Нарушить сон нетрудно, например, голодом. В первые два дня голодания увеличивается стадия парадоксального сна. Затем он идет на убыль и к восьмому дню полностью исчезает. Одним-двумя днями позже исчезает медленный сон. Пока у животного сохраняется аппетит, его еще можно спасти. Сразу же после еды восстанавливается способность спать. В первые дни удлиняется парадоксальный сон в ущерб продолжительности медленного.
Парадоксальный сон интенсивно изучается во многих лабораториях мира, но по-прежнему неясно, зачем понадобился мозгу ночной кинематограф. Может быть, основная задача парадоксальной стадии – показывать нам сновидения специально для того, чтобы мы могли использовать идеи, которые, пользуясь нашей беспомощностью, протаскивает Морфей. Одно несомненно: уметь смотреть сновидения полезно. Спать парадоксально стоит!
Мне грустно потому, что весело тебе
Голод не тетка
Самые частые, самые обычные эмоции, с которыми ежедневно сталкиваются животные и человек, связаны с состоянием голода и насыщения. Они должны обеспечить ритмичность обменных процессов. Голод сигнализирует об истощении пищевых запасов еще задолго до того, как их количество снизится настолько, чтобы это смогло отразиться на снабжении отдельных тканей и клеток тела. Чувство насыщения призвано прерывать дальнейшее поглощение пищи, как только ее количество в желудке окажется достаточным для удовлетворения текущих нужд. Задача достаточно сложна. Чтобы оценка была правильной, необходимо определить калорийность и общее количество съеденной пищи.
Насыщение и голод контролируются особым отделом мозга – гипоталамусом. При разрушении боковых отделов этой области мозга животные переставали есть. Они как бы теряли чувство голода и, какую бы вкусную пищу ни предлагали, взирали на все с полнейшим равнодушием. Если их не кормить насильно, они худеют и в конце концов погибают от полного истощения.
Когда были повреждены самые боковые отделы гипоталамуса, научить животных есть не удавалось. Если разрушение производилось чуть ближе к центру, то через несколько дней искусственного кормления способность жевать и глотать пищу полностью восстанавливалась. Скоро животное само брало корм из кормушки, но делало это только в том случае, если миску с едой поставили у него перед носом. За кормушкой, чуть сдвинутой в сторону или переставленной на новое место, оперированная крыса не потянется и разыскивать ее не будет. Все двигательно-пищевые условные рефлексы, выработанные до операции, исчезнут, и восстановить их уже никогда больше не удастся.
Совсем иная картина обнаруживается при разрушении центральных отделов гипоталамуса. В этом случае нарушается чувство насыщения. Эти животные всегда выглядят голодными, могут есть в любое время дня и ночи, сжирают огромные количества пищи и, конечно, жиреют.
Противоположный эффект вызывает раздражение гипоталамуса электрическим током. Стимуляция боковых отделов способна у накормленного до отвала животного вызвать аппетит, а центральных, даже у очень голодного животного, – подавить чувство голода.
Интересно, каким образом узнает мозг об уменьшении пищевых запасов? Среди ученых издавна бытует два мнения. Одни склоняются к тому, что чувство голода появляется, когда пища, покидая желудок, переходит в двенадцатиперстную кишку. Другие считают, что обеднение крови питательными веществами – главная причина ощущения голода.
Оба предположения неверны. Перистальтические движения желудка, наступающие вскоре после того, как пища его покинет, могли бы информировать мозг. Однако у собаки после 3–4 дней полного голодания голодная перистальтика прекращается, а стремление к пище не исчезает. Не уничтожает чувства голода и отсутствие желудка. У сторонников противоположной теории тоже нет убедительных доказательств. Чувство голода не вызывается простым снижением уровня сахара в крови. Гораздо важнее разница в количестве сахара в артериальной и венозной крови.
До изобретения электронной аппаратуры при изучении чувства насыщения и голода приходилось прибегать к всевозможным ухищрениям. Желудок высших животных иннервируется блуждающими нервами. Их два, и оба они смешанные, то есть содержат двигательные волокна, по которым мозг шлет свои распоряжения, и чувствительные волокна, несущие информацию в мозг. Один из двух нервов экспериментаторы перерезали, и его центральный конец (часть нерва, которая оставалась связанной с мозгом) сшивали с периферическим (идущим на периферию) концом перерезанного нерва передней конечности или языка, в составе которого идут волокна к околоушной слюнной железе. Через некоторое время сшитые нервы срастаются. Волокна регенерирующего блуждающего нерва, прорастая по нервным влагалищам, достигают мышечных волокон или секреторных клеток слюнной железы, и собака готова для основного эксперимента.
На таком животном удобно следить за состоянием центров блуждающих нервов. Если центры заторможены, искусственно иннервированные органы остаются бездеятельными. Но как только в центрах блуждающего нерва возникнет возбуждение, немедленно начнет дергаться передняя конечность или из протока слюнной железы потечет слюна. Чем сильнее возбужден мозг, тем интенсивнее реакция на периферии.
Оказалось, что у голодных животных активность ядер блуждающих нервов значительно выше, чем у сытых, и к тому же волнообразно колеблется. Опустевший желудок непрерывно шлет в мозг сигналы. Это первое предупреждение мозгу. Если перерезать второй блуждающий нерв, мозг лишится информации о состоянии желудка. Отсутствие в нем пищи не станет больше возбуждать центры блуждающих нервов, а поэтому не будет возникать вспышек активности в органах, искусственно иннервируемых вторым блуждающим нервом.
Формирование эмоций голода изучается уже не один десяток лет. Сейчас их организация достаточно ясна. Пищевой центр, расположенный в боковых отделах гипоталамуса, возбуждается под действием «голодной крови». Отсюда возбуждение передается в вышерасположенные инстанции мозга. Чем оно сильнее, тем больше мозговых структур оказывается вовлеченными. Наконец, возбуждение добирается до передних отделов коры. И мы ощущаем чувство голода. Именно здесь, в передних отделах мозга формируется пищевое поведение высших животных.
Устранить голодное возбуждение передних отделов мозга можно, введя в кровь глюкозу и перерезав блуждающие нервы, которые несут в мозг информацию об отсутствии пищи в желудке. Поэтому чувство голода сохраняется у людей с удаленным желудком или в тех случаях, когда питательные вещества вводят непосредственно в кровь.
Пищевое возбуждение приходит в кору по мозговым системам, где в качестве медиатора используется ацетилхолин. Сигнализация о чувстве боли передается в передний мозг по другим системам с помощью адреналина. Она достигает тех же нервных клеток, которые возбуждаются при голоде, и подавляет их активность.
Как известно, насыщение происходит уже за столом задолго до поступления питательных веществ в кровь. Начинается оно с того момента, когда пища попадает нам в рот и раздражает рецепторы языка. Однако воздействия на язык хватает ненадолго. Орошение молоком ротовой полости кошки снимает пищевое возбуждение лишь на несколько минут.
Следующая информация о насыщении поступает от рецепторов растяжения желудка. Введя в желудок резиновый баллончик и надув его, можно на гораздо больший срок подавить пищевое возбуждение, особенно если этому предшествует воздействие на вкусовые рецепторы языка.