькой выше по эволюционной лестнице. Приматы. У них равноправие хорошо развитых полушарий соблюдается не столь строго, и в деятельности мозга начинает наблюдаться некоторая асимметрия.
Так, если у обезьяны хирургически отделить одну половину мозга от другой после этого задавать животному экспериментальные задачи, то оно будет решать их разными полушариями не одинаково. В то же время, скажем, у кошки или собаки такой разницы незаметно.
И, наконец, человек. На этом высшем уровне эволюции, по словам американских ученых Пенфилда и Робертса, возникает «поразительное с точки зрения сравнительной физиологии явление».
Они имеют в виду присущее исключительно мозгу человека несимметричное распределение между полушариями высших психических функций.
В функциональном разделении человеческого мозга специалисты видят залог его дальнейшего совершенствования. Еще И. М. Сеченов отмечал, что усложнение центральной нервной системы, прогресс в ее развитии обеспечиваются за счет «… развертывания и обособления как с форменной, так и с функциональной стороны того, что на предшествующей ступени развития было уже дано, но слитно, не расчленено».
Именно в таком обособлении функций и заключается эволюционный смысл перехода от симметрии к асимметрии в деятельности полушарий мозга человека.
И вот теперь дельфин с его четко выраженной асимметрией функциональных состояний полушарий во время сна. На какую ступень эволюционной лестницы переставить его за то свойство мозга? И не заставит ли оно в очередной раз пересмотреть иерархию, установившуюся в животном мире?
Обнаруженная у спящего дельфина функциональная асимметрия безусловно сыграет определенную роль в решении давнего спора о природе сна. В настоящее время на этот счет существуют различные точки зрения.
Например, сторонники одной из них считают, что сон вызывают различные химические вещества, накапливающиеся в крови и тканях в результате общего утомления организма. Утверждение это не голословно. Его подтверждают опыты с введением собакам экстрактов сыворотки крови, мозга и спинномозговой жидкости других собак, которых в течение нескольких суток лишали сна.
Такими инъекциями удавалось вызвать сон у нормальных бодрствующих животных. В то же время наблюдаются факты, противоречащие гипотезе. Сросшиеся близнецы, имеющие общую систему кровообращения, спят в различные часы, а не одновременно, как «предписывает» им химическая теория.
Другого мнения придерживались сторонники так называемой нервной теории сна. Согласно ее положениям, сон возникает как процесс активного торможения, захватывающего кору больших полушарий.
В результате последующих исследований нервная теория переросла в представление о сне как о специфической работе мозга, связанной с переработкой информации, полученной им в период бодрствования.
Данные Л. М. Мухаметова показывают, что даже разные половины мозга одного организма могут находиться в состоянии сна не одновременно. Естественно, после этого говорить о растворенных в крови гипотетических веществах, вызывающих сон, станет еще труднее.
Видят ли дельфины сны
А видят ли дельфины сны? Ученые заинтересовались этим не из простого любопытства. В зависимости от характера биопотенциалов мозга высших животных и человека различают по крайней мере две фазы сна — медленного и быстрого.
Быстрый сон, или, как его иначе называют, сон со сновидениями, имеет и еще одно определение — парадоксальный. Стадия эта действительно довольно противоречива — в ней сон наиболее глубок, о чем свидетельствует почти полная расслабленность мышц, а мозг, как и во время бодрствования, находится в активном состоянии.
Именно в фазе парадоксального сна нас и животных посещают сновидения. Отличить стадию парадоксального сна от бодрствования только по характеру биопотенциалов мозга практически невозможно.
Основным критерием для этого служит состояние мышц. У взвешенного же в воде дельфина и такая оценка затруднительна. Ведь ему, чтобы поддерживать определенную позу, почти совсем не нужно напрягаться. Так что же все-таки означает активность одного из полушарий мозга спящего дельфина — быстрый сон или истинное бодрствование?
От правильного ответа на этот вопрос зависит многое. Например, спокойствие все тех же специалистов по теории эволюции. Дело в том, что стадия быстрого сна отсутствует только у самых примитивных млекопитающих, а отнести к таковым дельфина не поднимется рука ни у кого, кто хоть раз общался с этим умным, высокоорганизованным зверем.
Итак, видят ли дельфины сны? Разрешить это и другие сомнения смогут лишь дальнейшие исследования, которые намечают провести ученые.
Колесников Ю.
Видео: Осьминог кокосовый
Этика отношений — человек и животные
