Как плавает пиявка

Схему поведения бабочки мы выдумали сами: как она управляет своими крыльями на самом деле — неизвестно. А есть ли случаи, когда удалось разобраться в связях реально существующих нейронных схем и понять, как они работают? Надо сказать честно, что в случае позвоночных животных такие успехи довольно скромны: слишком много у них нейронов. Но в случае беспозвоночных, у которых в ганглиях часто всего несколько сотен нейронов, успехи более впечатляющие.

Мы расскажем вам для примера, как устроена нейронная сеть, обеспечивающая плавание пиявки.

Когда пиявка плывет, в каждом сегменте ее тела поочередно сокращаются то спинные, то брюшные продольные мышцы, так что сегмент выгибается то вверх, то вниз. Сокращение в каждом сегменте возникает немного позднее, чем в предыдущем сегменте. В результате по телу пиявки бежит волна, тело периодически изгибается и пиявка плывет. Как же устроено, что мышцы спины и брюшка сокращаются поочередно?

Рассмотрим только один сегмент. В каждом сегменте пиявки имеется свой ганглий, а в нем — около 200 нейронов. Часть из них — МН, управляющие продольными мышцами. — подобно многим другим беспозвоночным — есть и возбуждающие, и тормозные МН, причем тормозные МН тормозят не только мышцу, но и возбуждающие МН.

В ганглии находится так называемый генератор плавания, образованный четырьмя нейронами. При плавании на все эти нейроны приходит возбуждающий сигнал.

Как же работает эта система?

Схема на рис. 53, б совершенно симметрична, но реально при подготовке к плаванию какие-то нейроны начинают возбуждаться чуть раньше других. Пусть, например, первым возбудился нейрон 1, он сейчас же затормозит нейроны 3 и 4, и они будут «молчать». Нейрон 2 никем не тормозится и возбудится под действием общего сигнала вслед за нейроном 1. Когда это произойдет, затормозятся нейроны 1 и 4. Теперь нейрон 3 никем не тормозится и через некоторое время он заработает, затормозив нейроны 1 и 2. Таким образом, нейроны 1—4 будут поочередно возбуждаться. Когда будет возбуждаться нейрон 71, он будет тормозить тормозные МН спинных мышц, тогда возбуждающий МН заставит эти мышцы сократиться, и данный сегмент изогнется выпуклостью вниз. Когда будет возбуждаться нейрон 3, сегмент будет изгибаться в противоположную сторону.

Впервые такое «тормозное кольцо» придумал советский ученый В.Л. Дунин-Барковский. А лет через десять такое кольцо открыли у пиявки сотрудники Г. Стента — знаменитого генетика, который последние годы увлекся нейронными сетями беспозвоночных.


Другие статьи:

Структура белков. Компоненты белков и соединяющие их химические связи
Белки состоят из одной или нескольких полипептидных цепей, каждая из которых в свою очередь представляет собой длинный неразветвленный полимер, состоящий из аминокислот. Все полипептиды независимо от источника - от вирусов до человека - п ...

Наследственность и изменчивость
Наследственность — свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, а также повторять определенный тип индивидуального развития. Обеспечивается воспроизведением материальных единиц наследст ...

Использование генетической информации в процессах жизнедеятельности. Роль РНК в реализации наследственной информации
Наследственная информация, записанная с помощью генетического кода, хранится в молекулах ДНК и размножается для того, чтобы обеспечить вновь образуемые клетки необходимыми "инструкциями" для их нормального развития и функциониро ...