Нервная система животных

Чтобы выжить, всем животным приходится решать одинаковые задачи: находить пищу, спасаться от хищника, воспроизводить и воспитывать потомство. Для успешного решения этих задач в ходе эволюции у животных сформировалось поведение. Например, хищники умеют незаметно подкрадываться к жертве, или расставлять ловушки, а жертва научилась замечать и убегать от опасности. За поведение животных отвечает нервная система. Благодаря нервной системе животное видит, чувствует, слышит и думает.Кроме того, нервная система управляет всеми органами. Сокращение сердца, работа кишечника или мышц – все внутренние процессы находятся под строгим контролем нервной системы.

Нервная система управляет животным

Представьте затаившуюся в кустах рысь. Внезапно рысь приметила и почуяла зайца. Обонятельные и зрительные нервные клетки рыси посылают сигнал о зайце в мозг. Мозг – это центральная часть нервной системы, которая обрабатывает все сигналы и принимает соответствующее решение.В нашем случае мозг рыси принял решение: «Атакуем!» Сигнал от мозга по нервам направляется к мышцам рыси – рысь прыгает на зайца. В это же время у кошки учащается сердцебиение и дыхание, которые тоже управляются нервной системой.

Как работает нервная система ?

Базовым кирпичиком нервной системы является нервная клетка – нейрон. В теле рыси насчитывается свыше миллиарда нейронов. Каждый нейрон обменивается сигналами с тысячами других нейронов при помощи электрических импульсов. Передача информации от одного нейрона к другому происходит со скоростью 100 метров в секунду!
Нейрон состоит из трёх частей:Дендриты – короткие многочисленные отростки, по которым нейрон получает сигнал.Тело нейрона – это сама клетка, которая «обрабатывает» полученный сигнал.По единственному аксону нейрон передаёт сигнал дальше.

Нервная система построена из нейронов

Нейроны в мозгу рыси общаются друг с другом

В нашем примере нейроны, расположенные в мозгу рыси, получают сигнал от зрительных нейронов. В этот момент для принятия решения нейроны общаются друг с другом при помощи электрических сигналов-сообщений. Какие сообщения они передают друг другу? Например такие: «А это точно заяц?»; «Какой момент для атаки лучше выбрать?»; «По какой траектории произвести атаку?». Итоговое принятое решение (сигнал) отправляется нейронам, расположенным в мышцах.Чем сложнее поведение, тем больше нейронов принимают в нём участие. Так, во время охоты, у рыси активизируются миллионы нейронов. Подобным образом нейроны общаются для принятия самых различных решений: от выбора момента для атаки до контроля внутренних органов.

Количество нейронов у животных

В ходе эволюции у животных шесть раз независимо друг от друга появлялись и эволюционировали глаза. Крылья независимо развились у четырёх групп животных. Нейрон же появился лишь однажды – каждое животное на планете унаследовало «нейронное» строение от общего предка.Нервная система всех животных построена из нейронов. Однако животные различаются по количеству и способу организации нейронов. Давайте проследим за эволюцией нервной системы от самых простых животных до самых прогрессивных.

Эволюция нервной системы

Чем сложнее устроена нервная система, тем необычнее, разнообразнее поведение животного и тоньше контроль внутренних органов. У самых примитивных животных – губок – нервные клетки отсутствуют. До сих пор точно не известно, как губки реагируют на окружающую среду.Впервые нервные клетки обнаруживаются у стрекающих – гидр и медуз. Но настоящей нервной системы у этих животных нет. Клетки просто «разбросаны» по всему телу и не образуют сложных структур. При прикосновении к гидре, одновременно реагирует все тело животного.

Губки и стрекающие

Впервые нервная система появляется у плоских червей. Черви уже способны осознанно перемещаться и прятаться. У них есть глаза, чувство равновесия и способность ощущать вкус. Так как основные органы чувств расположились на переднем конце тела, то здесь же начинают скапливаться нейроны. Вдоль всего тела протянуты нервные стволы. Количество нервных стволов у некоторых червей достигает 6 пар.Тем не менее, нервная система червей остаётся примитивной. Так, у круглого червя С. elegans известно расположение и происхождение всех 300 нейронов.У кольчатых червей нервные стволы слились в единственную брюшную нервную цепочку. В каждом сегменте имеется свое скопление нейронов – ганглий. Так, в теле пиявки насчитывается 32 сегмента, а значит и 32 ганглия.

Черви

Нервная система круглого червя

Нервная система членистоногих похожа на нервную систему кольчатых червей. Мозговые ганглии сливаются в структуру, которую уже можно назвать мозгом. От мозга отходит брюшная нервная цепочка. У общественных насекомых (муравьев и пчёл) развито сложное поведение. Особенно выдающийся мозг у пауков. Он настолько огромный, что проникает в лапки паука.Строение нервной системы моллюсков связано с их образом жизни. Так, у примитивных двустворчатых моллюсков нет даже головы. А у головоногих моллюсков развита сложная, и необычная нервная система. У головоногих нет единого центрального мозга. Вместо этого по всему телу моллюска разбросаны ганглии – «мини-мозги». Особенно много ганглиев в щупальцах осьминога.

Членистоногие и моллюски

Нервная система позвоночных

Все позвоночные животные унаследовали единое строение от примитивного предка – ланцетника. Головной мозг ланцетника разделён на три части. От головного мозга вдоль всего тела тянется нервная трубка. В ходе эволюции мозг позвоночных продолжал усложняться и совершенствоваться. Например, скорость передачи сигнала между нейронами ланцетника в 25 раз ниже, чем у других позвоночных.Нервная система типичного позвоночного животного состоит из головного и спинного мозга. Головной мозг – это командный центр. Он отправляет сигналы в спинной мозг, далее по разветвленным нервам сигнал доходит до всех частей тела. Спинной мозг «спрятан» и защищен внутри позвоночного столба, или позвоночника. Позвоночные животные получили своё название именно из-за наличия позвоночного столба.

На самых ранних стадиях развития мозг всех позвоночных похож на мозг ланцетника и делится на три отдела:Задний мозг. Управляет непроизвольными движениями, регулирует кровообращение и дыхание.
Средний мозг. Контролирует температуру тела, участвует в ориентации и контролирует внимание.
Передний мозг. Отвечает за сложное поведение, обучение и мышление.

Задний и средний мозг птиц и млекопитающих в целом похож на таковые у других позвоночных. Однако передний мозг претерпевает значительные изменения. Крупный, развитый передний мозг этих животных говорит о наличии продвинутого интеллекта.

Во время эмбрионального развития передний, средний и задний мозг позвоночных развиваются в сложную систему взаимосвязанных частей. Такое разделение позволяет каждой части «сосредоточиться» на выполнении одной задачи. Например, мозжечок отвечает только за координацию тела в пространстве.

Недавно ученым удалось просканировать кусочек мозга крысы размером 1мм3 (размер песчинки). Для этого ученые разрезали этот кусочек на 25 тысяч тончайших «ломтиков». Сканирование ломтиков при помощи электронного микроскопа заняло пять месяцев. В течение ещё трёх месяцев полученные данные собирались в 3D модель, которая состояла из 200 тысяч нейронов и одного миллиарда связей между ними. Для хранения на компьютере этой модели потребовалось 2 миллиона гигабайт!Если человечество когда-то решится просканировать свой собственный мозг и загрузить его в компьютер, то для этого потребуются все жесткие диски на планете.

Насколько сложно устроен мозг млекопитающих?

Кошка с самого рождения падает на четыре лапы, чихает, моргает или поворачивается на громкий звук. Этим действиям ей не нужно обучаться – эти навыки она получила от родителей. Такое поведение называют врождённым рефлексом.С другой стороны, кошку можно научить откликаться на команду и приучить к лотку. Кроме того, кошка запоминает своих хозяев. Это примеры приобретённых рефлексов.У диких и домашних кошек одинаковые врождённые рефлексы, однако приобретённые рефлексы различаются. Если уличные коты учатся охотиться на мелкую дичь, то домашние обучаются «подлизываться» к домочадцам, чтобы получить вкусняшку. Многие высокоразвитые животные оттачивают свои рефлексы (например, охотничьи) в ходе игр.

В основе поведения животных лежат рефлексы

Не следует путать инстинкты и рефлексы. Когда во время охоты кошка обучается новым приёмам – это приобретённый рефлекс. Но само желание охотиться на грызунов – это инстинкт. Инстинкты являются более сложным элементом поведения. Например, инстинкт самосохранения включает в себя потребность охотиться, защищаться от врагов и искать укрытие во время непогоды. Инстинкты являются врожденными и передаются по наследству.Какие ещё бывают инстинкты у животных?Только что вылупившиеся морские черепахи инстинктивно ползут к океану. После рождения сумчатое животное залезает в сумку матери. Пчёлы при помощи танца сообщают о местоположении нектара. Птицы инстинктивно вьют гнёзда, а белки запасают орехи на зиму.

Инстинкты