Аппельвайт в своих опытах так же изучал привыкание инфузорий к механическому раздражителю, однако, при этом исследовал воздействие различных внешних условий на привыкание (Applewhite, Morowitz, 1967; Applewhite, 1968; Applewhite, Stuart, 1969). В частности исследовалась зависимость продолжительности привыкания от температуры. Проверялось сохранение привыкания через 15, 30, 60 и 90 секунд при температуре 15, 27 и 37оС. Оказалось, что сохраняемость научения (процент несократившихся инфузорий в группе) меньше всего оказывался при температуре 37оС.

Большой интерес для выяснения клеточных механизмов научения инфузорий представляют, работы Аппельвайта (Applewhite et al., 1969) по изучению воздействия ионов металлов на привыкание инфузорий и поиску места накопления информации в клетке. Известно, что меняя химический состав среды, на которой культивируются простейшие, можно изменить у них двигательную активность, вязкость цитоплазмы и т. д. Аппельвайт перед обучением выдерживал инфузорий в растворах NaCl и CaCl2

с концентрацией 0,005 – 0,5 моль/л, и MgCl2 и MnCl2 с концентрацией 0,002 – 0,25 моль/л. При этом Na+, Ca2+ и Mn2+ не оказывали никакого воздействия на научение, а ионы Mg2+ достоверно увеличивают время, в течении которого сохраняется привыкание. Вероятно, магний в данном случае активировал какие – то ферментативные комплексы.

Была поставлена серия опытов для выяснения анатомической локализации памяти у инфузорий. Сначала обученных инфузорий рассекали таким образом,

чтобы макронуклеус попал только в одну половину. При этом никаких изменений в скорости привыкания получившихся особей не было замечено. Таким образом, оказалось, что запоминание не связано с деятельностью ядра и локализовано в цитоплазме. Потом инфузорий просто рассекали пополам и каждую половинку обучали заново. Время обучения для передней и задней половин тоже оказалось одинаковым. Следовательно, факторы, определяющие научение не локализованы в конкретном центре, а накапливаются по всему объему цитоплазмы.

Наиболее подробно привыкание простейших изучено Н.А. Тушмаловой, выдающейся советской исследовательницей поведения беспозвоночных. Ее работы отличаются тщательностью постановки опытов и анализа результатов.

Кроме всего прочего Тушмалова изучала анатомические изменения при научении инфузорий. Оказалось, что при привыкании активизируется работа макронуклеуса, увеличивается размер ядрышка и усиливается синтез РНК. При утомлении же деятельность ядерного аппарата наоборот угнетается.

Привыкание у инфузорий может проявляться в довольно сложных формах. Например, в опытах Беннета и Френсиса (Bennet, Francis, 1972) инфузория стентор обучалась передвигаться в капилляре, соединенном с емкостью заполненной водой. При повторении опыта 1 раз в 60 секунд время прохождения уменьшается с 58 секунд в первой пробе до 31 в третьей. Реакция сохранялась примерно 30 минут. При этом должны были соблюдаться определенные условия: трубка должна была иметь диаметр не более 0,5 мм, и быть расположена строго вертикально. В противном случае научения не происходит. Вероятно, у инфузории вырабатывается привыкание к механическому стимулу (как в первом описанном мной опыте).

Характерной особенностью научения простейших является его недолговечность, привыкание у них сохраняется от нескольких десятков секунд до 3 часов (следы). Чаще же всего этот период составляет 30 – 60 минут. Многие считают это еще одним доказательством примитивности простейших, однако, это так же может быть следствием особенностей мира, в котором живут одноклеточные. Микромир сильно отличается от знакомого нам макромира, как по характеру раздражений, действующих на его обитателей, так и по скорости изменений среды. В такой обстановке формирование навыков более чем на час может оказаться не только излишним, но и вредным.

Некоторое время назад некоторые ученые сообщали об удачных опытах по формированию у простейших условных рефлексов, однако, потом их либо не смогли повторить, либо объяснили за счет некоторых других особенностей одноклеточных. Рассмотрим некоторые из этих попыток.

Наиболее известной является работа Н.Н. Тимофеева (1958). Он помещал инфузорий в камеру размером 10х4 мм, разделенную пополам. В каждой половине были вмонтированы платиновые электроды, на которые мог подаваться электрический ток (1 – 2 В, 50 герц), одна из них была затемнена, а другая – освещена. Условным раздражителем в опыте служил свет, безусловным — электрический ток. Удар током производился, если инфузория заплывала в неосвещенную часть камеры. Было установлено, что после нескольких повторений животные начинали четко избегать неосвещенной половины камеры. На этом основании и был сделан вывод о формировании условного рефлекса.

Однако, существует другое объяснение данного феномена. В кортексе инфузорий содержатся специальные образования — трихоцисты. Они являются специфическими органоидами, которые инфузории используют для защиты от врагов, и добывания пищи. В ответ на отрицательное раздражение, каковым, безусловно, является электрический ток, инфузория “выстреливает” трихоцисты некоторых типов и уплывает. При этом их содержимое диффундирует по всему объему воды в камере и служит безусловным сигналом опасности для других особей. Этот опыт повторялся многими исследователями в разных модификациях (Г. Зест, С. Вавржинчик и т.д.), однако полностью доказать или опровергнуть выводы Тимофеева так и не удалось.

В другом опыте исследовалась способность инфузорий находить выход из “лабиринта” — изогнутого капилляра. Инфузорию засасывали в него и замеряли время, необходимое ей для освобождения. При этом оно постепенно уменьшалось в каждом новом опыте. Однако Аппельвайт в своих работах доказал, что подобное поведение инфузории вообще не связано с научением. Он помещал в одну и ту же трубку каждый раз новых инфузорий. При этом время выхода из “лабиринта” у них так же стабильно уменьшалось. В то же время, если перед каждым опытом капилляр тщательно кипятили в дистиллированной воде, “обучения” не происходило даже с одной и той же особью. Автор объясняет это тем, что в каждом новом опыте на стенках трубки откладывались различные продукты обмена веществ помещенного туда простейшего, которые при следующих испытаниях влияли на время нахождения выхода. Это еще один пример методической ошибки при постановке опыта. В дальнейшем предпринимались попытки изменить этот опыт, сделав его более корректным, однако их результаты так же были довольно спорными.

Таким образом, вопрос о способности инфузорий к ассоциативному научению пока нельзя считать окончательно закрытым. Полному изучению этой темы мешает крайне плохое знание анатомии простейших, а так же сложность правильной постановки экспериментов.

Итак, доказано что научение у простейших (причем не только инфузорий, проводились опыты и на амебах), происходит путем привыкания. Информация откладывается в цитоплазме клетки в виде химических изменений. При этом на процесс накопления информации влияют такие факторы, как содержание ионов, температура и т.д., что еще раз доказывает химическую природу этого процесса. Морфологические структуры, могущие претендовать на роль доклеточной нервной системы, встречаются только у инфузорий (кортикальный комплекс), у других одноклеточных подобных образований не выявлено.