12.2. ХАРАКТЕР ПОСЛЕДСТВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ЦЕНТРАЛЬНУЮ НЕРВНУЮ СИСТЕМУ

Приведенные выше данные в целом с определенностью свидетельствуют о существовании специфических механизмов, играющих важную роль в контроле таких форм поведения, как пищевое, питьевое, половое и т. д. Необходимо, однако, остановиться на некоторых важных возражениях и оговорках.

Одно из возможных возражений по поводу результатов электрического раздражения мозга сводится к тому, что такое раздражение не вызывает специфических ответов, а приводит к увеличению общей активности. На это возражение исчерпывающе ответили Куне и др. (цит. по [1743]). Крысам вводили в мозг электроды таким образом, что раздражение через них вызывало только пищевую реакцию. Если опыт ставили с накормленными, но испытывающими умеренную жажду животными, то они отходили от поилки и шли к месту, где, как им было известно, находилась пища. Если бы действие раздражения сводилось к активации доминантного, но в данном случае подпорогового поведения, то крысы, вместо того чтобы отправиться к пище, должны были бы продолжать пить воду.

Еще один связанный с первым вопрос состоит в следующем: насколько "жестко" гипоталамические структуры, активируемые при электрическом раздражении, связаны с тем или иным типом мотивированного поведения? Валенштейн и др. [2449] раздражали мозг крыс, помещенных в камеру, в которой находились пища, вода, предметы, которые можно грызть, и т. д. Каждое животное обычно обнаруживало только какой-либо один тип активности. Затем предмет, соответствующий данному поведению, убирали, а мозг животного продолжали так же раздражать, но уже в присутствии других предметов. Обычно при этом появлялся новый тип поведения, направленный на какой-нибудь из оставшихся предметов, причем этот тип поведения сохранялся, по крайней мере до некоторой степени, даже после возвращения убранных предметов. Итак, хотя было неоднократно показано, что реакции, вызванные электрическим раздражением одного и того же участка, воспроизводимы и что раздражение разных участков вызывает различные реакции, описанные эксперименты позволяют говорить об определенной пластичности связи между структурами гипоталамуса и возникающими при их раздражении реакциями.

Хотя раздражение и разрушение различных участков центральной нервной системы могут влиять на сложные цепи поведения в целом, однако не на все элементы такого поведения они влияют одинаково. Разрушения гипоталамуса, приводящие у крыс к гиперфагии, а следовательно, усиливающие, вероятно, пищевую мотивацию, одновременно вызывают снижение частоты нажатий на рычаг, подкрепляемых пищей, повышение чувствительности к хинину и уменьшение скорости побежек к пище. Таким образом, эти повреждения по-разному отражаются на различных аспектах поведения ([629, 1741]; см. также Чой, цит. по [1743]).

Последствия разрушения различных участков гипоталамуса на самом деле весьма сложны и могут заключаться не просто в выключении какой-то одной группы поведенческих реакций или одного из видов контроля. Большая часть имеющихся данных относится к пищевому поведению. Как мы уже видели, у крыс при разрушении участков вентро-медиального гипоталамуса наблюдается тенденция к гиперфагии. Однако в этом случае нельзя говорить просто об усилении пищевой мотивации: хотя крысы с такими повреждениями съедают больше пищи, чем нормальные, инструментальную реакцию с пищевым подкреплением они выполняют менее энергично.

Имеются более подробные наблюдения за поведением таких животных. После операции у крыс наступает "динамическая" фаза, во время которой они прибавляют в весе, так что у них развивается "ожирение". Затем количество потребляемой пищи снижается и ненамного превышает норму, а вес стабилизируется на новом, более высоком уровне (puc. 105). При кормлении жидкой пищей такие животные "переедают" за счет того, что едят хотя и не чаще нормальных животных, но значительно больше за один раз. Это позволяет предположить, что у них "разлаживается" механизм кратковременного насыщения. Однако стабилизация веса тела на новом уровне говорит о том, что повреждение вентро-медиальной области нарушает действие механизма, регулирующего прием пищи в соответствии с весом тела. Если животных с ожирением не кормить несколько дней, а затем предоставить им свободный доступ к пище, то они едят очень много, пока их вес не достигнет прежнего высокого уровня, на котором он снова стабилизируется. Напротив, если у нормальных, интактных животных вызвать ожирение, то повреждения вентро-медиального гипоталамуса почти не скажутся на количестве потребляемой пищи. Тейтельбаум [2336] предположил, что гипоталамические центры насыщения чувствительны к каким-то факторам, возможно к циркулирующим в крови метаболитам, связанным с состоянием жировых отложений. Если крысам, у которых в результате повреждений вентро-медиальных отделов гипоталамуса развилась гиперфагия, давать твердые пищевые таблетки, то они съедают не только больше за один раз, но и едят чаще, чем нормальные крысы; дело в том, что с таблетками они получают за одну еду меньше калорий, чем с жидкой пищей.

Один из факторов, влияющих на количество пищи, потребляемой такими животными,- повышение вкусовой чувствительности. Так, животные, у которых развилась гиперфагия, начинают потреблять меньше пищи, если к ней подмешать хинин даже в очень малых количествах, не улавливаемых нормальными животными; в то же время если предлагать им более вкусную пищу, то гиперфагия усиливается [468, 2334]. Однако "гипоталамическая" гиперфагия обусловлена не только повышением чувствительности к вкусовым раздражителям. У крыс с повреждениями гипоталамуса, которые могли вводить себе пищу непосредственно в желудок (см. puc. 95 и 96), несмотря на отсутствие раздражения ротовой полости и глотки, наблюдались признаки гиперфагии; однако ожирение было при этом небольшим; при введении небольшого количества пищи через рот отмечалось дальнейшее усиление гиперфагии и быстрое увеличение веса [1603]. Томас и Майер [2354] недавно показали,что животные с гиперфагией сами регулируют количество съедаемой пищи (общее число калорий) независимо от раздражения пищей полости рта. Хотя такие крысы съедают за один раз больше, они, как и интактные крысы, способны поддерживать число получаемых при каждом кормлении калорий в строгих пределах, даже если им вводят жидкий корм непосредственно в желудок, что заметно изменяет "удельную" калорийность питательной смеси. Сама быстрота наступления реакций на такие желудочные вливания свидетельствует о роли желудочных хеморецепторов. При изменении объема и калорийности поглощаемой питательной смеси происходит соответствующее изменение (хотя и в разной степени) частоты приема пищи как у крыс с выраженной гипоталамической гиперфагией, так и у нормальных крыс.

Во всяком случае, до сих пор пока не ясно, существует ли четкая связь между гиперфагией и повышенной чувствительностью вкусовых рецепторов или же это независимые явления. Грэфф и Стеллар [838] с помощью метода разрушения очень небольших участков вентро-медиального гипоталамуса показали, что нервные механизмы, ответственные за гиперфагию и вкусовую чувствительность, не совпадают, хотя и локализованы в перекрывающихся областях.. Истинная причина увеличения "разборчивости" в пище у крыс с гипоталамической гиперфагией неясна. Поскольку одновременно наблюдается снижение толерантности к воде с добавкой хинина у крыс, испытывающих жажду, сказанное выше относится не только к чувству голода [467, 1405, 1833]. Речь идет даже не о возрастании чувствительности к хинину, а о понижении толерантности к отвергаемым веществам [1777]. Хотя повышенная "разборчивость" обусловлена нарушением механизма насыщения, ее природу можно понять только в связи с той составляющей насыщения, которая уменьшается, и с учетом изменения насыщения во времени [2079]. Кроме того, как показал Тейтельбаум [2337], при повреждениях области вентро-медиального гипоталамуса, помимо увеличения потребление пищи, возникает еще целый ряд изменений: "увеличивается эмоциональная возбудимость животных, их раздражительность, прерывается половое поведение и снижается общий уровень активности" (см. также [2241]). Таким образом, разрушение различных участков вентро-медиального гипоталамуса вызывает целый ряд потенциально независимых изменений, в частности снижение пищевой мотивации, оцениваемой по инструментальным реакциям (см. разд. 8.1), расстройство функции механизма насыщения, ведущее к гиперфагии, повышение вкусовой чувствительности, что, возможно, составляет часть более общих аффективных изменений.

Столь же многообразны последствия разрушений в области латерального гипоталамуса. Они всегда вызывают афагию и адипсию, но в этом случае возможно восстановление функций. Если оперированных животных предоставить самим себе, то они погибают от истощения при изобилии воды и пищи. Однако их существование можно поддерживать принудительным кормлением. Постепенно они начинают кормиться самостоятельно, если им предлагают особенно вкусную размоченную пищу, однако едят недостаточно для поддержания нормального веса; от воды они в это время еще продолжают отказываться. В дальнейшем крысы начинают самостоятельно регулировать количество потребляемой воды, поглощая размоченный вкусный корм, но продолжают отказываться от сухой пищи и воды. Позднее они начинают нормально поедать сухой корм и пить воду.

У крыс, оправившихся от гипоталамичегской афагии до такой степени, что они способны поддерживать свое существование самостоятельно, сохраняются характерные нарушения. На холодную или разжиженную пищу они реагируют увеличением ее потребления, однако при гипогликемии, вызванной инсулином, этого не наблюдается. Из этого можно сделать вывод, что некоторые факторы, контролирующие количество потребляемой пищи, воздействуют непосредственно на механизмы латерального гипоталамуса, минуя вентро-медиалъный центр насыщения. Это также указывает на то, что влияние приема разжиженной или холодной пищи на общее ее потребление в норме не является следствием снижения абсолютного уровня глюкозы в крови [657].

Изменения, наступающие при повреждении или раздражении латерального гипоталамуса, зависят также от точной локализации воздействия. Например, раздражение наиболее латеральных отделов вызывает у сытых животных акт еды и попытки преодолеть решетку, отгораживающую пищу, а при раздражении более медиально расположенных отделов отмечается только первая из этих реакций [1784].

По-видимому, разрушения в латеральном гипоталамусе затрагивают мотивационные системы, однако на этот счет имеются и другие предположения. Была исследована возможность того, что у крыс с гипоталамической афагией нарушается способность к еде [116]. Оказалось, что животные, обученные добывать пищу, нажимая на рычаг, продолжали нажимать на него и после операции. Кроме того, крысы, которые могли вводить себе пищу непосредственно в желудок, нажимая на рычаг, продолжали выполнять эту инструментальную реакцию и после операции, хотя проявляли все признаки афагии и адипсии, когда им давали возможность поедать пищу и пить воду обычным путем. Исходя из этого было высказано предположение, что повреждения в области латерального гипоталамуса вызывают главным образом нарушения моторики пищевого акта, т. е. истинную афагию. Однако Роджерс и др. 12027] обнаружили; что, когда оправившимся от афагии крысам давали на выбор либо нормально есть вкусную пищу, либо вводить ее непосредственно в желудок, они всегда прибегали к первому способу. Было высказано предположение, что результаты Бэйлли и Моррисона [116] объясняются тем, что в их экспериментах животным предлагали недостаточно вкусную пищу.

Таким образом, исследования пищевого поведения крыс при повреждениях гипоталамуса показали, что любые представления о некоем простом "механизме пищевого поведения" или даже о реципрокных центрах голода и насыщения всего лишь упрощение. При интерпретации опытов с электрическим раздражением структур мозга также следует избегать упрощения: хотя вызванное раздражением мозга поведение часто сильно напоминает естественное (см. разд. 12.1), следует все же выяснить, действительно ли оно имеет все признаки нормально мотивированного поведения. Детальные исследования, проведенные Миллером и др. [1743-1745], выявили всю сложность этой проблемы. С одной стороны, было обнаружено, что раздражение мозга вызывает изменения, аналогичные тем, которые наблюдаются при естественном голоде. Например, такое раздражение побуждает накормленную крысу есть твердую или пить жидкую пищу, воспроизводить выработанные ранее пищедобывательные навыки, заставляет крысу, испытывающую умеренную жажду, покидать поилку и отправляться на поиски спрятанного корма. Кроме того, порог пищевой реакции, вызываемой электрическим раздражением, повышается при введении животному декстроамфетамина (препарат, снижающий аппетит, ср. стр. 299), а прекращение раздражения, подобно пище, может служить подкреплением при обучении в Т-образном лабиринте (см. также [951]). Однако имеются участки, раздражение которых служит положительным подкреплением, но не вызывает пищевой реакции; кроме того, пороги раздражения, вызывающего подкрепляющий эффект и влияющего на пищевое поведение, различны. Таким образом, положительное подкрепление и акт еды, вероятно, являются независимыми следствиями раздражения [1743, 2342].

Миллер с сотрудниками обнаружили, что реакция "тревоги", вызванная у кошек раздражением головного мозга, обладает всеми функциональными признаками естественной реакции на боль или страх: 1) раздражение может вызывать мотивацию, а его прекращение - служить подкреплением при обучении методом проб и ошибок; 2) эта реакция может быть использована для выработки условных рефлексов; 3) она может быть использована как условный раздражитель при выработке экспериментальных неврозов в ответ на определенную ситуацию, в результате чего даже в отсутствие раздражения кошки начинают избегать этих ситуаций; 4) она может служить наказанием при обучении голодных кошек избегать пищи. Аналогично готовность к осуществлению реакции нападения, вызванная раздражением гипоталамуса кошки, и вызывает мотивацию, и может служить раздражителем. Например, когда у кошки в результате раздражения соответствующих отделов мозга наблюдается готовность к нападению или стремление задушить крысу, животное обучается находить в Y-образном лабиринте объекты, соответствующие данному поведению [2023, 2024]. В то же время вызванная электрическим раздражением мозга реакция ярости, внешне идентичная реакциям, возникающим в ответ на болевое раздражение периферических рецепторов, отличается от них почти совершенной непригодностью для выработки условных рефлексов; кошка, у которой путем раздражения мозга вызывается реакция бегства, легко обучается реакции избавления и лишь с трудом - реакции избегания. Миллер комментирует эти факты следующим образом: "При исследовании мотивационных эффектов раздражения центральной нервной системы нет ничего само собой разумеющегося".

Наконец, остается подчеркнуть, что для вызванных реакций более важна сенсорная обратная связь, а не определенный характер движений. При раздражении центра "голода" крыса не будет пить чистую воду, но подслащенную воду или молоко она пьет, даже если ее недавно накормили. Очевидно, раздражение порождает у животного стремление реагировать таким образом, чтобы обеспечить определенный тип сенсорной обратной связи [1743]. Как мы видели, при реакции агрессии, вызванной у кошек раздражением гипоталамуса, оказывается небезразличным объект, на который реакция направлена [1511], и те объекты, которые соответствуют вызванному поведению, могут служить подкреплением [2023, 2024].