Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия

Преобладающие на нашей планете одноклеточные организмы довольно просты по сравнению с позвоночными и чувствуют среду обитания достаточно обрывочно. Но они точно так же, как и все другие формы жизни, прошли свой эволюционный путь. И хотя биологию одноклеточных нельзя считать совершенной (эволюция не стремится к совершенству), эти организмы нашли решения проблем, которые возникали у них по ходу развития при взаимодействии с окружающей средой (эволюция стремится найти решения). У некоторых одноклеточных организмов механизмы восприятия внешнего мира устроены довольно просто, но им хватает этого для выживания и передачи сущности вида (то есть генома) последующим поколениям. Процесс восприятия основан на нескольких чувствах: чувстве кворума – способности посчитать присутствующих рядом представителей того же вида; ощущении присутствия организмов, которых следует опасаться (или употреблять в пищу); ощущении присутствия организмов, с которыми можно обменяться ДНК. Есть и еще несколько других особенностей, достаточных (при всей их простоте) для выживания. Микробы имеют весьма ограниченное восприятие окружающего мира, и у большинства из них оно довольно узкое. Вероятно, ощущение наличия рядом хищника – единственное, что им следует «понимать», поэтому многие микробы имеют одномерное восприятие внешнего мира.

Организмы становились все более сложными, поэтому и их средства восприятия окружающей среды делались разнообразнее и успешнее с точки зрения эволюции. Как только организм осваивает несколько способов познания природы, органы чувств получают возможность независимо друг от друга посылать информацию в мозг без привязки к другим раздражителям внешнего мира. Или, наоборот, какие-то чувства эволюционируют, чтобы как-то по ряду причин стать связанными. Иногда такие связи образуются из-за структурных ограничений. Если два разных чувства занимают соседние области в мозге, то связи между ними могут образоваться случайным образом. В других случаях, когда кроссмодальность чувств позволяет успешно решить проблему, может быть задействован отбор. До сих пор я подчеркивал кроссмодальность, потому что восприятие более высокого порядка невозможно без взаимодействия чувств друг с другом, даже если они являются «командой соперников». И для лучшего понимания работы восприятия необходимо обсудить кроссмодальность и ее влияние на биологию, поведение и эволюционный потенциал организмов.

Не только люди или приматы обладают уникальной способностью объединять несколько чувств. Некоторые млекопитающие собирают полученные от различных органов чувств данные в одно целое, и тогда информация воспринимается как общая, связанная с более крупным или всеобъемлющим элементом, воздействующим на чувства. Так, например, высокий звук может быть обработан в сочетании со светлыми тонами, потому что по отдельности эти два сенсорных раздражителя регулярно ассоциируются с хищником или добычей. Существуют два механизма, благодаря которым происходит именно так, и оба могут работать одновременно. Организм может делать это, во-первых, потому, что сенсорные сигналы усиливают друг друга, а во-вторых, потому, что они могут быть обработаны аналогичным образом. В первом случае различные сенсорные сигналы действуют как зубчатые передачи: если одно чувство усиливает остроту сенсорного восприятия, то и другое поступает так же и т. д. Во втором случае один смысл просто сцепляется с другим. Кроме того, благодаря исследованиям поведения животных выяснилось, что и не являющиеся приматами млекопитающие могут на самом деле формировать очень сложное восприятие информации, поступающей из окружающей среды, особенно когда в ее создании участвует другой вид (помните «я убегаю», «я ем» и «я спариваюсь»?).

Существует довольно мало работ по изучению этого феномена у не относящихся к приматам млекопитающих на уровне структуры и физиологии мозга. Тем не менее поведенческие исследования (близкие к тем психологическим подходам, что используются в изучении когнитивной биологии человека) указывают на возможность наличия кроссмодальности у многих животных. Такая кроссмодальность имеет адаптивную историю, потому что организмы, особенно занимающие видное место в экосистемах, такие как млекопитающие, имеют преимущество при отборе в том случае, если они быстро и точно обрабатывают и классифицируют объекты в окружающей среде. Чтобы этого достичь, кроссмодальности пришлось пройти долгий путь развития. Далее я приведу примеры, которые продемонстрируют правдоподобность такого хода мыслей о не относящихся к людям приматах и других млекопитающих, а также о связях, которые устанавливаются между органами чувств.