Есть ли у насекомых чувство боли

Познание мира

Чувствуют ли насекомые боль?

Боль — это как чувственное, так и эмоциональное переживание, поэтому она представляет собой весьма субъективный заряд. Это событие определяется как переживание, связанное с повреждением ткани, но, что любопытно, боль иногда проявляется как физический симптом эмоциональной дезадаптации (соматоформное расстройство) без какого-либо конкретного физического триггера.

Когда дело доходит до остального животного царства, количественная оценка интенсивности ощущений становится еще более сложной. Этология сталкивается с рядом дилемм, к которым невозможно подходить изо дня в день с полной точностью, поскольку ощущения трудно зафиксировать в измеримых параметрах, и, кроме того, все результаты подлежат интерпретации исследователем.

В попытке открыть неврологические и физиологические процессы у животных, которые нас окружают, можно поднять много вопросов и этологических исследований, которые можно попытаться выяснить с помощью анатомических маркеров.

Все мы в большей или меньшей степени сталкивались с миром беспозвоночных. Эти очень примитивные существа кажутся практически «автоматами», поскольку они не возражают против потери конечности, половины тела или даже головы. Не вдаваясь в подробности, каждый любопытный человек, получивший возможность, с ужасом наблюдал, как богомол ест кузнечика, пока он жив.

Если бы насекомые чувствовали боль такой, какой мы ее себе представляем, эта наблюдаемая реальность была бы невозможна. Агония и отчаяние охватят любой живой организм, воспринимающий такую ​​боль, и, следовательно, он не сможет выполнять какие-либо физиологические функции, кроме попытки убежать. Ключ кроется в определении самого термина: остальные живые существа не должны воспринимать боль. На этом этапе важно отличать боль от ноцицепции.

Боль — это личный, субъективный и непередаваемый опыт, который включает в себя интеграцию отрицательных эмоций. С другой стороны, ноцицепторы (болевые рецепторы) обрабатывают потенциально вредные стимулы, направленные против тканей, и посылают сигналы в нервный центр живого существа, чтобы что-то с этим сделать (если таковой имеется). Большинство животных обладают способностью к ноцицепции, но это не означает, что они ощущают боль как таковую.

Если мы будем философствовать, следуя этому ходу мыслей, мы можем сказать, что способность воспринимать вредный раздражитель — это не то же самое, что чувствовать боль. Когда вредный источник применяется к телу насекомого, оно убегает от него, поскольку представляет собой поверхностные ноцицепторы, которые кодируют реакцию бегства.

Это имеет весь эволюционный смысл в мире: если животное остается в этой среде слишком долго, оно умирает и не сможет воспроизводить потомство. Конечная цель живых существ — оставить свой генетический отпечаток в виде потомства столько раз, сколько они могут, поэтому необходимо уметь воспринимать угрозы, чтобы выжить как можно дольше. Если не предположить способность видов реагировать на ущерб окружающей среде, механизмы естественного отбора невозможно объяснить.

Научные доказательства

Ноцицепция распространена повсеместно в животном мире, но боль менее распространена. Это тема для другой возможности, поскольку было показано, что крысы, птицы и другие позвоночные могут испытывать эмоции, выходящие за рамки основных, то есть те, которые реагируют на нечто большее, чем простой эволюционный механизм.

Чтобы ответить на вопрос, чувствуют ли насекомые боль, необходимо определить неврологические и субъективные компоненты, которые позволяют пережить это сенсорное событие. Поэтому ученые должны задать себе следующие вопросы:

1. Должно ли животное осознавать себя, чтобы чувствовать боль?
2. Какие функциональные связи необходимы нервной системе для возникновения боли?
3. Какое эволюционное преимущество дает возможность чувствовать боль живым существам?

Как вы понимаете, ответить на эти вопросы со 100% надежностью сегодня совершенно невозможно. Реальность такова, что мы не знаем, что нужно, чтобы перейти от ноцицепции к боли, поскольку это так же бесплотно, как и сама природа жизни.

Исследователи нанесли локальное повреждение нерва одной из конечностей мухи, после чего травма полностью зажила. К удивлению профессионалов было обнаружено, что после получения повреждений остальные конечности мух становились сверхчувствительными. Считается, что эти беспозвоночные «готовятся» к восприятию боли в меньшем масштабе и, следовательно, могут более охотно реагировать на нее в будущем и увеличивать свои шансы на выживание.

На основании этих данных можно сделать вывод, что мухи приобретают состояние «сверхбдительности» после первой травмы. Это в некотором смысле может быть переведено на переживание другого типа боли на основе их опыта и, следовательно, приобретает субъективное бремя. Такая простая вещь может продемонстрировать очевидный шаг от простой ноцицепции к боли.

Эволюционное значение боли

То, что что-то было обнаружено, может указывать на направление, но никогда не устанавливает догму, если наблюдаемая реальность не повторяется во всех случаях. Могут ли мухи чувствовать боль — это открытый спор, но в действительности у нас до сих пор нет информации о подавляющем большинстве беспозвоночных в этом отношении.

У насекомых есть ноцицепторы, которые позволяют им убегать от вредного раздражителя как можно быстрее и эффективнее, поэтому трудно придумать причины, по которым им было бы полезно более сложное восприятие вредного события. Они уже максимизируют свои шансы на выживание с тем, что у них есть, и поэтому выделение большего количества ресурсов на более сложные эмоции кажется эволюционно неосуществимым.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Учёные: чувствуют ли боль насекомые?

01 декабря 2019, 14:29 12958 0 Автор: Золотая Орда

Автор:
Золотая Орда

Человек разумное и высокочувственное существо способное к эмпатии. Говоря о чувствах, обычно имеют в виду переживания, возникающие в мозге под действием внешних и внутренних стимулов. Мозг здесь как «чёрный ящик», который сам по себе ничего не чувствует, лишь интегрируя и обрабатывая поступающие сигналы.

В зависимости от подхода у человека можно найти разное количество чувств — но как бы то ни было намного больше пяти. В самом радикальном случае ориентируются на разные типы рецепторов, что позволяет выделить целых 33 чувства, и то если тысячи обонятельных рецепторов считать за один. За пределы этих дверей восприятия нам, возможно, не вырваться никогда.

«Чувстовать боль» — человеческая категория, точно такая же как «любить баха» или «ностальгировать по прошлому». Она не есть автоматическая реакция на стимул — она — продукт сознания.

Об ощущениях позвоночных мы можем судить хотя бы по аналогии с людьми. Если уколовшееся животное ведёт себя так же, как уколовшийся человек, то, предположительно, оно ощущает то же самое. Конечно, это необязательно верно, но о других типах живых существ мы можем сказать ещё меньше.

Испытывают ли боль насекомые?

У дрозофилы найдены нейроны, по функции и составу белков сходные с болевыми рецепторами человека. Получив укол или обжегшись, они отстраняются от источника ощущений, но их восприятие боли должно существенно отличаться от нашего. Многие насекомые получив серьёзные повреждения (например, лишившись одной-двух ног), ведут себя так, словно ничего не случилось. А кузнечики сами отделяют конечности, если за них схватить.

У насекомых отсутствует привычная для человека болевая чувствительность. Данный класс беспозвоночных членистоногих не чувствует боль в привычном для человека понимании. Согласно научному определению, боль — это неприятное и эмоциональное переживание, связанное с реальным или потенциальным повреждением ткани.

Но, по мнению учёных, привычного человеку переживания насекомые не испытывают. Так, например, если у жука-плавунца отрезать заднюю пару ног, он начнет грести средней парой, а если травмировать среднюю, жук будет грести передними лапками.

Если же рассматривать боль с точки зрения физиологии, то это защитный механизм, который заставляет живые организмы уходить от различных раздражителей. В этом отношении, как и многие беспозвоночные животные, насекомые способны воспринимать и избегать опасных для себя внешних сигналов и демонстрировать ответную реакцию на них. Такая способность является важным приспособлением насекомых в борьбе за жизнь.

Так, например, мышцы жала пчелы, приводимые в движение нервным узлом, заставляют жало действовать даже когда его вырвали из тела насекомого.

Почему насекомые не испытывают боли?

Как показали результаты исследования группы учёных из Университета Сиднея (Австралия) и Университета Сунь Ятсена (Гуанчжоу, Китай), насекомые демонстрируют различные реакции на раздражители, но при этом не ощущают боли, какую чувствуют люди.

Такая особенность у беспозвоночных объясняется тем, что у них отсутствуют рецепторы, которые несут в головной мозг информацию о боли.

Без ноцицепторов, то есть рецепторов, несущих информацию о болевых ощущениях в мозг, ощутить боль невозможно.

У человека же для восприятия болевого ощущения решающее значение имеет условно рефлекторная деятельность коры головного мозга.

Могут ли насекомые испытывать страх?

Как показали результаты исследования учёных Калифорнийского технологического института, насекомые могут испытывать страх.

В ходе эксперимента в лабораторных условиях учёные пугали дрозофил тенью от лопасти вентилятора. По словам учёных, находясь в закрытом пространстве, мушки воспринимали тень вентилятора как мухобойку.

Учёные заметили, что находясь в полете, дрозофилы увеличивали свою скорость, если к ним приближалась тень. Тень также заставляла голодных мух покидать источник питания, и чем чаще тени пугали мушек, тем дольше времени им требовалось для того, чтобы «успокоиться» и вернуться к еде.

Источник

Мухам тоже бывает больно

Насекомые испытывают хронические боли, а механизм тот же, что и у людей

Насекомые могут чувствовать нечто вроде боли, об этом известно еще с 2003 года. Новое исследование под руководством профессора Грега Нили и его коллег из Университета Сиднея доказывает, что насекомые испытывают также и хронические боли — спустя много времени после того, как полученная некогда травма окончательно зажила. Есть основания полагать, что хронические боли у людей запускает один и тот же механизм.

Фото: Thomas Shahan / Flickr

Фото: Thomas Shahan / Flickr

Австралийские ученые установили генетические причины того, что вызывает хроническую боль у дрозофил — знаменитых плодовых мушек, служащих традиционным объектом генетических исследований. Пристальное изучение этого механизма может привести к тому, что станет возможным такое лечение, которое впервые будет направлено на причину, а не на симптомы хронической боли.

«Люди обыкновенно не задумываются, что и насекомые могут чувствовать какую-либо боль,— говорит профессор Нили, исследовательская группа которого изучает боль в Центре Чарльза Перкиса с целью найти неопиоидные способы борьбы с разными видами боли.— Но уже давно известно о множестве беспозвоночных, что они могут чувствовать боль и стараться избегать ситуаций, в которых предполагается болезненность. Это чувство у животных мы называем ноцицепцией — оно возникает в ответ на потенциально опасные явления вроде жары, холода, травмы, но для простоты мы можем относиться к тому, что испытывают насекомые, как к боли. Итак, нам известно, что насекомые могут испытывать боль, но чего мы не знали, так это того, что травма может привести к долгосрочной гиперчувствительности к обычно безболезненным ситуациям — это схоже с тем, как бывает у людей».

Хроническую боль определяют как постоянную боль, которая продолжается после того, как исходное повреждение успешно излечено. Существуют два ее вида: воспалительная и невропатическая. У дрозофил изучали невропатическую боль, которая появляется после нанесения травмы нервной системе и у людей описывается как жгучая или стреляющая. Невропатическая боль может возникнуть у человека в случаях ишиаса, защемления нерва, повреждения спинного мозга, постгерпетической невралгии, диабетической невропатии или после случайной травмы.

Профессор Нили с коллегами повреждали нерв в одной из лапок дрозофилы, затем позволили этой травме зажить. После окончательного заживления они обнаруживали, что другая лапка стала гиперчувствительной.

«Муха получает болевые сигналы от тела, которые затем проходят через сенсорные нейроны в цепочку брюшных ганглий — мушиный аналог спинного мозга. В этой нервной цепи есть нейроны, которые работают как врата, пропускающие боль для ее восприятия либо блокирующие ее — в зависимости от контекста,— объясняет профессор Нили.— После травмы поврежденный нерв сбрасывает весь “опыт” в нервную цепь и разрушает все преграды в ней навсегда. Изменяется “болевой” порог, и животное становится сверхбдительным».

Источник

Испытывают ли боль беспозвоночные?

Боль — это негативное аффективное состояние, возникающее в результате повреждения или воспаления тканей. Поскольку боль вызывает сильные неприятные ощущения сравнимые с отвращением, то облегчение от природы её возникновения является полезным для животного. Животные стараются избегать ситуации, в которых они могут испытывать боль, а если они всё-таки её испытали, то они стараются ретироваться в такие места, где смогут получить облегчение от боли.

Представление боли в картине Пабло Пикассо. Герника. 1937

Ни для кого не секрет, что позвоночные практически во всей своей массе могут испытывать боль. Исключениями могут быть всякие там рыбы и примитивные хордовые, но даже и для них существуют доказательства, что всё-таки и они имеют какой-то там слабый аффективный компонент боли [4].

Рисунок показывает сложные траектории плавания взрослых рыбок данио, которым сделали больно. Так у рыбок данио, подвергнутых анестезии, но не испытывающих предполагаемую боль поведение не менялось, а у рыбок данио, получивших повреждение для плавника, или укол уксусной кислоты наблюдалось короткое аффективное состояние боли, которое устранялось анестезией и измерялось значениями в диапазоне от нормального (1,15) до низкого (0,83), демонстрируя снижение сложности реакции на стрессовое или болезненное лечение, с произвольными точками, указывающими на воздействие стресса в виде легкой, умеренной и сильной боли.

Однако, если для позвоночных животных большинство учёных всё же не отрицают факт возможности наличия чувства боли, то для беспозвоночных животных в настоящее время нет убедительных доказательств того, что аффективный компонент боли есть у любого из них. Именно поэтому спор о том страдают ли физически беспозвоночные животные, когда их едят например живьём, является предметом постоянных дискуссий. Хотя, судя по агонии некоторых представителей мира «ктулху», которых пожирают живьём некоторые представители человеческого мира, мне всё же кажется, что бедные животины бесспорно страдают. Конечно некоторые могут заявить, что это всего лишь ноцицепция, которую даже некоторые растения могут испытывать и такой аргумент казалось бы имеет право быть !

Участки коры головного мозга человека ответственные за восприятие негативного аффективного и тонического состояния боли.

Но тем не менее самое важное отличие боли от ноцицепции, заключается в том, что ноцицепция является простой рефлекторной реакцией, а боль — это сложное эмоциональное состояние, включающее в себя дистресс и страдание. Минимальными системными требованиями для того чтобы организм имел возможность страдать, являются наличие интегративных областей мозга, способных к сложной обработке получаемых вредных сенсорных сигналов с подключаемыми к нему ноцицептивными сенсорными нейронами. Иными словами, организм должен обладать дискретными циклами боли и сложной нервной системой способной вызывать негативное аффективное состояние в ответ на вредные сенсорные сигналы.

Так называемые дискретные циклы боли в центральном мозге производят два различных компонента переживания боли:

«различительный» компонент, охватывающий локализацию, качество и интенсивность боли.

«аффективный» компонент, охватывающий негативное эмоциональное состояние.

Поэтому если мы хотим найти наличие хотя бы одного состояния боли у беспозвоночных, нам надо найти хотябы наличие ноцицепоторов, а потом уже думать, что делать. И они таки и обнаруживаются среди многих таксонов беспозвоночных. Ноцицепторы есть у всех головоногих и у некоторых прочих моллюсков, у насекомых, ракообразных и даже нематод. Однако обнаружение этих элементов «программного обеспечения» боли всё ещё недостаточно, чтобы поставить 100% вердикт о существовании физического страдания у беспозвоночных животных. Чтобы это доказать учёные используют общепринятые поведенческие критерии, которые используются для предположения наличия аффективного состояния, выходящего за рамки простого ноцицептивного рефлекса. В качестве основных таких критериев обычно используют:

сложные поведенческие реакции (хромота, «зализывание ран», укрывание больного места) которые могут модулироваться обезболиванием,

мотивационные компромиссы, которые заключается выборе между двумя «стульями страдания»

ассоциативное изучение различных ситуаций, которые так или иначе сигнализируют о вредных ощущениях.

Сложная нервная система некоторых ракообразных показывающая наличие ноцицепоторов

Такие поведенческие исследования, демонстрирующие наличие этих способностей доказывающие аффективный компонент боли, наиболее широко были продемонстрированы на ракообразных. Так, например, раки отшельники предпочитали страдать от тока в раковине, нежели быть съеденными хищниками вне раковины, а если им давали новую раковину, где током били меньше, то они выбирали новую раковину. Креветки, которым наносили увечья, ухаживали за повреждённым органом с помощью конечностей или ротового аппарата, а крабы, которых травили ядами пытались избегать ущерба, как существа, которые чувствуют боль. Т.е. они предоставляли те участки тела к «уничтожению», которые были более защищены от внешнего воздействия, или они покидали то место где их варварски угнетали [1].

Влияние дофамина на пчёл делает их счастливыми. Нервные центры отвечающие за разные эмоции сходны [2]

Доказательства сложных эмоциональных состояний подобных боли были обнаружены и у некоторых насекомых [2]. Всё это показывает нам, что эмоциональная обработка сенсорных переживаний у беспозвоночных может быть, как сложной, так и широко распространенной. Однако на подобного рода доказательства всё равно найдётся очередной «Илон Маск» с козырем в рукаве в виде распространенного аргумента против возможности аффективного состояния боли у беспозвоночных.

Данный аргумент состоит в том, что мозг беспозвоночных недостаточно сложен, чтобы включать в себя цепи, производящие эмоциональную валентность. Однако, что «Илон Маск» сможет сказать на следующее?

Рак-отшельник вне панциря пытается защитить свой мягкий и беззащитный животик от хищников. Данная шутливая фотография с википедии не является контраргументом «Илона Маска». Контраргумент ниже.

Головоногие моллюски, «друзья Лавкрафта» достигшие эпичной крайности в эволюции мозга среди беспозвоночных. Они, в отличие от всех других беспозвоночных, имеют внушительный размер мозга, когнитивные способности и поведенческая гибкость которого, превосходят таковые у некоторых позвоночных с меньшим мозгом, включая земноводных и рептилий. Их нервная система устроена принципиально иначе, чем у позвоночных, с обширным периферическим контролем чувств и движений, который, по-видимому, происходит в значительной степени независимо от центрального мозга.

Их большой мозг и сложное поведение привели к растущему беспокойству об их благополучии, что даже вылилось в ужесточении норм биоэтики по отношению к данным животным. Ужесточились правила по регулированию инвазивных процедур, выполняемых на головоногих моллюсках в исследовательских лабораториях.

Определение ПП в документах ЮНЕСКО

Эти правила основаны на «принципе предосторожности», который утверждает, что если мозг животного обладает нервной и когнитивной сложностью, то этого уже достаточно, чтобы предположить, что животное может испытывать боль, даже если не существует этому убедительных доказательств. Кто-то может сказать, что это ненаучно и Поппер в гробу переворачивается от таких догм, но догмы догмами, а у нас всё-таки аксиома, а потому, что у нас там с доказательствами?

А спонсором требуемых доказательств является исследование от 2020 года опубликованное в журнале ISCIENCE, на котором и базируется весь мой текст [3]. Суть данного исследования заключается в том, что к объектам исследования, тобишь осьминогам применялась методика оценки аффективных аспектов боли, применяемая до этого практически только к позвоночным, в частности к млекопитающим.

(A) Осьминог в стартовой камере. (B) Схема устройства с рисунком на стенках камеры представлена только для ясности. В ходе экспериментальных испытаний визуальные подсказки покрывали все четыре стены. (C) График эксперимента, показывающий последовательности избегания камер. В этом примере осьминог продемонстрировал первоначальное предпочтение в комнате с точками [сеccия 1] после введения уксусной кислоты осьминог ретировался в камеру с полосками [cессия 2] и возвращался обратно в предпочтительную камеру после анестезии [cессия 3].

Одним осьминогам под кожу вводилась разбавленная уксусная кислота, а другим обычный физиологический раствор (плацебо). Осьминоги, получившие подкожную инъекцию разбавленной уксусной кислоты в одну руку, продемонстрировали явное избегание первоначально предпочтительной камеры, в которой они были заключены до и после инъекции. Животные, которым вводили физиологический раствор, не показали изменений в предпочтении камеры ни до и не после тренировочных испытаний. Изменение времени, проведенного в первоначально предпочтительной камере, фиксировалось по тесту Богферонни обычно применяемого к млекопитающим.

Тест показал, что время, проведённое в предпочтительной камере, сильно различалось у группы которой вводили уксусную инъекцию, от плацебной группы, указывая на демонстрацию когнитивного и спонтанного поведения, свидетельствующего о переживании аффективной боли. Животные в «уксусе» возвращались в предпочтительную камеру лишь спустя очень большой промежуток времени.

Рисунок показывает соотношение во времени, при котором разные осьминожки ухаживали за больным местом без анестезии и с анестезией. В исследовании принимали четыре взрослые особи. О том, почему мы биологи используем малое количество животных в опытах я рассказывал здесь [https://habr.com/ru/post/543428/]

Далее осьминогам в двух группах вводился препарат, который обеспечивает облегчение тонической боли у позвоночных выражающееся в соответствующем поведении. Поэтому, если тонической боли нет, то и соответствующего поведения облегчения от тонической боли быть не должно. Проверка облегчения боли, связанной с анальгетиком, считается убедительным доказательством наличия боли у позвоночных животных. Данный эксперимент показал, что осьминоги с предполагаемой индуцированной тонической болью получившие локализованную инъекцию лидокаина и помещённые в камеры, которые они избегали в первом тесте из-за боли, вновь получили предпочтение находиться именно в этих камерах, т.е. они перестали их избегать.

Схематичное изображение того как выглядит боль.

Осьминогам же из группы плацебо было совершенно всё равно на инъекцию лидокаина. Данный эксперимент показал, что инъекция лидокаина была полезна животным только в том случае, если они испытывали постоянную боль. Далее, чтобы подтвердить наличие тонической боли у осьминогов, у нескольких особей были взяты электрофизиологические записи с плечевых соединительных элементов, которые соединяют нервные связки руки с мозгом и являются центральными по отношению к основным ганглиям руки, расположенным в межпозвоночной комиссуре.

(A) Примеры спонтанной (продолжающейся) и вызванной активности в соединительной ткани плеча после уколов уксусом и болюсом. Боль прекращалась после анестезии. (B) Непрерывное самопроизвольное возбуждение в соединительной ткани плеча усиливается после инъекции болюса и блокируется инъекцией лидокаина (C) Сводные данные, показывающие реакцию на прикосновение к руке в четырех местах (обозначены заштрихованными синими кружками на контуре тела осьминога).

Осьминогам удалили маленькую часть соединительной ткани разорвав её по центру межплечевой спайки, оголив центральную нервную систему, для того чтобы было удобно получать эти самые электрофизиологические записи. После чего в руку особи вводилась инъекция болюса, которая приводила к постоянной и очень сильной активности нервной системы более 30 минут. Эта активность гасилась постепенным введением лидокаина, тем самым успокаивая нервную систему особи. Электрофизиологические данные убедительно подтвердили существование длительного негативного аффективного состояния у осьминогов, являющимся первым свидетельством боли в этой неврологически сложной кладе беспозвоночных. Более того данные из всех трёх экспериментов над осьминогами абсолютно доказали, что осьминоги испытывают состояние постоянной (тонической) боли, что ранее считалось возможным только у млекопитающих. Поэтому по-моему мнению принцип предосторожности с такими животными категорически необходим.

Данное исследование в полном объёме представляет собой первый пример вероятной продолжающейся боли у любого животного, не являющегося млекопитающим, что собственно заставляет с одной стороны задуматься, например, на сколько сильно, страдает живой рак, кипящий в котле, а с другой стороны радоваться, что реинкарнация существует только в буддизме. P.s. А вы варите раков живыми?

Данная статья написана мной и опубликована в нашем научно-популярном сообществе Фанерозой.

Источник