Александр Григорьев
Анатомия рационального поведения

Предисловие

Успешная адаптация организмов какого-либо биологического вида к условиям среды обитания и преодоление благодаря этому естественного отбора свидетельствуют о соответствии поведения организмов их анатомии и условиям среды. Такое соответствие выражает биологическую рациональность поведения. Поведение организмов формируется в итоге проявления свойств их генотипов в условиях среды обитания. И во время контактов с объектами и явлениями внешней среды определяется, рационально ли поведение. В эволюции организмов все биологические виды, способные преодолевать естественный отбор, – равны. Рациональное поведение позволяет организмам участвовать в эволюционных преобразованиях. Результат такого участия зависит от закономерностей эволюционного процесса и выражается в образовании новых видов организмов. Человек как биологический вид не является исключением, и люди наблюдают образование нового вида и участвуют в нём.

Формирование и проявления рационального поведения происходят на разных уровнях: на уровне нервных систем, на уровне организмов, на уровне объединений организмов. В настоящей работе последовательно рассматриваются процессы, протекающие на этих уровнях. Нервная система, по мнению автора, есть объединение разнотипных клеток – сообщество микроорганизмов. Жизнедеятельность нервных клеток в составе сообщества вызывает поведенческие акты организма. Поведение каждого организма с нервной системой основывается на биологической цели нейронов – освободиться от возбуждения. Работа дополняет содержание изданной ранее книги автора «Антропология: от организмов к техносфере», в т. ч. уточняет его в части образования потребностей организмов и происхождения познавательной потребности.

ГЛАВА 1
Уровень сообществ нервных клеток

1.1. Нервная система – сообщество микроорганизмов

Эволюционные предшественники нервных клеток – одноклеточные организмы, как прокариоты, так и эукариоты, со времени своего появления жили группами – колониями. Микроорганизмы одного биологического вида, находясь рядом, всегда образуют между собой связи. Количество связей у каждого организма и их назначение различаются у разных биологических видов и внутри видов у колоний с разной численностью организмов. Уже у прокариот существует распознавание «своего» и «чужого» через систему рецепторов при контактах для передачи генетического материала. В таком распознавании участвуют молекулярные комплексы внутри микроорганизмов[1].

Колонии бактерий – прокариот представляют собой объединения «общающихся» между собой микроорганизмов. Между цианобактериями возникают иерархические отношения. В бактериальной колонии имеется сложная иерархия, которая определяет в т. ч. и расположение клеток внутри колонии[2]. Общение между одноклеточными организмами происходит на основе внутриклеточных химических сигнальных систем. Такие системы имеются и у прокариот, и у эукариот. Одноклеточные объединяются благодаря своим свойствам или, лучше сказать, в результате проявления свойств организмов. Каждая колония одноклеточных – это своеобразное «социальное» образование организмов одного биологического вида, с присущими только ему иерархической структурой, численностью членов, количеством и назначением связей между ними.

Клетки нервных систем организмов всех биологических видов – нейроны разных типов – микроорганизмы-эукариоты, и каждая нервная система (НС) представляет собой объединение – «социальное» образование – таких организмов. Поскольку в это объединение входят клетки, различающиеся и формой тела, и проявляемыми в контактах друг с другом качествами, то его можно назвать сообществом нервных клеток. Все явления – ощущения, эмоции, чувства, мышление, реакции, движения, – через которые обнаруживается жизнь, возникают как результат совместной жизнедеятельности нервных клеток, т. е. в итоге проявления свойств сообщества нейронов. Каждый нейрон может существовать до тех пор, пока может удовлетворять потребности собственного метаболизма, а такое удовлетворение возможно только в составе сообщества нейронов. Совместное удовлетворение потребностей нейронов создаёт у организма ощущение жизни.

НС существует в окружающей среде – внутриорганизменной и внешней, из которой она получает вещества для поддержания метаболизма нейронов. Внутриорганизменная среда состоит из органов, тканей и систем организма, окружающих НС и функционирующих под влиянием воздействий из НС. Организм любого вида, обладающий НС, обитает в природной среде, которая является внешней средой для НС и для организма в целом. Внешняя среда включает в себя и социальную среду – организмы того же вида. В процессе эволюции для НС некоторых биологических видов, в т. ч. для НС человека, внешняя среда изменяется в результате создания и присоединения к ней техносферы. НС не формировалась и не действует в качестве функциональной, подчинённой целям извне системы организма. Наоборот, все составные части организма обеспечивают существование НС. При этом сама НС регулирует функционирование всех систем организма для такого обеспечения. Используя ткани и системы организма, НС способствует преобразованию веществ, поступающих из внешней среды, в формы, пригодные для метаболизма нейронов. Находясь в большей своей части в окружении тканей организма, НС защищена, за исключением рецепторов, от непосредственных воздействий из внешней среды.

В каждом нейроне непрерывно происходят химические превращения: синтез, разложение и изомеризация молекул. Для всех этих процессов требуется поступление в клетку извне каких-либо химических веществ после исчерпания потребных веществ внутри клетки и удаления лишних. Даже в состоянии относительного покоя, т. е. при отсутствии внешних воздействий, медленные реакции продолжаются. На основе этого формируются потребности клетки. Эти потребности меняются как под влиянием суточных ритмов нейронов, которые изменяют количество и скорость реакций метаболизма, так и в результате внешних воздействий, вызывающих ускорение и рост количества превращений. Изменения потребностей нейронов в течение суток во многом определяют свойства, проявляемые НС в разное время суток.

Все «действия» каждого нейрона в составе НС – восприятие воздействий извне, приём и передача возбуждений, обмен веществами с окружающей средой – происходят в результате его внутренних химических превращений. Совокупность одновременно реализующихся превращений в любой промежуток времени направлена на сохранение или восстановление такого соотношения сил между внутриклеточными молекулярными структурами, при котором количество и скорость этих превращений и реакций обмена веществами с окружающей средой минимальны. Такое состояние метаболизма нейрона можно назвать состоянием относительного покоя. В этом смысле можно говорить, что нейрон «стремится» к состоянию покоя. Таким образом, «действия» нейрона внутри НС постоянно направлены на удовлетворение собственных потребностей, которое позволяет ему сохранять или возвращаться в состояние относительного покоя.

1.2. Сообщество «эгоистических» микроорганизмов

Поскольку все нейроны «действуют» исходя исключительно из собственных потребностей, то всякая НС является сообществом «эгоистических» микроорганизмов. Существование НС в качестве единого целого есть результат непрерывного соперничества между нейронами за вещества и прекращение собственного возбуждения. При этом для получения преимущества в конкуренции нейроны соединяются в группы (узлы) различной численности и структуры. Нейроны соперничают друг с другом внутри групп и в составе групп. Под влиянием этого соперничества формируются иерархические отношения между нейронами. НС как сообщество функционирует в интересах своих членов – нейронов.

Ткани и системы организма защищают НС снаружи и создают условия для удовлетворения потребностей нейронов. Например, сердце и система кровообращения снабжают нервные клетки необходимыми для метаболизма веществами. Возбуждение нейронов головного мозга при умственной деятельности сопровождается быстрым повышением активности миокарда, тонуса кровеносных сосудов, показателей кровотока в сосудах головного мозга. Причём изменения количества и структуры возбуждённых нейронов, определяющие смену этапов умственной деятельности, вызывают немедленные изменения в работе сердца, состоянии сосудов и кровотока. Чем меньше тренирован организм, тем сильнее интенсификация работы сердца и кровотока[3].

1.3. Причины изменений нервной системы

Эволюционные изменения НС каждого биологического вида организмов – это следствие изменений его генома. Геном вида изменяется в результате изменений генотипов организмов. Химические превращения, происходящие в сложных молекулах, как правило, локальны, т. е. затрагивают небольшую часть молекулы[4]. Это относится и к молекулам ДНК. Локальные изменения ДНК определяют соответствующие изменения НС и организма в целом по сравнению с родительскими организмами. Воплощённые в новых элементах и свойствах НС изменения ДНК вначале подвергаются отбору внутри НС, а изменившиеся и новые органы и системы организма – отбору самой НС. Затем или одновременно осуществляется естественный отбор условиями внешней среды. В случае гибели организма гибнет и вариант ДНК. Однако такой же или близкий к нему вариант ДНК может через другую НС и организм приспособиться к изменившимся условиям внешней среды.

Локальные изменения ДНК дают возможность проявиться и поддерживают много вариантов изменений НС и организмов, потому что небольшие изменения, во-первых, более вероятны для реализации в строении и внутренних связях НС и организма; во-вторых, легче преодолевают внутриорганизменный отбор и не требуют резкой смены условий внешней среды; в-третьих, позволяют появляться большому количеству мало различающихся генотипов и, значит, НС и организмов одного вида.

Химические превращения в молекулах ДНК обусловлены в первую очередь свойствами самих молекул. Окружающая внутриклеточная среда влияет на проявление тех или иных свойств ДНК, однако не может их изменить[5]. Изменения ДНК не направлены на какие-либо определённые трансформации строения и свойств НС и организма. Такая направленность возникает под влиянием естественного отбора изменившихся и новых элементов и свойств внутри организма и в условиях внешней среды. Эволюция генома любого биологического вида обусловлена его внутренними свойствами и является самодостаточной. Именно поэтому количество рождающихся при образовании НС нервных клеток значительно превышает то, которое может адаптироваться в составе НС, и большое число нейронов гибнет. Процесс формирования из поколения в поколение организмов направления изменений их ДНК можно назвать «самостроительством» ДНК и, соответственно, генома биологического вида. Генотип содержит всю генетическую информацию, которую унаследовал организм. Активность генов, которая выражается в свойствах НС и организма, зависит как от самих молекул ДНК, так и от окружающей их среды. Эта среда влияет на вероятность экспрессии определённых генов, что выражается в формировании конкретных свойств НС и организма в целом и проявлении этих свойств в поведении.

Изменения ДНК и генома вызывают в первую очередь изменения НС: количества и структуры нервных клеток, строения НС, состава и соотношения синтезируемых клетками нейромедиаторов и гормонов, количества и размеров нейронных узлов, количества и конфигурации межклеточных связей. Прежде адаптации НС к условиям внешней среды новые и трансформированные клетки, узлы, связи, нейромедиаторы и гормоны адаптируются внутри НС. Поскольку НС регулирует функционирование органов и систем организма исходя из собственных, клеточного сообщества, потребностей, то вызванные изменением ДНК изменения органов и систем, а также вновь образованные органы первым делом приспосабливаются НС к своим потребностям. В этом состоит их, изменившихся и новых органов и систем, адаптация внутри организма. Таким способом изменения ДНК, несущие с собой трансформацию НС, органов и систем организма, проходят первичный – внутриорганизменный – отбор и могут оказаться нежизнеспособными по его результатам. Эволюция геномов видов организмов, обладающих НС, направляется свойствами молекул ДНК и внутриорганизменным отбором, который осуществляет НС, а затем естественным отбором среды обитания организмов.

Отношения между организмами, в т. ч. одноклеточными, по сути, являются отношениями между их генотипами, а межвидовые – между геномами. У организмов, имеющих даже элементарную НС, контакты с окружающей средой осуществляются посредством НС, т. е. отношения между генотипами (геномами) опосредованы взаимодействием НС. В итоге отношения между генотипами сводятся к отношениям между НС.

Количество и структура нервных клеток и клеточных узлов, их связей, состав синтезируемых нейронами нейромедиаторов и гормонов не влияют непосредственно на вероятность будущих изменений молекул ДНК. Только структура и порождаемые ею свойства ДНК определяют вероятность и реализацию этих изменений. По этой причине трансформации НС дочерних организмов носят случайный характер относительно НС родительских организмов. Случайные изменения состава и структуры нейронов и нейромедиаторов, количества и конфигурации межклеточных связей не зависят от направления эволюции НС предшествующих поколений. Возможность влияния таких изменений на направление эволюции появляется в процессе жизнедеятельности дочерних НС и реализуется в ходе соперничества клеток и групп клеток между собой. В результате того, что молекула ДНК сама себя «строит», количество рождающихся нервных клеток и образующихся связей между ними и с органами и тканями организма значительно больше того, которое сможет существовать внутри НС. Конкурируя между собой за вещества, необходимые им для метаболизма, многие нейроны погибают в процессе и после установления связей. Существование клеток в составе сообщества ограничивает влияние случайных изменений на свойства НС. Это ограничение, а также то, что разовые изменения незначительны относительно масштабов сообщества, создают условия для постепенного изменения из поколения в поколение направления эволюции НС биологического вида.

1.4. Отбор нервной системой изменений

Любые изменения количества нервных клеток, узлов и межклеточных связей, а также состава нейромедиаторов и гормонов, обусловленные изменением генотипа по сравнению с родительскими организмами, станут препятствием для адаптации НС к окружающей среде, как внутриорганизменной, так и внешней, если не произойдут изменения межклеточных отношений внутри НС по сравнению с родительскими НС. В процессе этих изменений новые клетки и узлы приспосабливаются к условиям сообщества, т. е. подвергаются отбору этими условиями. Направляя через новые клетки и узлы возбуждения, используя новые нейромедиаторы и межклеточные связи, сообщество создаёт ранее не применявшиеся способы прекращения возбуждений. Тем самым новые клетки, узлы, нейромедиаторы и связи обеспечивают образование таких способов и оказывают пользу сообществу. Так НС отбирает полезные ей изменения. Часть новых клеток, через которые не проходили возбуждения, получают из окружающей их среды, в т. ч. от других нейронов, вещества, потребные им для метаболизма функционально не специализированных клеток. Эти клетки являются резервом для формирования новых способов, их использование возможно в будущих поколениях НС. Часть новых клеток погибают либо в первом, либо в последующих поколениях НС.

Каждое возбуждение внутри НС связано с её приспособлением к внутриорганизменным условиям. Сообразуясь сама с возможностями органов, тканей и систем, НС одновременно изменяет их внутренний и внешний обмен веществ в пределах генетически обусловленного диапазона, приспосабливая тем самым внутриорганизменную среду к собственным потребностям. Большая часть возбуждений вызвана контактами НС в оболочке организма с внешней средой. В ходе этих контактов происходит «поиск» НС среды, пригодной для обитания, т. е. соответствующей свойствам НС, её возможностям. Течение обоих процессов – внутриорганизменного и «поиска» среды обитания – совмещены, и большинство возбуждений участвуют в обоих процессах. Изменения органов, тканей и систем организма, произошедшие в результате изменений ДНК, проверяются НС во внутриорганизменном процессе и пригодные используются при «поиске» среды. В такой форме происходит отбор НС изменений организма.

Во всякий период адаптации НС к окружающей среде и отбора изменений внутри НС у сообщества нервных клеток образуются определённые свойства. Базовые свойства сообщества непосредственно заданы генами (общее количество и вероятная функциональная специализация клеток, количество и структура специализированных узлов, вероятные маршруты межклеточных связей – коммуникаций, состав нейромедиаторов и гормонов, готовность клеток к функциональной специализиции, «обучению» и образованию связей) и изменяются в пределах диапазонов, прямо зависимых от активности генов. Конкретные проявления этих свойств вызывают образование остальных – производных свойств сообщества (иерархическая структура возбуждений, количество функционально специализированных клеток и соотношение клеток разной специализации, количество межклеточных связей – коммуникаций, конфигурация их маршрутов и частота использования, количество и структура ассоциаций памяти, структура способов прекращения возбуждений). Под влиянием внутренних событий в НС, в т. ч. обусловленных её развитием во времени, приспособления НС к внутриорганизменной среде и «поиска» ею благоприятных условий среды обитания генетически обусловленные, а затем производные свойства НС непрерывно изменяются. Каждая НС самостоятельно отбирает через возбуждения и «поиск» среды обитания те вновь образовавшиеся клетки, узлы, связи, гормоны и нейромедиаторы, которые могут быть использованы для создания новых способов прекращения возбуждений. И в этом смысле НС организмов каждого биологического вида сама себя «строит» в процессе эволюции. Необходимо отметить, что «поиск» благоприятных условий среды обитания, которые сообразуются со свойствами НС, – это её приспособление к этой среде. Отсутствие таких условий не означает, что конкретная НС нежизнеспособна, но это сигнал к расширению границ «поиска», если не этим, то будущими поколениями НС с изменёнными свойствами. Каждая НС – сообщество нервных клеток – осуществляет внутриорганизменный отбор и отбор через «поиск» среды обитания изменившихся и новых органов, тканей и систем организма, и поэтому можно сказать, что НС «строит» организм определённого биологического вида. То, что каждая нервная система «строит» и себя, и организм позволяет говорить о биологических видах нервных систем, которые являются основой видов организмов.

1.5. Детерминизм событий в нервной системе

Активность генов в нейронах основана на свойствах молекул ДНК, т. е. активность вызвана причинно-следственными связями, которые определяют особенности контактов молекул ДНК с окружающими атомами и молекулами. В свою очередь, активность генов является причиной всех событий клеточного метаболизма и, значит, обмена веществ между нейронами и с окружающей средой. Все процессы в сообществе нервных клеток (клеточном сообществе – КС) – рождение клеток, их возбуждение и торможение, функциональная специализация и формирование в них устойчивых молекулярных структур, синтез в клетках нейромедиаторов и образование у них аксонов, дендритов и шипиков, образование и разрыв межклеточных связей, распространение и прекращение возбуждений в сообществе, гибель клеток – это детерминистские процессы. Так у нейронов в течение суток изменяются параметры метаболизма: количество и соотношение синтезируемых и разлагающихся веществ, в т. ч. количество синтезируемых нейромедиаторов и гормонов. У нейронов, как и у всех организмов, имеются суточные ритмы. В соответствии с этими ритмами в продолжение суток изменяются состав и количество клеток, возбуждающихся от воздействий окружающей среды и следов таких воздействий, результаты конкуренции клеток и узлов за прекращение своего возбуждения, используемые возбуждениями маршруты связей между клетками, конфигурация формирующихся способов прекращения возбуждений, распространяющихся из одних и тех же узлов.

Регулярное действие причинно-следственных связей предопределяет регулярное возбуждение от воздействий извне определённых клеточных узлов и ассоциаций, перемещение возбуждений по определённым маршрутам межклеточных связей. Детерминизм событий вызывает формирование сходных способов прекращения возбуждений и связь всех способов между собой через общие маршруты распространения возбуждений. Под влиянием регулярного проявления внутри КС ограниченного количества причинно-следственных связей адаптация КС к формам воздействия извне, разнообразие которых не ограничено для любого КС, сводится к формированию ограниченного количества наборов способов прекращения возбуждений. При этом в каждый набор входят способы, которые формируются в результате перемещения возбуждений по совпадающим в большей своей части маршрутам. Таким образом, детерминистские процессы в КС предполагают образование у сообществ устойчивых приёмов адаптации к окружающей среде – внутриорганизменной и внешней.

1.6. Возбуждение нейронов

Возбуждения в КС начинаются с воздействий на рецепторы из органов и систем организма и внешней среды. Так в нейронные узлы, генерирующие ритм дыхания, возбуждение приходит от рецепторов, воспринимающих изменение концентрации кислорода и углекислого газа в крови. Ритм генераторов движения зависит от возбуждений, поступающих от рецепторов, которые контактируют с мышцами. Посредством возбуждения рецепторов регулируется сердечный ритм[6]. Обонятельные, тактильные, зрения, слуха, вкуса и рецепторы других типов контактируют с внешней средой и возбуждаются от её воздействий.

Без воздействий извне КС находилось бы в состоянии относительного покоя. Воздействия из окружающей среды изменяют метаболизм в клетках-рецепторах, возбуждая их. Благодаря переходу возбуждения от клетки к клетке нарушается состояние покоя определённого числа клеток, связанных между собой. Чем продолжительнее воздействие на рецепторы, тем больше нейронов возбуждается. Возбуждения от рецепторов могут усиливаться следами о подобных воздействиях, которые проявляются через воссоздание в клетках устойчивых молекулярных структур в ответ на возбуждения из определённых узлов. Клетки, в которых одновременно или последовательно происходит воссоздание таких структур под влиянием возбуждения, связаны между собой и составляют во время возбуждения нейронную ассоциацию.

Все возбуждённые клетки «стремятся» вернуться к состоянию, в котором они находились до возбуждения. В результате этого совокупность возбудившихся нейронов, связанных между собой, часть сообщества, «стремится» вернуться в исходное состояние. А поскольку возбуждённые клетки многими связями соединены с другими частями сообщества – клетками и узлами, – то возбуждение, в зависимости от его силы и продолжительности, в той или иной степени влияет на всё КС. В итоге изменения метаболизма происходят в значительно большем количестве клеток, чем то, из которого состоит возбуждённая совокупность. Можно говорить, что при сильном и длительном воздействии извне всё КС «стремится» к его прекращению и возвращению в исходное состояние.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Марков А.В., Куликов А.М. Историческое развитие систем распознавания «своего» и «чужого» и их роль в эволюции биоразнообразия. Успехи современной биологии. 2006. 126(2): 132–147.

Вернуться

2

Прозоров А.А. Альтруизм в мире бактерий? Успехи современной биологии. 2002. 122(5): 403–413.

Вернуться

3

Фёдоров Б.М. Головной мозг и сердце. К проблеме волнового поля человека. Физиология человека. 2001. 27(4): 42–49.

Вернуться

4

Грибов Л.А., Баранов В.И. От молекул к жизни. 2-е изд. М.: КРАСАНД, 2013. 208 с.

Вернуться

5

Смирнов Г.Б. Механизмы приобретения и потери генетической информации бактериальными геномами. Успехи современной биологии. 2008. 128(1): 52–76.

Вернуться

6

Аршавский Ю.И., Делягина Т.Г., Орловский Г.Н. Центральные генераторы: механизм работы и их роль в управлении автоматизированными движениями. Журнал высшей нервной деятельности. 2015. 65(2): 156–187.

Вернуться