Авторский перевод сообщества Нейрофизиология ВК

Мозг: как мы думаем и принимаем решения. 2 часа лекции за 1 минуту. Подготовлено сообществом Нейрофизиология VK. Мы регулярно публикуем краткие содержания интересных лекций.

• Мозг состоит из 90 миллиардов нервных клеток, которые контактируют друг с другом через синапсы.

Функциональные блоки мозга

• Шесть основных функциональных блоков: принятие решений, память, центростное бодрствование, потребности, эмоции и мотивация.
• Потребности являются врожденной основой работы мозга и объединяют нас с высшими животными.

Биологические потребности

• Список биологических потребностей, которые присутствуют в мозге каждого человека: еда, питье, безопасность, гомеостаз, экономия сил, любовь, дети, лидерство, защита территории, эмпатия.
• Осознание этих потребностей важно для понимания работы мозга и личности.

Биологические потребности и их влияние на личность

• Три группы программ, которые влияют на поведение и личность человека: исследовательское поведение, подражание и преодоление препятствий.
• Эти программы основаны на биологических потребностях, таких как голод, жажда, размножение, безопасность и эмпатия.

Темперамент и его влияние на личность

• Темперамент определяется индивидуальными установками, которые формируются на основе родительских генов, гормонального фона и других факторов.
• Темперамент влияет на эмоции, которые возникают при удовлетворении или неудовлетворении биологических потребностей.

Эмоциональный интеллект и его роль в работе мозга

• Эмоциональный интеллект включает в себя понимание важности биологических потребностей и эмоций, которые возникают при их удовлетворении или неудовлетворении.
• Это помогает в эффективной работе мозга и достижении успехов в профессиональной деятельности, учебе и творчестве.

Зеркальные нейроны и мимика

• Зеркальные нейроны - это нейроны, которые реагируют на мимику другого человека и позволяют нам учиться на чужом примере.
• Улыбка и гримаса боли или ярости - это базовые мимические выражения, которые мы опознаем без обучения.

Память и обучение

• Память - это сетевое свойство коры больших полушарий, основанное на усилении контактов между нейронами.
• Четыре условия надежного формирования памяти: эмоция, повторное сочетание, растянутые во времени повторы и рассказ о полученных знаниях.

Возрастное накопление тревожности

• С возрастом мозг может перекашивать в сторону повышенной тревожности, что может привести к когнитивным искажениям.
• Важно бороться с этим на уровне осознанности и не допускать накопления тревожности.

Мозг и память

• Мозг цепляется за нейросети, когда информация запоминается и обрабатывается.
• Важно избегать отвлекающих факторов и концентрироваться на одной задаче.
• Мозг должен быть в хорошем функциональном состоянии: не слишком сытым, не слишком голодным, не слишком уставшим.

Гиппокамп и кратковременная память

• Гиппокамп - центр кратковременной памяти, который легко переполняется однотипной информацией.
• Перезапись информации из гиппокампа в долговременную память происходит во сне.

Речевые центры и информационно-речевая модель мира

• Речевые центры возникают в мозге ребенка в возрасте 1-1,5 года.
• Речевое обобщение помогает собирать слова более низкого уровня и создавать информационно-речевую модель мира.

Развитие мышления

• В возрасте около трех лет у ребенка появляется словарный запас около 2000 слов и начинает развиваться мышление.
• В мозге формируются центры, связанные между собой, и начинается движение импульсов по сети.

Речевая модель мира

• Речевая модель мира - это система знаний о мире, которая формируется в голове человека.
• Она помогает прогнозировать и выбирать действия в различных ситуациях.

Интуиция и сложность задач

• Интуиция - это способность быстро принимать решения в простых задачах.
• В сложных задачах важно уметь отложить решение и собрать информацию.

Работа с представлениями о себе и других

• Наши представления о себе и других людях влияют на наше мышление и поведение.
• Важно работать над своими представлениями, чтобы быть более оптимистичными и нацеленными на успех.

Выбор поведенческих программ

• В мозге есть две высшие зоны: теменная кора и лобная кора.
• Теменная кора отвечает за мечты, планы и принятие решений, а лобная кора - за выбор и запуск поведенческих программ.
• На первом этапе лобная кора решает, какая потребность удовлетворяется, на втором - предактивируются центры памяти и нейросети, на третьем - учитываются положительные и отрицательные эмоции, связанные с программой.

Воля и осознанность

• Мозг предпочитает привычные пути и программы лени, но иногда нужно выбирать новые пути и программы.
• Лобная кора и теменная кора конкурируют за принятие решений, лобная кора - за быстрый успех, а теменная - за долгие планы.
• Важная функция теменной коры - умение сказать "нет" и отложить решение на завтра или послезавтра.

Прокрастинация и поясная извилина

• Прокрастинация - это откладывание сложных задач на потом, вместо того чтобы заниматься ими.
• Поясная извилина помогает разделить длинную программу на части и отслеживать успех каждого этапа.

Нейромедиаторы и их влияние на эмоции

• Дофамин - радость движений и новизны, адреналин - преодоление препятствий, окситоцин - взаимодействие с любимыми объектами, эндорфины - расслабление и отдых.
• Серотонин - нейромедиатор, тормозящий негативные эмоции, используется в антидепрессантах.

Важность осознанности и контроля

• Важно ценить собственную новизну и креативность, а также контролировать стереотипизацию реакций и уровень стресса.
• Осознанность и волевой контроль помогают принимать решения и сохранять оптимизм.

Состояние потока и развитие мозга

• Состояние потока достигается через решение сложных задач и получение положительных эмоций.
• Важно развивать мозг через физическую активность, ментальную активность и заботу о других людях.

Влияние детства на развитие мозга

• В первые годы жизни возникают нейронные связи, определяющие личность и помогающие ей развиваться.
• Современные дети могут быть менее развитыми из-за меньшей активности и впечатлений в детстве.

Обсуждение важности занятий с детьми

• Доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных Биологического факультета МГУ им. М. В. ЛомоносоваВячеслав Дубынин подчеркивает, что мозг ребенка развивается, когда он занимается реальными делами, а не виртуальными.
• Он также отмечает, что важно вкладывать усилия в развитие мозга ребенка, так как это процесс взаимный.

Влияние смартфонов на мозг

• Вячеслав Дубынин говорит о том, что смартфоны могут быть вредны для мозга, так как они дают быстрый дофамин, но не развивают другие области мозга.
• Он подчеркивает, что важно использовать смартфоны с умом и не проводить все время в них.

Обучение во сне и психологические проблемы

• Вячеслав Дубынин не дает конкретных ответов на вопрос о возможности обучения во сне, но отмечает, что если метод работает для конкретного человека, то стоит попробовать.

Обучение и стресс

• Вячеслав Дубынин утверждает, что обучение должно основываться на позитивных эмоциях, но также признает, что иногда необходимо использовать негативные эмоции для обучения.
• Он объясняет, что стресс может вызывать как позитивные, так и негативные эмоции, и что важно использовать его осмысленно.

Организмы на интеллектуальном этапе развития психики (человекообразные обезьяны, врановые, слоны и др.) являются одними из высших представителей животного мира: у них психическая деятельность достигает своего предпоследнего уровня, характеризующегося развитием познавательных способностей до формы интеллекта (отсюда и название этапа).
Интеллект - это способность к использованию старого опыта в новых ситуациях, к пониманию и применению абстракций и к использованию своих знаний для управления окружающей средой, что не может быть объяснена инстинктами и рефлексами.

Закономерным и неизбежным его следствием является возникновение у данных животных Труда – деятельности по приспособлению окружающей среды для удовлетворения потребностей, основанной на способности к использованию индивидуального опыта и знаний об окружающей среде.
Однако, труд интеллектуальных животных, в отличие от человеческого, имеет лишь вспомогательную функцию для решения специфических задач, встречающихся в жизни, и такие животные хоть и менее успешно, но всё же смогут прожить и без использования труда.

Зачастую труд животных также сопровождается употреблением ими вспомогательных орудий (палок, камней и т.д.), но орудийная деятельность не всегда является показателем интеллекта, например: морские выдры, белые медведи, египетские грифы и некоторые грызуны тоже используют камни в своей активности [1], но они, очевидно, интеллектом не обладают.

Использование камня, например, морской выдрой является не следствием работы её мышления, а врожденным навыком [2], и имеет лишь одно проявление: с помощью камня выдра разбивает только раковины моллюсков, панцири крабов и оболочки морских ежей.
Орудийная деятельность человекообразной обезьяны же проявляется многочисленными способами, которые вдобавок приобретаются в процессе жизни: примат палкой достаёт далекий предмет, использует её в качестве копья при охоте, измеряет с помощью неё глубину водоёма [3] и т.д.

Кроме того, неинтеллектуальное животное никак не преобразует, не развивает свои орудия: медведь сбивает плоды с дерева обыкновенной палкой, не придавая её никаких изменений, - тогда как интеллектуальный грач изгибает проволоку в определённую форму, чтобы доставать с помощью нее пищу из контейнера [4], а шимпанзе может создать, например, удлиненную палку из двух тростинок [5].

По этой причине, чтобы точно убедиться, что животное находится на интеллектуальном этапе развития психики и действительно трудится, недостаточно заметить у него орудийную деятельность - необходимо также оценить психику животного на другие признаки расчлененного сознания: 1) социальность; 2) самосознание; 3) умение использовать старый опыт, знания в новых ситуациях; 4) понимание и применение внешних абстракций; 5) употребление метода мысленных проб и ошибок и 6) сознательное обучение сородичей.

Вернёмся к труду: у предков человека он возник в эпоху среднего миоцена (с 14 млн. лет назад) в условиях снижения температуры и уменьшения площади тропических лесов. Это постепенно заставляло дриопитеков все чаще слезать в поисках пищи с деревьев на почву, где они встречались с хищниками, которые за миллионы лет обитания на земле отлично к ней приспособились. Чтобы с ними хоть как-то конкурировать человеческие предки образовывали социумы (объединения молодых холостяков или полноценные стада), которые способствовали обороне.
В этих социумах ранних австралопитеков (или даже дриопитеков) к 8 млн. лет назад как раз и возник интеллект и труд в качестве дополнительных компонентов для решения нестандартных затруднений и для восполнения физической слабости, недостатков естественного вооружения в борьбе с наземными хищниками.

При всё большем переходе к земному образу жизни австралопитеки из-за недостатка растительной пищи начинали постепенно употреблять в пищу легкодоступное мясо: падаль, ящериц и т.п., а позже и коллективно охотиться на животных: сначала мелких, а потом и крупных, - происходил переход от плодоядности (не путать с плотоядностью) к всеядности. Труд (а соответственно и интеллект) стал систематически используемым и необходимым для выживания, так как с помощью него пралюди разделывали мясо, коллективно охотились, совместно оборонялись и т.д. Таким образом, в период 4,2 - 3,4 млн. лет назад социум, интеллект и труд стали важнейшими эволюционными преимуществами, основными инструментами для приспособления к среде.

Коллективная и более-менее систематическая охота приводила к развитию социума, ведь теперь австралопитек становился еще более зависимым от своих сородичей: впредь нужно было уметь учитывать интересы товарищей, предвидеть их реакции на твои действия, не разваливать коллектив, сохранять сплоченность и согласованность. Это, в свою очередь, приводило к дальнейшему развитию интеллекта (ведь чтобы столько много вещей учесть, необходимы достаточно развитые познавательные способности) и переходу в период 3,3 - 2,9 млн. лет назад к высшему на данный момент этапу развития психики – трудовому сознанию.

Характеризуется же трудовое сознание критическим, творческим и абстрактным мышлениями, а также возможностью анализировать предметы, мысленно расчленять их на составляющие части и свойства, синтезировать эти составляющие в новые образы и понимать сложные, структурированные образы, состоящие из многих элементов, что называется сложным (сложно-образным) отражением.

Источники:
[1] Резникова Ж.И. Исследование орудийной деятельности как путь к интегральной оценке когнитивных возможностей животных // Журнал общей биологии. 1: 3-22, (2006);
[2] Nicholson Teri, Mayer Karl, Staedler Michelle, Johnson Andrew. Effects of rearing methods on survival of released free-ranging juvenile southern sea otters // Biological Conservation. 138 (3–4): 313–320, (2007);
[3] Breuer Thomas, Breuer-Ndoundou Hockemba Mireille, Fishlock Vicki. First Observation of Tool Use in Wild Gorillas // PLoS biology. 3, (2005);
[4] Bird Christopher, Emery Nathan. Insightful problem solving and creative tool modification by captive nontool-using rooks // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106, (2009);
[5] Лев Выготский, Александр Лурия «Этюды по истории поведения: Обезьяна. Примитив. Ребенок», глава I, параграф 2, (1993);
6) Семенов Ю.И. «Как возникло человечество» (2002);
7) Older Vane. Этапы эволюции психики // КРЯК (09.01.2023), URL: https://vk.com/@kryak63-etapy-evolucii-psihiki ;
8) Older Vane. Эволюция гоминидов // КРЯК (25.02.2023), URL: https://vk.com/@kryak63-evoluciya-gominidov .

Насекомые – это класс беспозвоночных членистоногих животных, к которому часто ошибочно относят других наземных членистоногих, таких как: многоножки, скорпионы, пауки, мокрицы, клещи и др., так как строение их тела на первый взгляд кажется схожим из-за наличия у них суставчатого экзоскелета (как и у всех членистоногих). Однако, при более подробном рассмотрении становится ясно, что они значительно различаются: наиболее наглядно, что у перечисленных членистоногих нет шестиногости, характерной для насекомых.

Большинство современных насекомых находится на инстинктивном этапе психики, хотя часть из них вполне может обладать нерасчленённым и даже расчленённым (!) сознаниями, так как наблюдалось много примеров игрового поведения [1], социальной передачи опыта [2], культурных традиций [3] и даже самосознания (!) [4] у насекомых.

На данный момент в науке принято, что насекомые произошли от группы ракообразных около 480 миллионов лет назад, примерно в то же время, что и наземные растения [5][6]. Однако при определении ближайших родственников насекомых среди ракообразных данные морфологических и молекулярных исследований несколько различаются: морфология указывает на связь насекомых с высшими ракообразными, а молекулярный анализ - либо с жаброногими, либо с ремипедиями, либо с цефалокаридами.

Проследить эволюцию насекомых достаточно сложно, так как они из-за своих небольших размеров и легкого веса не оставляют много окаменелостей: кроме экземпляров, сохранившихся в янтаре, большинство находок происходят из наземных и околоземных водных источников (например, на окраинах пресноводных озёр) и сохраняются лишь в очень специфичных и редких условиях.
Однако, в отличие от ископаемых свидетельств поведения позвоночных, которые обычно ограничиваются наземными следами и окаменевшими фекалиями, сохранилось сравнительно много памятников активности вымерших насекомых, например: гнезда в ископаемой почве, поврежденные питанием насекомых растения и древесина и т.д.

Эволюции растений и насекомых тесно взаимосвязаны: насекомые стали самыми ранними наземных травоядными и действуют как одни из основных факторов, влияющих на эволюцию растений. Растения начинали вырабатывать яды от насекомых, а они, в свою очередь, - формировать механизмы защиты от растительных токсинов.

Однако, многие особенности насекомых и цветковых растений направлены и на их взаимное «сотрудничество»: около 20% насекомых зависят главным образом от цветов, нектара или пыльцы в качестве источника пищи, а более 2/3 цветковых растений опыляются преимущественно насекомыми. Важным примером коэволюции (совместной, параллельной, взаимозависимой) является то, что ряд самых успешных групп насекомых: осы, пчелы, муравьи, бабочки, мухи и жуки, - эволюционировали совместно с цветковыми растениями в течение 145-66 миллионов лет назад.

Эволюционная история насекомых связана не только с историей растений, но и с историей других животных, вместе с которыми они были пионерами освоения наземной среды обитания и новых экологических ниш: например, насекомые являются добычей множества других животных, включая наземных позвоночных, а также они (особенно комары и мухи) являются переносчиками многих инфекций, которые были ответственны за уничтожение некоторых видов млекопитающих.

Во время своего развития насекомые образовывали множество новых эволюционных линий, многие из которых вымирали после длительного существования из-за нескольких глобальных изменений климатических условий Земли. Одним из примеров может послужить самое большое насекомое, когда-либо существовавшее, - это Меганевра (жила около 300 млн. лет назад), имевшая размах крыльев до 71 см (!).
Эволюция насекомых характеризуется быстрой адаптацией к изменяющимся условиям, которой способствует высокая плодовитость. Похоже, что процессы скоростной адаптации и образования новых видов продолжаются по сей день, приводя к заполнению всех доступных экологических ниш представителями насекомых.

Первые насекомые летать не умели, но до 400 миллионов лет назад у одной из линий насекомых развилась способность к полёту: таким образом, насекомые стали первыми животными, которые могут передвигаться по воздуху. [5]
Происхождение полёта у насекомых на настоящее время остаётся неясным, так как самые ранние известные крылатые насекомые уже были способными летунами с достаточно развитыми крыльями. Также нет никаких свидетельств тому, что насекомые были успешной линией животных до того, как у них появились крылья.

Большинство существующих сейчас отрядов насекомых развились в период 300-47 млн. лет назад. Многие из ранних групп вымерли во время крупнейшего в истории пермско-триасового вымирания около 252 миллионов лет назад (вымерло 30% всех видов насекомых). Выжившие после этого события букашки продолжали эволюционировать, к 201 млн. лет назад образовав все современные отряды насекомых, которые сохраняются и по сей день. Большинство семейств современных насекомых появились от 201 до 145 миллионов лет назад, а многие роды - с 66 миллионов лет назад.
Насекомые, начиная с этого периода, наиболее часто находятся сохранёнными в янтаре, причем зачастую в идеальном состоянии: такие экземпляры легко сравнить с современными видами, и большинство из них являются представителями родов, существующих и сейчас.

Источники:
[1] Hiruni Samadi, Galpayage Dona, Cwyn Solvi, Amelia Kowalewska, Kaarle Mäkelä, HaDi MaBouDi, Lars Chittka. Do bumble bees play? // Animal Behaviour, 194 (6), (October 2022);
[2] S. Alem, C.J. Perry, X. Zhu, O.J. Loukola, T. Ingraham, E. Søvik, L. Chittka. Associative Mechanisms Allow for Social Learning and Cultural Transmission of String Pulling in an Insect // PLoS Biology, 2016;
[3] Etienne Danchin, Sabine Nöbel, Arnaud Pocheville, Anne-Cecile Dagaeff, Léa Demay, Mathilde Alphand, Sarah Ranty-Roby, Lara van Renssen, Magdalena Monier, Eva Gazagne, Mélanie Allain, Guillaume Isabel. Cultural flies: Conformist social learning in fruitflies predicts long-lasting mate-choice traditions // Science, 2018;
[4] Marie-Claire Cammaerts and Roger Cammaerts. Are ants (hymenoptera, formicidae) capable of self recognition? // Journal of Science, 2015;
[5] California Academy of Sciences. Landmark study on the evolution of insects // ScienceDaily, (6 November 2014);
[6] Oxford Academic. Linking Insects with Crustacea: Physiology of the Pancrustacea: An Introduction to the Symposium // Oxford Academic, (August 5, 2015).

Мимоза стыдливая (Mimosa pudica) получила своё название благодаря чувствительным листьям, сворачивающимся при прикосновениях к ним. Это происходит благодаря тому, что у основания стебельков листьев расположены пульвинусы (суставчатые утолщения, которые обеспечивают движение), а на листьях - рецепторы, чувствительные к давлению. Срабатывание этих рецепторов приводит к движению ионов калия, кальция и других осмолитов, к которым притягивается вода, между группами клеток паренхимы, разгибателей и сгибателей, что и складывает лист. [1]

О чём это нам говорит? Тут необходимо вспомнить наиболее развитый и признанный на данный момент вариант объективного критерия наличия психики у организма, который разработал знаменитый советский учёный А. Н. Леонтьев. Предложенный им критерий заключается в способности организма реагировать на абиотические (биологически нейтральные) воздействия, которые и не полезны, и не вредны для организма, не участвуют в его обмене веществ. Всё просто: если организм каким-либо образом отвечает на абиотические воздействия – значит, у него есть психика.
Как можно заметить, Леонтьев, стоя на диалектически-материалистических позициях, оставлял в своём понимании психики простор для различных механизмов её осуществления: и для нервной системы, и для гидромеханики, и для других возможных вариантов.

На основании этого критерия разделяют понятия «раздражимости» и «чувствительности»:
Раздражимость - способность к ответной реакции на биологически значимые воздействия. Например, корни растения раздражимы по отношению к питательным веществам, которые содержатся в почве: при соприкосновении с раствором этих веществ они начинают их всасывать. Раздражимость присуща живым организмам и без психики;
Чувствительность - способность организмов чувствовать, внутренне переживать внутренние и внешние воздействия, что проявляется в ответных реакциях не только на биологически значимые воздействия, но и на биологически нейтральные. Чувствительность есть только у «психических» организмов.

Возникновение психики также неразрывно связано с появлением у организмов поведения – активности, основанной на чувствительности, которая не является напрямую, сама по себе, обменом веществ со внешней средой, но приводит к достижению биологического результата. Например, то же всасывание корнями растения питательных веществ из почвы не является поведением, потому что это впитывание и есть непосредственный обмен веществ с окружающим миром. А вот если бы растение, условно, в засуху пошло на водопой, то движение к водоёму было бы поведением, потому что само по себе движение не производит никакого обмена веществ, но обеспечивает дальнейшую возможность обменяться веществами с водоёмом. [2]

Если теперь вернуться к нашей мимозе, то станет понятно, что у неё имеется: 1) чувствительность, ведь она может реагировать на биологически нейтральные прикосновения; а так же 2) поведение, которое проявляется в сворачивании листочков, что не является обменом веществ с внешним миром.
По этому поводу даже велась дискуссия между Леонтьевым и Гальпериным: Гальперин приводил мимозу в пример, чтобы указать на несовершенство разработанного Леонтьевым объективного критерия психики, ведь оба ученых считали, что у мимозы не может быть психики.
Тогда Леонтьев возразил, что для наличия психики у существа также необходимо присутствие способности к использованию его индивидуального опыта: простейшие организмы, обладающие психикой, реагируют на вибрацию некоторым сжиманием тела, но если многократно производить вибрацию, то они, условно, «поняв» безвредность этих вибраций, перестают сжиматься – то есть, происходит индивидуальное научение, привыкание.
Таким образом, уточнился критерий психики: необходима не только реакция на абиотическое воздействие, но и использование организмом его индивидуального опыта.

Однако, в 2014 году были произведены исследования, которые подтвердили наличие научения и привыкания и у мимозы стыдливой: оказалось, что она способна "запоминать" особенности прикосновений к ней, и если эти касания не представляли угрозы, то на подобные контакты в будущем листья сворачиваться уже не будут, чтобы не тратить лишние ресурсы [3]. То есть, таким образом, мимоза стыдливая прошла и уточненный критерий Леонтьева, что в очередной раз доказывает наличие у неё психики.

Источники:
[1] Sleboda et al., Multiscale structural anisotropy steers plant organ actuation // Current Biology 33, 639–646, (February 27, 2023);
[2] Гиппенрейтер Ю.Б. Введение в общую психологию, М.: 1996 год, стр. 169-197;
[3] Monica Gagliano, Michael Renton, Martial Depczynski, Stefano Mancuso. Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environments where it matters // Oecologia 175 (1), 63–72, (May, 2014).

Игровое поведение широко распространено в царстве животных. На первый взгляд, игра – это просто бессмысленные действия и манипуляции, которые нужны только для развлечения и отдыха, однако, в природе ничего не бывает просто так.
Считается, что игра тесно связана с обучением и позволяет организму, пока он находится в безопасных условиях, подготовиться к сложным и неожиданным ситуациям, которые могут с ним приключиться в будущем. Игровая деятельность тренирует врожденные акты поведения, формирует условные рефлексы и позволяет накапливать индивидуальный опыт об окружающем мире.

Ещё Карл Людвиг Бюлер – немецкий психолог – писал, что «молодые собаки, кошки и человеческие дети играют; жуки же и насекомые ... не играют. Это не может быть случайностью, но покоится на внутренней связи: игра является дополнением к пластическим способностям», указывая на то, что игровое поведение - есть свидетельство гибкости психики и развитых познавательных способностей.
Во времена Бюлера за насекомыми ещё не замечали увлечения играми, однако, в 2022 году учёные все-таки зафиксировали игровую деятельность у насекомых: шмели с удовольствием катали шары [1].

Новая же работа немецких этологов - Тильмана Трифана и Вольфа Хютерота - дала ещё один пример игры насекомых, на этот раз связанной с перемещениями собственного тела, а не сторонних объектов: эксперименты с мухами-дрозофилами (Drosophila melanogaster) показали, что многие из них любят кататься на вращающейся платформе. [2]
Так, мух помещали в безопасную, но бедную на стимулы обстановку, где карусель для них была единственным способом «развлечься». Часть дрозофил проявляли к платформе большой интерес и проводили на ней не менее пяти процентов всего времени. Если же в вольере были две карусели, которые вращались по очереди, то при остановке первой платформы испытуемые пересаживались на вторую, которая начинала движение.

Однако, не все мухи одинаково относились к каруселям: большинство дрозофил демонстрировали равнодушие к вращающейся платформе или к её отсутствию; другой части мух такое кружение не нравилось, и они избегали нахождения на карусели; остальные же особи были игривыми и старались проводить на платформе побольше времени.
Этот факт не стал неожиданностью для ученого-бихевиориста Гордона Бургхардта из Университета Теннесси в Ноксвилле - эксперта по играм у нечеловеческих животных: “Представьте, что вы берете группу детей на ярмарку, и некоторым действительно не терпится покататься, в то время как другие менее решительны”.

Самади Гальпейги - этолог из Лондонского университета Королевы Марии – прокомментировала результаты исследования так: «Поведение мух соответствует всем критериям игрового поведения, каким мы представляем его по другим животным. Другого объяснения этому пока нет. Но связано ли это с получением удовольствия и радостью, - это уже другой вопрос».
По словам Хютерота, следующим шагом на данном поприще может стать изучение мозга мух, чтобы узнать, какие нейронные связи мух наиболее активны при их игре на каруселях. Такое исследование может объяснить, какую пользу мухи извлекают из двигательной игры. Например, возможно, что она улучшает восприятие животным собственного тела, чувство, известное как проприоцепция.

Кроме того, факт игрового поведения мух-дрозофил приближает их психику к индивидуально-опытному этапу её развития [3]. Ранее эти мухи уже показывали, что они способны на социальную передачу опыта посредством наблюдения и подражания: так, дрозофила предпочитает спариваться с самцами, похожими на тех, с которыми спаривались другие самки. Это было подтверждено в экспериментах с разноцветными самцами, которых припудривали зеленым либо розовым красителями: если самка видела, что другая самка спаривалась с зеленым самцом, а розового отвергла, то после этого наблюдательница сама начинала предпочитать зеленых ухажеров, и наоборот. [4] Вероятно, это явление основано на врожденных механизмах, но учитывая новые данные, предоставленные немецкими коллегами, уже становится нельзя исключать возможность, что мухи выбирают себе партнеров на основании своих познавательных способностей.

На данный момент можно максимум признать, что психика дрозофил является переходной* между инстинктивным и индивидуально-опытным этапами. Если же в дальнейших исследованиях обнаружат, что эти мухи могут давать отчёт событиям окружающего мира и собственным действиям, а также понимать и запоминать связи между свойствами и образами с помощью своих познавательных способностей, то есть - усваивать индивидуальный опыт, то уже с уверенностью можно будет сказать, что дрозофилы обладают нерасчленённым сознанием, как и шмели [5].

*Также как и у червей, которые уже имеют инстинкты, но еще не обладают образным отражением, и потому находятся между рефлекторным и инстинктивным этапами.

Источники:
[1] Hiruni Samadi, Galpayage Dona, Cwyn Solvi, Amelia Kowalewska, Kaarle Mäkelä, HaDi MaBouDi, Lars Chittka. Do bumble bees play? // Animal Behaviour, 194 (6), (October 2022);
[2] Tilman Triphan, Wolf Huetteroth. Seeking voluntary passive movement in flies is play-like behavior // bioRxiv (August 04, 2023);
[3] Older Vane. Этапы эволюции психики // КРЯК (09.01.2023), URL: https://vk.com/wall-213062587_4189 ;
[4] Etienne Danchin, Sabine Nöbel, Arnaud Pocheville, Anne-Cecile Dagaeff, Léa Demay, Mathilde Alphand, Sarah Ranty-Roby, Lara van Renssen, Magdalena Monier, Eva Gazagne, Mélanie Allain, Guillaume Isabel. Cultural flies: Conformist social learning in fruitflies predicts long-lasting mate-choice traditions // Science, (2018);
[5] Olli J. Loukola, Clint J. Perry, Louie Coscos, Lars Chittka. Bumblebees show cognitive flexibility by improving on an observed complex behavior // Science, 355: 833 – 836 (2016);
6) Christie Wilcox. Fruit flies may enjoy taking carousels for a spin // Science (August 15, 2023);
7) Сергей Васильев. Мухам понравилось кататься на карусели // Naked Science (Август 17, 2023).

Эта статья снова будет, скорее, теоретической. Хотя для "тех, кто понимает", выход на повседневную практику будет чуть ли не очевиден. Больше скажу: прочтя статью, вы наверняка воскликнете: "А как иначе?!". Но рассказать об этом важном принципе всё-таки надо.

Я уже касался близкой темы, но с другой, сугубо бытовой стороны, когда писал о "немотивированной" домашней агрессии. В этот раз зайду не от проблемы, а со стороны механики процесса. Её надо понимать, когда мы берёмся анализировать те или иные стойкие (здесь подразумеваю повторяющиеся в более-менее сходных ситуациях) реакции. Но начать, пожалуй, стóит с более банальных вещей.

Благодаря садюге Павлову мы знаем о рефлексах. На самом деле, сами #рефлексы открыли задолго до него, но именно его работы и нобелевка, которую он получил, сделали это представление известным всему миру. Включая, разумеется, и нас с вами. Но мы-то знаем из учебников по биологии простенькую рефлекторную дугу, а в живом организме всё намного интересней.

Так или иначе, все и любые процессы в организме приводятся в действие сигналами, проходящими по цепочкам нейронов. Эти цепочки могут быть простыми, как в коротенькой дуге спинального рефлекса, или более запутанными, как маршрут по сети железных дорог со множеством стрелок и альтернативных путей. Но все равно это некие "дорожки", по которым сигналы приходят к исполнительным органам.

Казалось бы, всё просто: есть множество таких "дорожек": одни из них, ответственные за жизнеобеспечивающие функции, типа дыхания и чего-там-ещё, "прошиты в железе", другие прокладываются при жизни. Часть этих функций, даже "вшитых" в генетическую память, требуют "включения".

В этот ассортимент (в этом месте неважно, врождённые это #стереотипы или наработанные) входит и множество вариантов самых разнообразных форм поведения. Бери и пользуйся! Ан нет, не так всё просто!

Маленькое лирическое отступление: для более полного представления нужно взглянуть на одни и те же процессы под разными углами. Я постараюсь взболтать, но не смешивать представить эти ракурсы, не смешивая, но объединяя.

Физиология

В физиологии #нервной системы существует целый самостоятельный раздел – свойства нервных узлов. Понятие нервного узла – штука расплывчатая, эти свойства могут описывать развитие событий в любой совокупности нейронов. Особенно интересно, если представить себе действительно узел или нервный центр, где есть "стрелки" – выбор альтернативных путей

Всего этих свойств описывают для ровного счёта десять. Все я даже не тружусь запоминать наизусть – разбудите ночью, стану мучительно вспоминать и сверять счёт. Здесь нам важны всего три из них.

Облегчение

Это ключевое понятие для того, что я хочу вам рассказать. И это вовсе не "сделал – и полегчало" и уж, тем более, не "с облегченьицем!". Это свойство означает, что с каждым прохождением нервного импульса по определённой цепочке #нейронов последующее проведение импульсов по этому пути облегчается. А дальше – "вода камень точит": каждый раз, когда встаёт выбор, куда направится импульс, для его отклонения от обычного пути будет нужно всё больше энергии. Это оборотная сторона снижения сопротивления. На железной дороге мало используемые стрелки тоже ржавеют.

Пространственная и временнáя суммация

В общем-то, тут нет ничего сложного. Если в ключевой нейрон приходят сигналы с нескольких направлений – он выдаёт сигнал, эквивалентный (не обязательно равный, но строго соответствующий) сумме входных сигналов. Эдакий элемент логики "И".

Для наглядности представьте простенькую картинку: вы ушибли ногу. Больно? Да. Но терпимо. А теперь прибавьте к этому... ну, например, соседа с перфоратором. Можно пережить? Какое-то время вполне. А тут ещё на вас обрушивается, ну, скажем... шквал телефонного спама. И всё это на фоне напряжённой работы. Или подбегает детёныш-почемучка и начинает терзать дурацкими вопросами.

В какой момент вы сорвётесь?

С временнóй суммацией тоже всё доступно здравому уму. Достаточно знать, что нервные #импульсы редко ходят поодиночке, а чаще отправляются в путь целыми компаниями – сериями. Иногда даже уместно говорить о частоте этих импульсов и рассматривать их действие как эффект волнового сигнала или ШИМ – это для тех, кто "рубит" в технике. Именно этот эффект и обусловлен свойством временнóй суммации.

Вернёмся к примеру выше. Если всё описанное мной безобразие можно терпеть в течение некоторого времени, то рано или поздно наступит момент, когда ваше терпение лопнет.

Правда, это имеет косвенное отношение к суммации в нервных узлах. Тут немного другое: на определённом этапе блокируется #разрядка , то есть, утилизация, направление этих импульсов в какую-либо активность. Но иллюстрация, надеюсь, будет понятна.

С точки зрения физики процесса это всё вполне объяснимо. У нейрона есть какое-то конечное (в смысле, ненулевое) время реакции. Это одинаково актуально и для его активации (возбуждения), и для релаксации. Хотя это время может быть неодинаковым, но это неважно. Суть в том, что, если импульсы – неважно, в последовательной серии, или же с разных направлений – приходят быстрее, чем нейрон на них реагирует, то они накапливаются и выдают на выходе мощный разряд.

При этом оба вида суммации могут работать и в случае слабых, подпороговых сигналов. Каждый из которых неспособен пройти по нервному пути дальше, зато всей компанией они окажут своё воздействие. Но это так, к слову. К теме сегодняшней статьи это тоже впрямую не относится.

Пластичность

Это свойство нервной системы означает изменчивость нервных путей, их способность "перепрограммироваться". Неактивные #нервные пути "расформируются". То есть, сами-то нейроны остаются на своих местах, а вот те "дорожки", которые из них состояли, перестают быть единым целым. И со временем эти нейроны включаются в совсем другие нервные пути.

Ну, вот были в Питере долгое время постоянные трамвайные маршруты. Потом случился знаменитый погром. Где-то рельсы "смотали", где-то просто закрылись маршруты и целые парки... Теперь трамвайную сеть хоть и медленно, но оживляют. И многие маршруты прокладывают уже по-новому: жизнь в городе изменилась, пассажиропотоки тоже. Вот и получается, что по прежним рельсам ходят уже другие трамваи.

Иррадиация

Насколько помню, это понятие в число десяти свойств не входит. Однако оно тоже знакомо нам со школьной скамьи. Суть в том, что мощная волна #возбуждения может идти не только по проложенным ранее путям, но и "переливаться", вызывать наведённые сигналы в смежных путях.

Тут даже не знаю, какой пример привести для наглядности. Разве что уже упоминавшееся в другой моей статье половодье. Представьте: разливается река. Сперва она затопляет низины, а потом находит какие-то соседние ручейки, каналы – и вышедшая из берегов вода уходит в них.

Информатика

Ёлки, а ведь тут вырисовывается интересная параллель! Впрочем, для меня в этом нет ничего неожиданного, да и вы, наверно, уже натыкались у меня на подобные аналогии. Многое пересекается с принципами работы компьютера. Поэтому давайте взглянем на процесс с этой точки зрения.

И действительно, всё опять-таки практически в рамках школьной программы. По крайней мере, какой я её помню.

Глядите: есть некая функция, ну, для простоты – программка, которая определяет результат по частоте тех или иных действий. Да хотя бы какая-нибудь криптография, использующая частотный анализ. Или служба "предсказания действий", используемая для ускорения отклика системы. В ней есть счётчик переходов. И этот счётчик определяет, что нужно подгружать заранее, чтобы работать на компе было более комфортно.

И в каждый следующий раз тот же, скажем, браузер предлагает нам посетить самую популярную страницу. Просто потому, что статистически она наиболее востребована. Другое дело, что именно сейчас вам может быть нужен совсем другой сайт. Но программа об этом не знает: в неё вшит счётчик посещений. И, будь ваш браузер чуточку посамостоятельней, он бы не ссылку вам предлагал, а сразу открывал то, что ему кажется нужным.

Житейская аналогия

Вот! добрались до интересного места! Почему же в заголовке статьи снова упомянута народная тропа? Смотрите.

Вот представьте. У нас во дворе затеяли балдоустройство. Нарисовали "бобкэтом" дорожки, наварили оградки, понаставили скамеек, газончиков всяких засеяли, кое-где напакостили плиткой. В общем, зарыли денег из районного бюджета, а заодно вроде как выполнили высочайшее повеление. Ну, допустим, мы не будем углубляться в такие подробности, а остановимся только на дорожках. Да, часть из них вполне себе востребована – эти отрезки проложены там, где люди и до тех пор шастали. Но кое-где ходят только чудики вроде меня – потому, что эти дорожки нарисовал на плане какой-то дезигнер и человеку, идущему "из точки А в точку В", они нафиг не нужны. Зато часть старых стихийных дорожек перегородили. А часть нужных просто забыли заново нарисовать.

И что же получается? Там, где ходят люди, дорожки – даже новые дизайнерские – в лучшем виде: на них ни травинки, гранитная крошка утрамбовалась, ходить по ним – одно удовольствие. А не ходить – другое. Но рядом-то – тропинка, по которой годами ходили местные обитатели. Но её почему-то перегородили... И что? Тропинка медленно, но верно зарастает. И даже на гаревой дорожке, если по ней мало ходят, рано или поздно выбивается всякая там сныть, овсюг да расторопша. Если, конечно, не найдётся какой-нибудь особо упорный пролетарий, которому не лень перешагивать через поставленную дальновидными муниципалами могильную оградку или просто бродить с жучкой там, где нет встречных отморозков прохожих. Я уж не говорю о том, что и оградку могут сломать – оставим это пока за скобками...

С другой стороны, чтобы попасть по "официальным" дорожкам от проезда к парадной, расположенной в середине немаленького дома, нужно сделать по двору приличный крюк. Или срезать его по просторному, засыпанному глинозёмом и засеянному теми же прозорливыми балдоустроителями каким-то там райграсом газону. Чего будет в результате? А всем ясно, чего – по диагонали газона постепенно образуется тропина. И она растёт и ширится, как в песне.

Но вот, в припадке очередного балдоустройства, во двор приехали электрики. Они полгода парились, что-то рыли, бурили и бетонировали, чтобы обеспечить район качественным освещением. По ходу дела тоже набедокурили, размесили своей техниколй несколько газонов, а поперёк нашего выгульного бульварчика проехали каким-то тяжеленным грузовиком – колея от него уже несколько лет никак не может затянуться. Но колея колеёй (и она постепенно заравнивается, но на это, понятно, нужно чуть больше времени), а трава-то на этих местах снова выросла уже через месяц! Причём без всякой помощи со стороны наших доблестных муниципалов.

К чему это я? Да к тому, что есть несколько механизмов, определяющих жизненный цикл нервных путей. Они могут появляться и исчезать. Те, что были быстро, за один раз, пробиты, либо существовали раньше, но больше не используются – исчезают. Новые появляются по мере их востребованности. Но наиболее стойкими оказываются те, по которым ходят постоянно.

Еще житейское вдогонку

Мой любимый пример. Кому что, а дурню – барабан...

Примечание. У нас поблизости нет пивного ларька. Да и я в реальности так к нему не бегаю. Ну, представьте, что это... не знаю... киоск Союзпечати, что ли...

Так вот, если я хочу попить пивка в соседнем ларьке, то могу пойти к нему по асфальту. Это легально, удобно, но... длинно. А мне ну очень хочется. Жарко... И вот я, наплевав на состояние своих башмаков, топаю к нему напрямик, через газоны, лужи и непременные кучи, не убранные другими такими же, как и ваш покорный слуга, собачниками. Ладно, если я протопал разок, потом огорчился за грязные кроссовки и больше этого делать не стал. Помятая трава и раздавленные мной червячки и прочие анаэробные бактерии быстро придут в себя и восстановят status quo.

А если мой сосед, который любит поправить пивком здоровье, наденет галоши и тоже рванёт напрямик? Да ещё не только сейчас, а станет это делать из раза в раз? А если кто-то ещё, увидев, как мы с ним ходим к ларьку по газону, решит, что терять нечего, а удобство важнее? И нас таких станет много?

Вот и образуется та самая народная тропа. И потом совершенно посторонний человек, впервые оказавшийся в нашем квартале, увидит эту тропу и – что? Правильно! Ломанётся по ней. Потому что ему абсолютно очевидно, что ландшафный дизайн существует совсем даже не для удобства населения, а тропа – вот она, под носом. И раз она существует – значит, все те, кто по ней ходит, знают, что так ближе и удобней.

А теперь главное

Собственно, всё уже сказано в предыдущем абзаце. Чем "натоптаннее" "народная тропа", тем больше вероятность, что каждый следующий "пешеход" воспользуется не специально проложенной, но более затратной ("длинной") дорожкой, а именно этой, прямой и удобной.

Осталось сказать совсем немного. Даже когда дорожек несколько, но одна из них более натоптанная, любой сделает выбор в её пользу. Или ежели среди множества ручейков и дренажных каналов найдётся овраг – вода устремится в него. Так же и нервный импульс пойдёт по более лёгкому пути. А это уже означает, что из разных вариантов #поведения с большей #вероятностью будет выбран наиболее наработанный.

Мы это назвали мажорантой – по аналогии со знакомым многим и общепринятым в психофизиологии понятием доминанты.

А если эта #мажоранта и вовсе одна-единственная? Например, прочно сидящее в наследственных стереотипах, вполне себе инстинктивное, да ещё у некоторых пород #собак и усиленное селекцией боевое поведение? Волна возбуждения, как вода при паводке, устремится в одно русло. И чем она мощнее, тем выше вероятность, что этот единственный стереотип затмит все остальные, менее активные. Замечу, что представителей значительной части этих "некоторых пород" считают ненужным или даже бесполезным полноценно #воспитывать и обучать. Вот и случаются трагедии, про которые нам потом, путая меж собой слёзы, слюни и сопли, рассказывают из телевизоров, интернетов и прочих газет...