Вплив на реакції центральної нервової системи собак запусків у космос

Вивчення реакції центральної нервової системи в екстремальних умовах проводилося вітчизняною фізіологією на роботах школи І.П. Павлова. Увага таким дослідженням приділяли і зарубіжні дослідники (Hetherigton, 1959; та ін). Однак їх роботи щодо впливу на рефлекторну діяльність мавп космічних польотів завершення не мали (Graybiel et al., 1960).

У СРСР вивчався вплив запусків тварин (білих щурів) у космос на умовнорефлекторну діяльність (Лук'янова, 1962). Дослідження показали відсутність суттєвих змін вищої нервової діяльності. Собаки стоять на значно вищому ступені розвитку, ніж гризуни, їх мозок влаштований складніше, реакції суттєво багатші, собаки здатні сприймати роздратування, на які не реагують щури. Значить правильно думати, що космічні польоти могли інакше впливати на реакції центральної нервової системи та поведінку собак.

Далі описуються матеріали, отримані щодо реакцій нервової системи тварин після космічних запусків. Досліджувалися чотири собаки. П'ять тварин по відношенню до цих чотирьох собак складали контрольну групу: їх возили на космодром і привозили назад, а також піддавали всім іншим процедурам. Перевірка системи вироблених умовних рефлексів проводилася за 1–4 дні до їх відправлення на космодром та протягом доби після приземлення (вони поверталися, надходили до віварію, їх мили, піддавали ветеринарному та медичному огляду). Якщо собак перед дослідженням умовнорефлекторної діяльності харчове збудження було виражено недостатньо, їх годували протягом 8 годин, попередніх експерименту з подачею умовних подразників.

Триразова з інтервалами 10-20 хв.подача виробленого стереотипу подразників дозволила високо оцінити умовно-рефлекторну діяльність собак, відібраних для запуску, а також контрольних тварин. У всіх собак не було відзначено навіть мінімальних порушень умовних реагувань (рис. 22 та 30).

Зміни умовно-рефлекторної діяльності після запусків у космос показані в табл. 17. Позитивні реакції або були відсутні, або мали місце у відносно невеликій кількості випадків, які, до того ж, переважно характеризували рефлекторну діяльність Зірочки — одного з чотирьох собак, посланих у космос у кабіні для людини. Відсутність реакцій на диференціювальні подразники було, мабуть, результатом не диференційованого гальмування, а могло пояснюватися відсутністю реакцій взагалі. Було виявлено міжсигнальні реакції, а також появу неповноцінних (менше 15 г) натисків, які до польоту не відзначалися протягом багатьох місяців. Все це говорило про суттєве порушення після космічних польотів реакцій центральної нервової системи цих собак.

Контрольні тварини, які побували на космодромі і доставлені в ті ж терміни в лабораторію, реагували на 94,5% сигналів, що пред'являються, в 90% випадків диференціювання виявилися непорушеними. Величина латентного періоду у них варіювала в межах нормальної, міжсигнальних реакцій та неповноцінних натисків не було.

Процес зміни у міру подачі подразників стереотипу умовно-рефлекторної діяльності показаний на рис. 31. З малюнка видно, що у всіх собак після польоту під час подачі стереотипу подразників в одні періоди спостерігалась активність, в інші — вона була майже повністю відсутня. Періоди активності були заповнені великою кількістю міжсигнальних реакцій, рідкісними реакціями на позитивні подразники,неодноразовими зривами при диференціювальних сигналах. Така активність швидше була пов'язана зі збудженістю собак, ніж з їхньою діяльністю у відповідь на стереотип подразників. Тільки щодо Зірочки (див. рис. 31) можна було говорити про реакції на впливи, що пред'являються.

Мал. 30. Умовнорефлекторна діяльність собак до космічних польотів

А - Білка (12. V 1960); Б - Жулька (13. XII 1966); В - Зірочка (6. III 1961).

Позначення ті ж, що на рис. 22, 23

У різних собак періоди активності мали неоднаковий ступінь виразності та реєструвалися на різних етапах подачі стереотипу умовних подразників. У Білки та Стрілки активність мала інтенсивну форму та протікала у дві фази. Жулька спостерігав невиражений цикл активності. Періоди активності тривали від 1 до 3 хв., тоді як подразники подавалися протягом 7 хв., тобто переважно собаки перебували в пасивному стані.

Таблиця 17. Число позитивних умовних реакцій, диференціювання та міжсигнальних реакцій у собак через добу після запуску в космос

Таблиця 17 (продовження)

Різкими були зміни у поведінці собак. Стрілка в періоди активності тихенько скигнула, в інші моменти лежала, часто відвернувшись від табло з подразниками, не реагувала на клацання апарату, шум, що виробляється експериментатором, і т. д. Білка в періоди неактивності стояла, дивилася на панель з сигнальними лампочками, реагувала на побічні подразники, іноді починала безладно натискати на кришки-педалі, одно-дворазові натиски перетворювалися на безладні та квапливі рухи, часто відзначалися лише помахи лапою над педалями або натиски з силою меншою, ніж 15 г.

Мал. 31. Умовнорефлекторнадіяльність собак після польоту

а - реакції на позитивні сигнали; б - сила рухової реакції собаки по планко-кришці менше 15 г; в - міжсигнальні реакції; г, д - зрив диференціювання

А - Білка (12. VIII 1960); В - Жулька (28. XII 1961); В - Зірочка (27. III 1961 р.)

Жулька поводилася вкрай мляво, найчастіше лежала в розслабленій позі, а в кінці експерименту засинала.

Значно було порушено вища нервова діяльність Зірочки; вона реагувала лише після 6-го подразника, латентний період було збільшено, диференціювання виявилося зірваним. Були зареєстровані міжсигнальні реакції, яких раніше цього тварини ніколи не відзначалося. Собака поводився значно млявіше, ніж зазвичай, натиски на педалі часто складалися з трьох-чотирьох рухів і іноді за силою були меншими, ніж у нормі.

На підставі отриманих даних можна зробити висновок про повне руйнування умовно-рефлекторної діяльності у трьох собак і про значне її порушення у четвертої. При цьому можна припустити, що характерна для більшості тварин зміна періодів активності та пасивності свідчила про циклічність процесів збудження та гальмування у центральній нервовій системі піддослідних собак. Таке явище, що виникає під впливом сильних подразників, відзначали інші дослідники.

Поява у Білки (див. рис. 31) великої кількості міжсигнальних реакцій, збільшення рухів та їх хаотичність свідчили про підвищену збудливість кіркових клітин та швидку іррадіацію в центральній нервовій системі процесу збудження. Неактивна поведінка (випадання умовно-рефлекторних реакцій тощо) говорила про гальмування. Це дозволяло припустити легкість виникнення збудження, так звану його вибуховість (І.П. Павлов), ташвидку його виснаження, про що свідчила різка зміна періодів хаотичної активності та повної відсутності реагувань.

Умовнорефлекторна діяльність Стрілки виявляла вибуховість збудження явно меншу, ніж у Білки, а виснажливість більшу. Про це говорило відносно невеликий час прояву збудження та тривалі періоди відсутності реакцій. Процес руйнування активного та появи позамежного гальмування у цього собаки був більш явним та глибоким: рефлекси в період неактивності не виникали, поява міжсигнальних реакцій та зривів диференціювань змінювалося надзвичайною млявістю собаки.

У Жульки виснаженими виявилися процес збудження, і процес гальмування. Процес збудження виражався у появі міжсигнальних реакцій, причому у другому циклі збудження їх було лише дві, так що говорити про підвищену збудливість цього собаки немає підстав. Ослаблення процесу активного гальмування підтверджувалося хаотичністю реакцій і тими самими міжсигнальними реакціями. Прогресуюча млявість Жульки свідчила про появу граничного гальмування.

У Зірочки зміни процесу збудження виражалися у зникненні колишньої рухливості збудження: подовжувався латентний період, випадали позитивні реакції. Процес активного гальмування виявився порушеним: тварина неправильно реагувала більшість негативних подразників і в нього, як і в інших собак, спостерігалися міжсигнальні реакції.

Таким чином, можна зробити висновок, що запуск у космос суттєво вплинув на реакції центральної нервової системи піддослідних собак. Порушеними виявилися процеси активного гальмування. Випадання умовних рефлексів, збільшення латентного періоду реакцій (навіть у Зірочки), млявість, сонливість говорять про розвиток нервової системипасивного гальмування типу позамежного.

Виявлені зміни могли мати характер функціональних зрушень, що виникали в нервовій системі як тимчасове явище, а також бути виразом патологічних особливостей, що виникли внаслідок космічних польотів. У зв'язку з цим доцільно було дослідити процес відновлення умовно-рефлекторної діяльності собак. Швидке відновлення реакцій тварин на вироблений стереотип подразнень свідчило б про несуттєвість змін реакцій центральної нервової системи; повільне, але повне відновлення свідчило про вираженості функціональних змін. І, нарешті, неможливість процесу відновлення умовно-рефлекторної діяльності дозволила б зробити висновок про патологічні зрушення.

У зв'язку з цим умовно-рефлекторна діяльність собак, які побували в космосі, продовжувала досліджуватися протягом місяця після їх приземлення. Обстеження проводились у 3, 7, 10, 15 та 20–25-ту добу 3 рази на день (з інтервалами о 2–3 годині).

Дані, отримані за діяльністю мозку Білки, Стрілки та Жульки в 3-й день після польоту, не виявили жодних змін порівняно з матеріалами післяпольотного обстеження. Тільки у Зірочки спостерігалося деяке покращення виробленої системи. У зв'язку з цим до більшості собак було застосовано систему впливів, спрямовану відновлення руйнованого стереотипу умовних рефлексів. Експериментатор намагався викликати рух тварин за допомогою наштовхування, шліфувати їх, застосовуючи диференційовану систему підкріплення, і т. д. (описано на с. 28 цієї книги). Проте спроби відновити систему рефлексів до потрібного ефекту не приводили.

Умовнорефлекторна діяльність Білки, Стрілки та Жульки на 7, 10, 15 та 20-й день після польоту значно непокращала. Як і раніше, під час подачі стереотипу подразників в одні періоди спостерігалася активність, в інші вона була відсутня. Періоди активності були заповнені великою кількістю міжсигнальних реакцій, реакціями на деякі позитивні та диференціювальні сигнали, тимчасове співвідношення періодів активності з періодами пасивності було приблизно таке саме, як відразу після польоту. Усе це змушувало зробити висновок про відсутність поліпшень у сфері реакцій нервової системи, про вибуховість і виснаження збудження, про порушення активного гальмування і переважання пасивного.

У Зірочки, починаючи з 8-го дня після польоту (2. IV. 1961), показники умовно-рефлекторної діяльності значно покращилися, а в 10-й і 15-й день система вироблених рефлексів виявилася повністю відновленою.

Таким чином, відсутність протягом півмісяця процесу відновлення умовно-рефлекторної діяльності Білки, Стрілки та Жульки дозволяло зробити висновок про глибокі патологічні зрушення в реакціях центральної нервової системи цих собак під впливом запуску в космос. Швидке відновлення реакцій Зірочки на стереотип подразнень свідчило про менш істотні зміни в галузі нервової системи цього собаки.

Правомірно припустити, що причиною різких змін реакцій центральної нервової системи був комплекс секцусивних і симультанних подразників, пов'язаних з польотом: різноманітні за силою, різноспрямовані прискорення, вібрації, шум, функціональні і навіть фізичні навантаження (струс мозку при падінні капсули), мозкові та інші впливи, невагомість. Вони вносили суттєвий дисонанс у фізіологічні функції організму і насамперед у реакції нервової системи, що організує перші форми адаптації до умовсередовища. Привертає увагу єдина спрямованість змін. Школою І.П. Павлова було доведено, що різкі та швидкі перебудови форм врівноваження організму із середовищем викликали так звані сшибки – один із видів патології нервових процесів. Очевидно, тут мало місце це явище.

Відомо, що характер розладів нервової системи значною мірою може залежати від типологічних особливостей собак. Однак, як про це говорилося вище, наприклад, Білка за цілим рядом показників була віднесена до сильного типу собак, тоді як у Зірочки за час визначення особливостей її рефлекторної діяльності фіксувалися випадання позитивних умовних рефлексів, зриви диференціювань, з'являлися міжсигнальні реакції (див. рис. 23, 25, 26). Проте система умовних рефлексів Зірочки після польоту відновилася, а Білка немає. Це змушувало думати про відсутність у цьому випадку прямого зв'язку між патологічним характером реакцій собаки та типом її вищої нервової діяльності.

Можна припустити, що ступінь зміни стану центральної нервової системи знаходилася у зв'язку з пристроєм кабіни космічного корабля та іншими умовами польоту, наприклад, тривалістю. Білка та Стрілка запускалися в космос у кабінах для тварин, які були першими зразками, і перебували у польоті три доби. Запуск корабля з Жулькой був дещо пізніше і також тривав 3,5 доби. Зірочка літала менше й у кораблі типу «Схід», пристосованому для людини, тобто у більш комфортних умовах.