Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 8. Подразнення і вища нервова діяльність

Поміркуйте

  • Біль є дуже сильним подразником. У деяких людей чуття болю відсутнє, що є спадковою ознакою. Однак це не стає причиною смерті людини. Чому ж тоді більшість людей відчувають біль?

Згадайте

  • Рефлекс
  • Поведінка
  • Інстинкт
  • Сенсорні системи

Вища нервова діяльність

Для тварин з добре розвиненою нервовою системою, до складу якої входить головний мозок, вирізняють окрему сукупність різноманітних форм нервової діяльності, у якій беруть участь різні структури мозку,— вищу нервову діяльність. Вона найкраще проявляється у хребетних тварин, особливо таких, як ссавці та птахи. У них вища нервова діяльність виникає внаслідок взаємодії різних ділянок кори головного мозку та підкіркових нервових центрів.

Вища нервова діяльність, як і вся робота головного мозку, побудована на взаємодії двох основних процесів — збудження і гальмування. У процесі збудження окремі нейрони або групи нейронів генерують сигнали, які поширюються на сусідні клітини і можуть викликати в них певну реакцію. А у випадку гальмування відбувається протилежний процес — генерація сигналів нейронами припиняється.

Основними показниками нервових процесів, які відбуваються під час вищої нервової діяльності, є сила, рухливість і врівноваженість. Сила процесів характеризує здатність нейронів реагувати на сильні подразники. Рухливість процесів демонструє швидкість переходу клітин між станами збудження і гальмування, а врівноваженість указує на співвідношення за силою процесів збудження і гальмування.

Інстинкти, свідомість та суб'єктивність сприйняття

Одним із важливих способів відповіді організму на подразнення є інстинкти. Інстинкти — це ланцюги послідовних безумовних рефлексів, які виникають у відповідь на певне подразнення і проявляються у формі автоматичної поведінки. Реалізація інстинктів здійснюється головним мозком.

Інстинкти можуть забезпечувати дуже складні форми відповіді на подразнення. Прикладами інстинктивної поведінки у тварин є побудова гнізд у птахів, шлюбна поведінка під час сезонів розмноження в риб, територіальна поведінка собак і котів тощо.

Інстинктивні програми поведінки є і в людини. Реакція матері на плач дитини, ефект «свого поля» у футбольних матчах та багато інших варіантів поведінки — це прояви інстинктивних програм.

Проблема інстинктів у тому, що вони є спадковими програмами і далеко не завжди можуть бути корисними у зміненому середовищі життя. Крім того, саме спадковість інстинктів не дозволяє легко їх позбутися навіть у випадках, коли вони втратили своє значення. Як, наприклад, здатність новонароджених хапатися за шерсть матері й міцно триматися, щоб не впасти під час руху. Шерсті на тілі людини давно немає, а інстинкт усе ще спрацьовує.

Вища нервова діяльність дозволяє вирішити цю проблему через залучення до прийняття рішень індивідуальної пам'яті та процесів аналізу і синтезу інформації. Ці процеси відбуваються переважно в корі та деяких інших структурах мозку. У людини такі процеси стали настільки складними, що зумовили появу свідомості, розуму та здатності до мислення.

Складні процеси вищої нервової діяльності ґрунтуються на індивідуальному досвіді та особливостях процесів у мозку конкретної особини, тому вони роблять сприйняття навколишнього світу суб'єктивним (індивідуалізованим).

Взаємоузгодженість діяльності сенсорних систем

Сенсорні системи організму працюють як єдине ціле. Усі сигнали від органів чуття надходять до мозку й аналізуються у відповідних структурах. На рівні мозку відбувається і взаємодія сенсорних систем. Щоб сформувати об'єктивну картину навколишнього світу, мозок порівнює інформацію, що надходить від різних систем. Для прийняття рішення щодо дії одного подразника (наприклад, звукового) аналізується інформація і від інших систем (зорової, нюхової тощо).

Прикладом такої узгодженої взаємодії сенсорних систем організму є безумовний рефлекс орієнтування у просторі. Так, кішка повертає голову на сторонній звук (спрацювала слухова система) й оцінює ситуацію, роздивляючись незнайомий предмет (додається інформація від зорової системи). Якщо інформації для прийняття рішення недостатньо (боятися його чи ні), кішка може підійти й обнюхати цей предмет (інформація від нюхової системи) та торкнутися його вібрисами (додається відчуття дотику).

Компенсаторне посилення сенсорних систем

У різних тварин, навіть тих, які походять від спільного предка, різні сенсорні системи можуть бути розвинені різною мірою. Це залежить від особливостей еволюційного розвитку та умов середовища, до якого адаптований певний вид організмів.

У тих ситуаціях, коли діяльність однієї із систем за якихось причин не дуже ефективна, її роль можуть брати на себе інші сенсорні системи. Посилення інтенсивності роботи цих систем відбувається задля того, щоб компенсувати недостатню ефективність певної сенсорної системи. Тому це явище називають компенсаторним посиленням сенсорних систем.

Мал. 8.1. У предка китів індохіуса основною сенсорною системою була зорова, а в сучасних кашалотів вона втратила провідну роль, і відбулося компенсаторне посилення слухової системи

Наприклад, спільний предок плацентарних ссавців вів сутінковий образ життя, й основними органами чуттів у нього були нюх і слух, а зір виконував допоміжну роль. Коли предки кашалотів відокремилися в еволюційну гілку і стали активними хижаками, провідну роль у їхній життєдіяльності почав відігравати саме зір. Пізніше ці тварини перейшли до життя у воді, де зорова сенсорна система не дуже ефективна. А кашалоти адаптувалися до полювання на великих глибинах, де світла взагалі немає і використовувати зір немає сенсу. Тому очі в кашалотів змістилися на бокову частину голови і перестали відігравати важливу роль у житті, а основним органом чуттів стала слухова сенсорна система, яка використовує ефект ехолокації (мал. 8.1).

Компенсаторне посилення певних сенсорних систем відбувається і серед особин одного виду, якщо якась із сенсорних систем у процесі життя постраждала від травм чи захворювань. Тоді інші сенсорні системи беруть на себе її функції і стають основним джерелом інформації про навколишній світ для цієї особини.

Так, у людей через порушення або втрати зору функції орієнтації в просторі бере на себе слухова система. А деякі інші функції (наприклад, читання) виконує дотикова сенсорна система.

Ключова ідея

Вища нервова діяльність є найбільш складним, але дуже ефективним способом відповіді організму тварин на зовнішні подразнення. Вона узгоджує діяльність усіх сенсорних систем та робить її найбільш ефективною. Це дозволяє у випадку втрати функцій чи неможливості роботи однієї із сенсорних систем компенсувати порушення за рахунок іншої системи або кількох систем.

Запитання та завдання

1. На прикладі поглядів окремих людей на одну подію поясніть, чому сприйняття світу різними особинами є суб'єктивним. 2. Яке компенсаторне посилення відбудеться в сенсорних системах людини у випадку порушення роботи її слухової сенсорної системи?