Страница 110 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука - Философия на vuzlib.su
Тексты книг принадлежат их авторам и размещены для ознакомления Кол-во книг: 64

Разделы

Философия как наука
Философы и их философия
Сочинения и рассказы
Синергетика
Философия и социология
Философия права
Философия политики

  • Статьи

  • align=left style='text-align:left'>Прямая электрическая передача нервных импульсов между особями

    Условия – главное для работы случайностей в эволюции жизни. Для того, чтобы объекты и процессы действовали на органы чувств жи­вых организмов, необходима среда, в которой они могут соз­да­вать ста­ти­чес­кие или динамические (вол­ны) изменения. Тогда отбор фор­ми­рует органы чувств в виде преобразователей, превращаю­щих эти изме­не­ния в электрические или химические воздействия на нейроны. Их состояния выражают функции распределения параметров нейронов и свя­зей, а тем са­мым экстре­му­мы в мозге энтропии-информации и её про­из­водства.

    В частности, воздух может быть средой для распространения элек-т­ромагнитных волн широкого диапазона частот. Но он хороший изо­ля­тор и электрические токи проводимости в нём ничтожны. Это физи­чес­кое условие ограничивает у наземных млекопитающих и человека слу­чай­ности, которые мог­ли бы слу­жить исход­ными для запоминания с по­мо­щью отбора таких орга­нов чувств, которые воспринимают относи­тель­но медлен­ные изменения электрических потенциалов.

    Это не означает, что организм человека нечувствителен к элект­ри­чес­ким воздействиям. Повышение часто­ты ра­ко­вых заболеваний и лей­ке­мии при постоянном нахождении лю­дей, на­при­мер, в непосредствен­ной близости от высоковольтных линий или их распределительной аппа­ратуры есть известный, описанный в ли­те­ратуре факт. В нормы жи­лищ­ного строительства и проф­безо­пас­но­сти он пока ещё не вошёл. Не забы­вайте и о том, что элект­ро­техника началась в 1791 г. от опы­­тов А. Галь­вани, когда он электрической разностью потенциалов грозы вы­з­вал мы­шеч­ные сок­ращения лапки лягушки.

    Электропроводность воды относительно высокая. Медленно изме­ня­ющееся электрическое поле (со спектром от ~ 1 Гц до 10 – 50 кГц) в воде создаёт преимущественно токи проводимости, кото­рые могут дей­ст­во­вать на погружённые в неё организмы (хотя бы как в опытах Гальва­ни). Электрические импульсы, описываемые преобразованием Фурье в пределах таких частот, есть основа работы нервных систем. В ре­зультате в водной среде для живых организмов возможны слу­чай­ности, в которых присут­ст­вует возбуждение организмом с помощью ней­ронов токов про­водимости в воде и ответные сигналы нервной систе­мы на них. Дело отбора запомнить в этом то, что помогает выживанию выживающих.

    Случайности создают более эффективные возможности для живых систем в использовании условий законов природы, чем детерминизм твор­­че­ст­ва инженеров. Физика разрешает создавать и передавать в воде воз­мущения в виде электрических токов – природа отвечает много­об­ра­зи­ем видов рыб, использующих это для своего выживания. Из­вестно 300 видов рыб, которые способны генерировать мощное электри­чес­кое по­ле (из примерно 20 тысяч остальных). Среди них называют элект­ри­чес­­кими рыбами те виды, которые имеют специализированные органы для созда­ния в воде электрического импульса. Они привлекли внимание ещё с древ­них вре­мён. Это в частности, электрические скаты, которые ге­не­ри­ру­ют электрический разряд для нападения и обо­ро­ны. Разряды элек­т­рических рыб имеют форму, воспроиз­во­ди­мую у разных особей.

    Рыбы, которых от­носят к неэлектрическим, тем не менее, генери­руют в воде электри­чес­кие возмущения порядка 1 – 10 мВ. Сигналы не­элек­трических рыб разнообразны по форме и спек­т­ру и изменяются в функ­ции внеш­них условий. Они похожи на информационный обмен меж­­ду особями. Обзор известных результатов в этой области содер­жит­ся, например, в [155]. Новые эксперименты см. [156].

    В качестве примера электрических рыб на рис. 9.5 показаны элект­рический сом и электрический угорь. На схемах внизу рисунка чёр­ным цветом выделено расположение их электрических органов отно­си­тель­но тела. Оба эти вида рыб в процессе генерации электрического импульса эквивалентны расположенному вдоль них диполю. В примере угря он ори­ентирован плюсом вперёд. У сома – наоборот. Импульс обнару­жи­вает­ся для угря спереди на расстояниях 5 – 10 м, а для сома 2 – 5 м.

    Поясню на основе материала этой книги происхождение элект­ри­чес­­ких эффектов у рыб. Синтез информации о живых клет­ках, огра­ни­чен­ный ус­ловиями хи­ми­ко-электрической энергетики живых сис­тем, при­вёл к ней­ронам как клеткам, в которых накопленная натриевым насо­сом элек­т­ри­чес­кая энер­гия должна быть потрачена. Диссипация избы­точ­ной энер­гии, про­из­веденной в процессе метаболизма, есть “цель” су­ще­ствования нейро­нов. В формообразовании нейронов, как было введено в параграфе 4 главы VII, существенно участвует электрическая энергия, которая есть причина роста и ветвления дендритов и аксонов.

    Рис. 9.5.

     
    Конвергентный общий признак, задающий свой­ст­ва и роль в орга­низ­ме элект­рических клеток, есть механизм на­ко­пления электрического за­ряда на мембранах в сочетании с неизбеж­но­стью процессов их деполя­ри­зации. Дивергенцию, приводящую к разнообразию конкретных приз­на­ков, в этом задают альтернативные варианты случайностей, ограни­чен­­ных условиями сочетания механических, химических и элек­т­ричес­ких про­цессов в клетке.

    Максимизация электрической ёмкости мембран клетки, конку­ри­ру­ющая с их механи­чес­­кими свойствами, может иметь выражение не толь­­­­­­ко в виде ветвя­щих­ся трубок (дендритов и аксонов), но и в про­с­тей­шем виде плоского электрического конденсатора. Такой результат полу­чит­ся при механической жёсткости мембран большей, чем у нейронов в нервной системе. Такое механическое условие задаёт ши­­рокий (альтер­на­тивный классическим нейронам) диапазон случай­нос­тей в виде плос­ких клеток-конденсаторов. Их рост группами-колониями в ор­га­низме столь же ес­тес­твенен, как и аналогичная группировка лю­бых дру­гих кле­ток. В ус­ло­виях, когда окружающая среда проводит элек­т­ри­чес­­кий ток, появляются функции клеток-конденсаторов, которые могут влиять на выживание выживающих – генерация электрического импульса для на­падения в це­лях питания или обороны; вза­и­мо­­связь особей, включая сиг­налы, не­об­хо­димые для процессов раз­мно­­же­ния. Запомненный слу­чай­ный выбор электрических па­ра­мет­ров им­пуль­сов получает диапазон от мно­гих сотен вольт до единиц милли­вольт.

    Случайности в пределах условий формируют в электрических ор­га­­нах рыб самые разные формы клеток, электрически являющихся плос­ки­ми конденсаторами – цилиндрические или розеткообразные (как вы­рож­дение денд­ри­тов и аксонов), округлые (как преобладание в формо­об­ра­­зовании ме­ха­ни­ческой энергии), чашеобразные и дисковидные. По­с­лед­ние, естественно, преобладают в тех ви­дах рыб, для которых отбор запомнил максимальные элек­­т­рические па­ра­метры внешних импульсов как средств на­падения и за­щиты. 

    Например, у электрического угря эти клетки есть приближённо пла­­стинки, толщина которых около 10 мкм, а длина доходит до 10 мм. Не­за­ви­си­мо от формы, разность электрических потенциалов на мем­б­ра­нах кле­ток в электрических органах всех видов рыб остаётся примерно той же, что и в нервных системах – порядка от 90 до 150 мВ. Ценность и незаме­ни­мость информации (в тер­минах параг­ра­фа 12 главы I) о способе накоп­ле­ния электрической энергии на мембранах относится к макси­маль­ной из суще­ст­вующих в живых организмах.

    Электрическая составляющая энергии клетки для плоских клеток при­водит к преи­му­ще­ственной стол­­биковой и послойной группировке объе­динений элект­ри­­ческих клеток в автономный орган. В электри­чес­ком органе ската это есть последовательно включенные в столбики клет­ки-пластики. Множество таких структур вклю­че­но параллельно.

    У электрического ската Torpеdo occidentalis его электрический ор­ган парный. Его вес доходит до четверти веса всей рыбы. Каждая его часть состоит примерно из 600 шестигранных столбиков, плотно упа­ко­ванных по типу сот. Столбики содержат по 40 пластинок. Столбики и пластинки в них реализуют комбинацию последовательного включения по­тен­ци­алов и параллельного суммирования токов клеток (аналогов ней­ро­нов). Мощность такого органа во вре­мя импульса доходит до 6 кВт.

    По­следовательная и парал­лель­ная упаковка многих клеток – ней­ро­нов широко пред­став­лена в структурах мозга всех форм жизни. Но там она соче­тает­ся со случайностями, вызванными неопределённой формой ней­ронов, а в электрических органах рыб реали­зо­ва­на строгая простран­ст­венная упорядоченность упаковки плоских клеток. Это есть пример со­че­­­тания конвер­гент­ной основы с малыми дивергентными её изме­не­ни­ями, которые при­во­дят к отличиям, несопоставимым в нагляд­ном выра­же­нии. Например, у электрических скатов сумма потенциалов от­дель­ных электрических пластин (аналогов нейронов) может доходить до 50 вольт. Паралельное включение обеспечивает суммарный ток до 7 А.

    Как я подчёркивал в [14], электрический орган элек­т­ри­ческого ска­та есть пример пре­дела строго упорядоченной “нервной си­стемы”. Слу­чайности есть основа анатомии и работы нервных сис­тем. Альтернатива ей в виде упорядочения приводит к эффекту, не имеюще­му, казалось бы, с нервными системами ничего общего – к мощному элек­т­­ри­чес­кому им­пульсу как средству нападения и защиты. Поскольку ана­то­мическую ориентацию упорядоченных групп элект­ри­чес­ких клеток в составе тела рыб определяет случайность, то элек­т­рическая полярность и положение электрических органов вдоль или поперёк тела рыб у раз­ных их видов имеют разнообразные ва­ри­анты (совмести­мые с другими ус­­ловиями ана­то­мии рыб). Некото­рые из них пока­заны на рис. 9.6 (см. также рис. 9.5). Элек­три­чес­кие органы выделе­ны чёрным цве­том. Плот­ность энергии в них до­ходит до 1 мДж на 1 г веса.

    Количественным от­ра­жени­ем роли случай­но­с­тей при упаков­ке кле­ток в мозге по отношению к их упорядоченности в электричес­ких ор­ганах рыб является элек­т­ро­­эн­це­фало­грам­ма. Суммарные по­тен­­ци­алы на коже головы – все­го милливольты. Сравните с 20 – 30 В (иногда сотнями вольт) у элект­ри­чес­ких скатов. Ведь по­тен­циал каждой клетки-состав­ляю­щей в обоих случаях одинаков.

    Рис. 9.6.

     
    Элек­трические угри дости­га­ют в длину 1 м. При их элект­ри­чес­ком раз­ря­де сильное поле об­ра­зуется на длине до 5 м. Оно пора­жа­ет рыб и ля­гу­шек (как пищу). Это нервный эффект, так как рыб сводит судорога и они застывают, вы­гибаясь и растопырив жаберные крышки (остановка ды­ха­ния) и плав­­­ники. В оборонительных це­лях угри генерируют серии им­пуль­­сов, которые могут убить мел­ких жи­вот­­ных, контузить человека или на­­­пугать, например, лошадь. На длине угря на­пря­жение при разряде мо­жет доходить до 1200 В, а токи до 1,2 А. Элек­т­ри­ческий сом (подотряд Siluroidei) создаёт на длине тела ~ 0,9 м разность потенциалов 350 В. Мощ­ность импульсов доходит у него до 30 Вт. Электрические скаты, звездочёты создают при раз­ря­дах со­по­ста­ви­мые эффекты.

    Интересно, что электрический угорь плывёт за счёт движения хво­с­товых плавников с выпрямленным те­лом, а не изгибая его, как обыч­ные угри. Это невыгодный способ передвижения. Но он существует. Первое объяснение кажется очевидным. При изги­бах во время раз­ряда части те­ла попадали бы в области поперечного градиента поля. Весь ток разряда в его процессе неустранимо проходит через электри­чес­кий орган. За­щи­щать от него изоляторами нечего и нет необходимости. Но элек­т­ри­чес­кие градиенты поперёк тела создают токи, от действия ко­торых нужна защита путём дополнительного от­бора. Естественный от­бор цели не име­ет. Раз угорь плавает, оставаясь прямым, то это означает, что иные слу­чайности и условия для ра­бо­ты отбора не наш­лись.

    Элект­ри­ческий ор­ган любой рыбы есть эквивалент заряженных элек­трических конден­са­торов. Их сжатие и растяжение по разные сто­ро­ны оси угря не­из­бежно при изгибных движениях тела (см. схему элект­ри­ческого органа угря на рис. 9.5). Деформация таких конденсаторов со­п­ровождается ра­бо­той над их электрическим полем и изменяет на них разность по­тен­циалов. Эта работа не мала в масштабах затрат энергии на движение.  Кро­ме того, она создаёт из­ме­няющееся электрическое поле и токи попе­рёк группировки электри­чес­ких клеток. Возникает ситуация, ана­логичная предыдущей, но имеющая другие причины.

    Ответ остаётся прежним – поперечная изо­ля­ция есть дополнитель­ное “конструирование и изготов­ле­ние” элект­ри­чес­ки прочной “бан­ки” для каж­до­го из столбиков в элек­т­рическом органе. Физические за­коны не поставляют отбору в этом “рафини­ро­ван­ные” случайности. Ему ос­таёт­ся только видоизменить пла­вательные движения угря. Кстати, по­доб­ные эффекты, но в разных формах, должны участвовать в форми­ро­вании ана­томии и поведения всех электрических рыб с большими плот­ностями запасённой электрической энергии.

    Генерация электрической разности потенциалов (но не столь боль­шой, как у электрических рыб) возможна и с уча­с­тием мы­шеч­ных кле­ток. Примером служит электрокардиограмма серд­ца. Подобное может происходить у рыб при генерации импульсов как средства общения.

    Конвергентным признаком для нервных систем животных и элект­ри­ческих ор­га­нов рыб являются параметры импульсов во вре­ме­­ни. Мощ­ный разряд электрического ската есть по­с­ле­до­ва­тельность импульсов. Кон­кретно в этом случае единичный разряд образует от 2 до 10 и более от­дельных импульсов, продолжи­тель­ностью 3 – 5 мс, собранных в груп­пу примерно из 150 таких пачек в секунду. Это близко по форме во вре­ме­­ни с им­пульсами, которые действуют в нервных сис­те­мах, но на по­ряд­ки превышает их по параметрам.

    Импульсы разряда приводят к электрическим токам через погру­жён­­ные в воду организмы. Вид этих импульсов во времени близок к па­ра­метрам нерв­ных им­пульсов в данном орга­низ­ме. В таком случае наи­бо­лее вероятным эффектом внешних импуль­сов будет дезоргани­за­ция рабо­ты нерв­ной системы. Она может включать в себя парализующие или летальные результаты. Если велика мощ­ность разрядов электрического органа рыбы, то разрушительное вли­­­я­­ние будет возникать даже при отличиях внешних импульсов и внут­рен­них сигналов нервной системы.

    Элект­ри­чес­кий разряд для рыбы становится средством для обес­пе­чения её пи­щей и для защиты. Естественный отбор запоминает тот вы­бор конк­рет­ных случайностей, который обеспечил это.

    Почему электрический разряд ската или других электрических рыб не убивает их самих? Ведь полный ток импульсов обязательно про­ходит хотя бы через их электрический орган и примыкающие ткани. 

    Ответ в том, что импульсы электрических рыб ста­но­вят­ся оружием на­па­дения и защиты не потому, что они разрушают-“под­жа­ри­вают” клет­ки живых организмов – поража­ю­щий фактор электричес­ко­го им­пуль­са рыб состоит в действии на нервную систему других рыб. По­этому защита самого ската должна со­дер­жаться в фор­ме им­пуль­са-оружия как “ос­циллограммы”. В нервной системе электрических рыб сфор­­миро­ва­лась нечувствительность (отсутствие реакции организма) имен­­­но на ту кон­­к­рет­ную форму и последовательность импульсов, кото­рая пора­жает­ жертвы. С та­кой точки зре­ния электри­чес­кие рыбы заслу­жи­вают боль­шего исследования.

    Тот факт, что электрические органы рыб есть много­кле­точ­ный ана­лог единствен­ного нейрона, подтверждает и способ управления ими в ор­ганизме рыбы. Например, у электрического ската управление каждым элементом его электрического органа осуществляется так же, как и для лю­бого нейрона в нервной системе – с помощью химических синапсов (аналога мышечной концевой пластинки) и ней­ромедиатора, которым в данном случае является ацетилхолин. В от­личие от разнообразия ме­ди­а­то­ров и связей для нейронов в нервной си­с­теме, здесь работает един­ст­вен­ный нейромедиатор и одномоментно во многих тысячах клеток.

    Общие приёмы охоты всех форм жизни сохраняются и у элек­т­рических рыб. Это предварительное исследование жертвы, формиро­ва­ние удара по силе, продолжительности, числе и форме импульсов в нём. Для всех форм жизни импульсы нейронов в мозге являются командами мышцам. Электрический орган рыб есть один гипертро­фи­ро­ванный ней­рон. Вид и последовательность его импульсов непо­сред­ствен­но убивает жертву. Например, у волка последо­ватель­ность импуль­сов вызывает бросок, команду челюстям. Аналогичные импульсы у рыб сами дейст­ву­ют как оружие. Элек­трические рыбы ма­те­ри­ализуют предел агрессив­нос­­ти – “мысль-убийца”.

    Внешний “нервный импульс” в виде мощного электрического раз­ряда запоминается отбором у рыб по конкретным прпичинам:

    вода как внешняя электропроводная среда может передавать элек­трические возмущения, которые уже существуют в составе нервных систем всех организмов, в частности, рыб;

    участие электрической энергии в формообразовании нейронов требует максимизации их поверхности и малой толщины, что одинаково ве­роятно как в формах клеток-“плоских конденсаторов”, так и в виде ден­дритов и аксонов, если условия в виде механических свойств мемб­ран в этих случаях различны;

    агрегирование “электрических клеток” столь же высоко веро­ят­но, как и любых других клеток в организме;

    большие силы в электрических полях при плоских формах кле­ток делают строго упорядоченную послойную и столбиковую упаковку клеток энергетически вы­годной, то есть самопроизвольной и приему­ще­ст­венной;

    видоизменения нейронов в составе электрических органов рыб в сочетании с сохранением для управления ими обычных импульсов, дейст­ву­ю­щих в их нервной системе, делает высоко вероятной близость формы внешнего импульса электрических рыб к сигналам в нервных системах других видов рыб;

    однородные по форме, но не тождественные, внешние импуль­сы и внутренние процессы в нервной системе рыб делают высоковероят­ной дезорганизующую роль этих импульсов в чужих нервных системах (вплоть до летальной); 

    преимущества больших объёмов поражения для получения пи­щи и защиты создают условия для мгновенного запоминания таких слу­чай­ных комбинаций пе­ре­численных выше особенностей, которые обес­пе­чивают выживание выживающих.

    В перечисленном выше ключевым является упорядоченная груп­пи­ровка нервных клеток, образующая единый “нейрон” как мно­гокле­точ­ный ор­ган. Он по весу и объёму больше мозга его обладателей. Он есть при­мер “мозга”, основанного на упорядоченности. Электри­ческий орган рыб запоминается как экзотическое соче­тание слу­чай­ностей, вы­со­кая ве­ро­ятность которых задаётся условиями физичес­ких законов.

    Альтернативный вариант электрическому органу рыб состоит в мак­си­ми­зации поверхности ней­­ро­нов за счёт дендритов и аксонов, что  со­четается с хаотичной груп­пи­ров­кой нейро­нов и их связей. Эта альтер­на­тива задаёт рост объё­ма мозга вплоть до мозга че­ловека разумного. Нерв­ные системы, использующие хаос клеток и свя­зей для об­ра­­бот­ки сигналов по типу рис. 9.1, становятся массовым приз­на­ком жиз­ни.

    В пределах варианта эволюционного отбора из хаоти­чес­кой упа­ков­ки нейронов можно ожидать, что у рыб внешние электрические им­пульсы существуют не как исключения для 300 (или немногим более) из 20 тысяч видов, а как система. Они должны быть слабее, чем  у элект­ри­ческих рыб, но могут работать как средство коммуникации особей и ло­кации. Факты показывают, что это действительно так и есть.

    Выражение “нем как рыба” отражает до­стоверный факт – у рыб не распространён звуковой или ультразвуковой способ общения между осо­бя­ми. В воде роль внешнего освещения солнцем также ограничена фи­зи­чес­кими законами. Прозрачность воды существует в узкой зе­лё­ной об­ласти солнечного спектра излучения. Однако она не столь велика. С глу­би­ной из-за падения количест­ва проникшего в воду света роль внешнего освещения в об­ще­нии и ло­ка­ции рыб быстро падает до нуля. Взве­шен­ные в воде примеси делают прозрачность воды низ­кой даже там, где све­та много. Тем не менее, органы зрения у рыб есть. Они эффективны, но в сравнении с сухопутными животными возмож­но­с­ти их ограничены.

    В этих условиях электрическое поле и вызванные им токи может быть тем условием фи­зических законов, которое ограничивает случай­но­с­ти так, что создаёт электрические средства для коммуникации в воде – электические органы чувств и передачи сигналов. Неизбежен вывод, что электрические сиг­на­лы в воде для рыб есть столь же зна­чи­тель­ное и эффективное средство взаимодействий, как звук и свет для назем­ных жи­вотных. Несомненно, что у рыб существуют электрические язы­ки об­щения. Коллек­тив­ное поведение рыб мало отличается от пове­де­ния на­зем­ных живот­ных, об­ладающих раз­витыми звуковыми и све­товыми сред­­ст­вами ком­му­ни­ка­ции. Достоверно, что в стаях неэлект­рических рыб потенциалы особей суммируются и отражают её маневры.

    Любой орган чувств создаёт в нервной системе фун­к­­ции распре­де­ле­ния сигналов и значения энтропии-ин­формации. Элект­ри­ческая пере­дача нервных импульсов у рыб не мо­жет отличаться по эффектам в нервной системе от сигналов дру­гих органов чувств.

    Цели у эволюции нет. Физические ус­ло­вия только ограни­чивают случайности. Эволюция амфи­бий и бес­поз­воночных не имела тех слу­чай­ностей для отбора с помощью выживания выживающих, которые делают у рыб доминирующей связь и локацию на элек­т­рической основе.

    Работа нервных систем и мозга принципиально есть абстракция – со­поставление несопоставимого. Слух, зрение, обоняние, в конечном счё­те, выражаются электрическими импульсами в нервной системе. По­э­то­­му внешние электричес­кие импульсы, сформированные по законам дан­ной нервной системы, мо­гут быть такими же эффективными ощу­ще­ниями, как и любые из при­выч­ных для человека (см., например, [156]).

     Установлено, что рыбы имеют органы чувств – электрорецепторы – для приёма электри­ческих сигналов как ощущений. Они не обяза­тель­но должны быть на поверх­но­с­ти их тела. Законы электростатики делают выгодным такую их форму, когда группы чув­ствительных приёмников максимально уда­лены друг от друга.  

    Например, в обзоре [155] указывается, что электрорецепторы рас­по­­ла­гаются преимущественно на спине, брюхе и голове рыб. Наиболее изученные из них называют ампулами Лоренцини, бугорчатыми орга­на­ми, и органами Сабо.

    Ампулы Лоренцини есть длинные трубки с изолирующим наруж­ным слоем и проводящей желеобразной сердцевиной. Они передают элек­т­ростатическую разность потенциалов извне рыбы к её нейронам в том числе при её импульсных изменениях. Собственно чувствительным элементом этих органов являются дендриты специализированных ней­ро­нов. Но чем больше расстояние между точками, в которых определяется электрический потенциал, тем больше между ними разность потен­ци­а­лов. Изолированные трубки-проводники не есть сам электрический ор­ган чувств. Это составляющие, подобные ушной раковине или хруста­ли­ку глаза, кото­рые усиливают физический эф­фект, лежащий в основе ощу­­щения. Ампу­лы Лоренцини воспринимают внешние статические по­ля и участвуют в оценке амплитуды импульсных сигналов.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

    Бугорчатые органы так названы за свой вид. Их чувствительные элементы воспринимают изменение разности потенциалов во времени. Они вводят в нервную систему рыбы сигналы о структуре внешних элек­т­рических импульсов во времени.

    В мозге рыбы есть отделы, обслуживающие электрические органы чувств. Они расположены в мозжечке и продолговатой доле мозга рыбы.

    Как видно из перечисленного, электрические органы чувств повто­ря­­ют структуру и взаимодействия любых других органов чувств у всех видов жизни. Они содержат:

    первичный усилитель физического эффекта;

    нейроны, непосредственно воспринимающие физические пере­мен­ные, изменяющиеся в этом эффекте;

    отделы мозга, специализированные в связях с данным органом чувств и объединённые общими взаимодействиями мозга как органа.

    Рыбы, имеющие специализированные электрорецепторы, облада­ют чувствительностью, рекордной даже в масштабах современной тех­ни­­ки электрических измерений. По напряженности электрического поля она доходит до 10-10 В/м  при плот­но­с­ти тока порядка 10-11 А/м2. Если учесть, что площадь чувствительной части поверхности электрорецеп­то­ра порядка 1 мм2, а импульсы с частотами в 100 – 1000 Гц есть для них ха­рак­терные сигналы, то приведенной вы­ше плотности тока соот­вет­ст­вует в одном импульсе разряд на элект­ри­чес­ком органе чувств порядка  1 иона. Для наглядности напомню, что число Авогадро  ~ 623/моль.

    Наибольшей чувствительностью среди исследованных рыб обла­да­ют ниль­ский гимнарх и скаты. Рыбы с “электрическим оружием”, как пра­вило, не имеют электрических органов чувств (например, электри­чес­кий сом и звездочёты). Это есть запомненная отбо­ром случайность типа глухоты звонарей, но врождённой. Чувстви­тель­ность рыб, не имеющих электрорецепторов, к электрическим импульсам как сигналам мала и со­с­тавляет 1 – 10 В/м.

    В статических полях достоверно, что рыбы плывут к положи­тель­но заряженному электроду (аноду). Это настолько сильный эффект, что его используют в промысловой ловле рыб.

    Неэлектрические рыбы, вопреки своему названию, создают элект­ри­чес­кие импульсы вокруг себя, но с малой напряжённостью поля по­ряд­ка  100 – 200 мкВ на длине тела рыбы. По структуре во времени они сопоставимы с импульсами, обычными для нервных систем разных ви­дов жизни. Общий спектр частот этих импульсов лежит преимущест­вен­но в области от 0,1 Гц до 2 – 5 кГц. В нём присутствует низкочастотная компонента с максимумом около 2 – 3 Гц (ответственная за пачки по­сы­лок импульсов) и частоты порядка 1 – 2 кГц, вызванные самими им­пуль­сами  в составе пачек.

    Кстати, наряду с общепризнаными внешними электрическими по­ля­ми наземных видов жизни, регистрируемых в виде электрокардио­грамм и электроэнцефалограмм, достоверно установлено существование относительно сильного почти статического электрического поля вокруг тела животных и человека. Оно регистрируется бесконтактно, например, на расстоянии от 1 до 25 см вокруг мышц лягушки или человека, оно установлено вокруг комаров и шмелей в полёте (см., например, [155] и ссыл­ки там). Известны опыты Вольфа Мессинга, в которых он, взяв че­ло­века за руку, судя по все­му, включался в его элект­ри­ческие системы подготовки двигательных команд. Человек в он­то­генезе про­хо­дит ста­дию рыб, что имеет отражение в его геноме. Имеет право на сущест­во­ва­ние на­прав­ление анализа элект­рических воздейст­вий как аналога ощу­ще­ний (в диапазоне частот спект­ра нервных им­пульсов).





     
    polkaknig@narod.ru ICQ 474-849-132 © 2005-2009 Материалы этого сайта могут быть использованы только со ссылкой на данный сайт.