Крабы способны чувствовать боль - 9 Марта 2013

Могут ли животные чувствовать боль так, как чувствует ее человек? На этот вопрос не так просто ответить, поскольку животные часто не способны выразить свои чувства вербально. Английским биологам удалось поставить поведенческие эксперименты на крабах, в которых они убедительно показали, что эти животные не только способны немедленно реагировать на неприятные для них стимулы, но и запоминать и избегать их.

Задумывается ли читатель, поедая коктейль из морских беспозвоночных, о том, испытывают ли эти «примитивные» существа боль? Скорее всего, нет, но если бы задумался, то ответа бы не дал. Более того, когда об этом спросили зоолога, специалиста по поведению членистоногих Роберта Элвуда (Bob Elwood), он также затруднился ответить. Несмотря на то что повадки этих животных давно исследуются и многие особенности их поведения хорошо изучены, вопрос, чувствуют ли членистоногие боль, оставался до последнего времени спорным.

Здесь нужно сделать пояснение. Болевые рецепторы, или ноцицепторы, описаны, конечно, практически у всех живых организмов. Но одно дело, когда живой организм реагирует немедленно на болевой раздражитель, демонстрируя рефлекс избегания в том или ином виде, и другое дело, когда тот же организм запоминает это болевое раздражение и учится в дальнейшем его избегать. В области физиологии и поведения животных под термином «чувствовать боль» понимают именно второе определение.

Боль в нашем, человеческом, понимании определяется как неприятное сенсорное или эмоциональное ощущение, которое может вызвать реальное или потенциальное повреждение тканей. Поскольку большинство животных не может выразить вербально свои ощущения, боль у животных можно определить лишь по поведению избегания потенциальных источников опасности и по тому, как быстро они учатся это делать.

Поведение избегания у ракообразных пытались исследовать и ранее, но эксперименты проводились не очень корректно. Роберт Элвуд с одним из своих студентов решили поставить аккуратный эксперимент на крабе Carcinus maenas, учитывая особенности биологии этого вида. Несмотря на свои угрожающие клешни, краб при первой же удобной возможности норовит спрятаться под камни, чтобы не быть съеденным каким-нибудь голодным хищником. Поэтому биологи задумали исследовать, как краб будет решать проблему нахождения убежища, если это сопряжено с неприятными ощущениями — слабыми разрядами тока.

Поведение крабов, собранных в озере Стренгфорд-Лох, исследовали в лаборатории в небольшом аквариуме размером 62 × 25 × 25 см. В противоположных концах аквариума были сооружены два убежища из морских водорослей, а середина аквариума была ярко освещена. Когда животное помещали в такой аквариум, оно норовило удалиться в одно из убежищ (любопытно, что большинство крабов предпочитали левое убежище!). Когда животное оказывалось в убежище, его мог ждать неприятный сюрприз — через 5 с после того, как краб вошел, его могло ударить током. Удары током повторялись, пока краб не выскакивал из убежища.

Примерно для половины животных первое знакомство с убежищем сопровождалось электрическими разрядами, для остальных особей оно не было чревато неприятными ощущениями. Во втором случае животное, войдя в убежище, сидело там не вылезая, и через две минуты его удаляли из аквариума. Если же краба били током, он мог довольно быстро вылезти из такого укрытия. После этого ему давали еще две минуты на обдумывание своего положения. В течение этого времени он мог опять зайти в то же убежище, и тогда опять получал разряд током. Для каждого животного убежище называлось «shock shelter», если первое знакомство с ним сопровождалось ударами тока (мы его будем называть «опасное убежище»), и «non-shock shelter», если во время первого знакомства током не били (мы его будем называть «безопасное убежище»). Надо заметить, что выбор, ударять или не ударять током при первом посещении убежища, был случаен. Зато в последующих девяти экспериментах для каждого животного дизайн первого опыта повторялся.

Вопрос заключается в том, как же вели себя крабы в дальнейших экспериментах? При втором помещении животного в аквариум краб норовил спрятаться в то же убежище, что и в первый раз, независимо от того, били его током или не били в первый раз. А вот уже в третьем и последующих экспериментах краб, которого в первый раз били током, достоверно чаще выбирал безопасное убежище (рис. 1). Таким образом, авторы делают вывод, что крабу достаточно двух негативных подкреплений, чтобы начать избегать источник опасности. При этом некоторые животные всё-таки упорно выбирали опасное убежище, демонстрируя плохие способности к обучению. Но не секрет, что индивидуальная изменчивость в способности обучаться имеется у всех животных, включая человека.

Рис. 1. Количество крабов (доля в процентах), выбиравших знакомое убежище после стимуляции током (черные кружки) и в отсутствие стимуляции (белые кружки). По оси Х — данные по каждому эксперименту. Видно, что многие крабы, имевшие плохой опыт, в эксперименте 2 всё еще выбирали опасное убежище, но в эксперименте 3 их число заметно уменьшалось. Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Experimental Biology

Авторы также сравнили, как часто краб вылезал из опасного убежища, не просидев там двух отведенных ему экспериментатором минут. Оказалось, что частота покидания опасного убежища росла с приобретением опыта (рис. 2). Правда, когда авторы сравнили быстроту покидания опасного убежища, различий между первыми и последующими экспериментами они не нашли. Зато, если краб покидал опасное убежище, он с каждым разом всё чаще и чаще выбирал безопасное укрытие.

Итак, авторы вполне убедительно продемонстрировали, что таких «примитивных» животных, как крабы, вполне можно сравнить с высшими позвоночными по их способности чувствовать боль. Конечно, задача, которая ставилась перед крабом в эксперименте, была очень простой — всего-то выбрать одно укрытие из двух возможных. Но часто именно простота поведенческих экспериментов помогает эффективно решить поставленную задачу, так как при наличии малого числа параметров легче трактовать те или иные результаты.