Содержанием многих исследовательских работ стала проверка способности различных животных к обучению.
Способность к научению
Земноводных всегда считали малоспособными существами. Ведь у них такой крохотный мозг, что, заглянув в череп, неопытный анатом может его не разглядеть. Однако оказалось, что амфибии отличаются не только видотипичным, но и индивидуальным поведением, наделены неплохой памятью, способностью к обучению (научению), выработке условных рефлексов. Благодаря тому, что им дана способность к обучению, многие события естественной жизни амфибий более разнообразны и полноценны. Это формирование навыков и при добывании пищи, и в строительной деятельности и в том, как избегать опасные участки местности или несъедобную добычу, и опыт при взаимодействии с членами сообщества или хищниками.
В природных условиях очень трудно наблюдать за тем, как изменяется инстинктивное поведение, вследствие научения. Поэтому основные выводы об уровне врожденной способности этих животных к приобретению тех или иных навыков ученые делают из экспериментов. Лабораторные опыты позволяют наблюдать, как земноводные постепенно обучаются справляться с заданиями исследователей. Эта способность к обучению основана на присущих им наследуемых свойствах лабильности и пластичности, а также достаточно объемной памяти.
Еще с начала прошлого века использование лабиринтов стало излюбленным методом изучения способности животных к обучению. В лабиринте животное должно делать выбор между различными путями. За выбранный правильно путь оно получает пищевое вознаграждение. При многократном помещении в лабиринт животное научается приходить к цели, не делая ошибок. Простейший тип лабиринта – Т-образный, где выбор нужно сделать лишь один раз. И хвостатые, и бесхвостые земноводные с успехом учатся находить в нем дорогу. Так, тигровые саламандры усваивали, что, дойдя по коридорчику до развилки, чтобы попасть в свое убежище, им нужно свернуть вправо. Жабы тоже, некоторое время поблуждав в лабиринте, запоминали дорогу к выходу и в дальнейшем ошибок не делали. Справлялись они с этим лучше лягушек.
Память и способность к выработке условных рефлексов
Память – это замечательное свойство нервной системы длительно хранить и постоянно использовать как переведенную в коды наследственную информацию, так и приобретенные знания о событиях внешнего мира и реакциях организма. Благодаря своей памяти земноводные не только запоминают полученные в процессе жизнедеятельности уроки, но и пользуются этими знаниями всю жизнь. Установлено, что даже те навыки, которые были приобретены в раннем периоде, не утрачиваются в ходе метаморфоза, хотя в это время происходит некоторая перестройка мозга. Именно память создает непрерывность существования животных во времени. Это та нить, которая организует и удерживает вместе различные эпизоды сенсорного восприятия окружающего мира, а также те знания, которые находятся в хранилище, полученном особью по наследству. Например, мозг лягушки получает от зрительного анализатора информацию, что поблизости находится движущийся объект. Тогда мозг производит сложный сравнительный анализ этой сенсорной информации с теми знаниями, которые хранятся в памяти. В результате выдается решение: это - насекомое и его следует атаковать или это – хищник и от него нужно поспешно прыгнуть в пруд.
В природных условиях земноводные хорошо запоминают топографию своих территорий. Эксперименты с огненной саламандрой показали, что она всегда пользуется зрительными ориентирами при охоте и возвращении домой. Ее хорошая зрительная память подтверждена и в лабораторных условиях. Саламандра без особого труда запоминает картинку над входом в свое убежище. Причем выбирать животному приходилось из четырех различных вариантов картинок: три из них были помещены над отверстиями с ложными убежищами и только одна – над настоящим. Картинки постоянно меняли местами, но саламандра успешно справлялась с задачей.
При обучении, которое называют ассоциативным, в центральной нервной системе формируется временная связь между двумя стимулами. Один из них для животного изначально безразличен, а другой, например, пищевой играет роль вознаграждения или вызывает неприятные ощущения. Появление такой связи обнаруживается экспериментально по изменениям поведения амфибий, которые и называют условными рефлексами. Специфичность пищевого поведения земноводных заключается в их реакции преимущественно на движущиеся объекты. Поэтому эксперименты с амфибиями строятся с учетом этой особенности. Например, используя качающуюся с помощью пинцета приманку, их можно научить реагировать на определенный звук. Серые жабы усвоили, что не стоит хватать именно ту движущуюся муху, появление которой сопровождается каким-либо звуком. Этот условный рефлекс выработан благодаря тому, что эту муху предварительно смочили лимонной кислотой, что делало ее абсолютно невкусной. В данном случае установилась временная связь между ранее безразличным звуком и предъявлением несъедобной мухи. Иными словами, определенный звук стал вызывать в мозгу жабы воспоминания о неприятных ощущениях, и муху в сопровождении звука она перестала хватать.
Подобным образом можно выработать условные рефлексы с помощью света. Земноводных научили приходить к кормушке за пищей не только в определенное время, но и стремиться к ней в момент зажигания света. Они способны быстро усвоить, что зажженный свет всегда сопровождается появлением раскачивающейся вкусной добычи.
Земноводные обнаруживают способность вырабатывать условный рефлекс и в экспериментах с искусственными стимулами. Так, их можно научить не трогать приманки, имитирующие червей, жуков и бабочек. Лягушки после обучения перестают хватать приманки определенного цвета, величины и даже формы. Оказалось, они, подобно кошкам, воронам и многим другим позвоночным животным, способны различать квадраты и круги.
Память земноводных позволяет хорошо запоминать уроки и направляться за кормом не только в определенное время или место, в сопровождении звука или света, но и выбирать только съедобную пищу. Без разбора корм могут хватать совсем неопытные молодые амфибии. Врожденные знания вместе с приобретенным опытом, помогают взрослым особям не трогать ядовитых гусениц. А если они получили укус при поимке насекомых, вооруженных жалом, то запоминают это надолго и избегают контактов с ними. И в естественных условиях память земноводных способствует обучению и выработке условных рефлексов, дополняя врожденные знания приобретенными навыками. Эксперименты, например, с жабой это с успехом подтверждают. Вначале она съела предложенную стрекозу, а затем муху-ктырь, которая внешне очень напоминает шмеля. Затем ей дали шмеля в виде раскачивающейся приманки. Жаба набросилась на насекомое, но, получив укол в язык, тотчас его выплюнула. Когда ей предложили следующего шмеля, она не стала на него бросаться, а пригнула голову к земле, хорошо помня урок. Затем ей снова дали похожую на шмеля безобидную муху-ктырь. Однако реакция на нее была уже отрицательной. И лишь стрекозу жаба мгновенно проглотила. Таким образом, жаба имеет неплохую память, способна делать выводы, приобретать опыт и, благодаря этому, отличать съедобную добычу от опасной для себя.