Нервная система насекомых: есть ли у них мозг?

Несмотря на то, что насекомые кажутся довольно примитивными существами, у любопытных исследователей нередко появляются вопросы. Как устроена их нервная система? Каким образом отдельные виды организуют иерархию? Если они настолько организованы, означает ли это, что у них есть мозг? А если мозг есть, то отличается ли он у разных видов насекомых? В статье мы попробуем ответить на эти вопросы.

Исследование интеллекта насекомых

Насекомые представляют собой огромный класс беспозвоночных членистоногих. Ареал их обитания практически безграничный. Они встречаются в любом климате и почти на любой широте. Каждый из видов имеет свои отличительные особенности поведения и образа жизни. На протяжении многих столетий ученые пытались выяснить, каким образом связано поведение и образ жизни особей с их мозгом. Причем отношение к интеллекту этого класса сильно менялось с течением времени.

В древние времена люди боготворили насекомых, считая их умнейшими существами на планете. Так, древние египтяне полагали, что пчелиный улей представляет собой маленькое государство с пчелиным фараоном. А некоторые античные философы и учены всерьез думали, что у пчел может быть рабовладельческий строй.

Изображение пчел на древнеегипетской фреске

В средние века точка зрения на интеллект насекомых поменялась. Теперь отдельные ученые-натуралисты считали жуков своеобразными механизмами, не способным к мышлению и анализу и полагающимся только на рефлексы.

В 19 веке ученые вернулись к обсуждению вопроса о наличии интеллекта у этого класса. Теперь великие умы того времени разделились на два лагеря. Одни считали, что общественные насекомые способны мыслить, другие пытались доказать, что поведение и образ жизни – это всего лишь набор рефлексов. Лишь немногие ученые объясняли поведение пчел их способностью к обучению, большинство полагало, что это инстинкты. Такое суждение связывали с маленьким размером мозга.

Мозг букашек действительно значительно отличается от человеческого, количество нейронов в нем около 1 миллиона, в то время, как человеческий мозг состоит из 86 миллиардов нейронов. По этой причине ученые долгое время не изучали подробно мозг насекомых, считая его примитивным. Однако несколько проведенных исследований показало, что когнитивные способности букашек сопоставимы со способностями многих позвоночных! Это открытие вновь вызвало интерес со стороны научного сообщества к изучению нервной системы жучков.

Изучение насекомых

В конце 20 века благодаря достижениям генетики было доказано, что у насекомых нет ни исключительно врожденных, ни исключительно приобретенных навыков. И хотя их поведение является врожденным, на него накладываются приобретенный опыт, который позволяет им приспосабливаться к определенному типу пищи или к определенной местности.

Строение мозга

Центральная нервная система этого класса состоит из ганглиевых узлов, соединенных в цепочку. Несколько пар ганглиев соединяются в мозг. Он состоит из трех отделов: первичный (протоцеребрум), вторичный (дейтоцеребрум), и третичный (тритоцеребрум). Дейтоцеребрум и тритоцеребрум являются достаточно простыми отделами, по структуре это обычные ганглии, это объясняется тем, что они посылают нервные сигналы только к тем частям организма, с которыми они связаны, то есть усиками и ротовой полости. Протоцеребрум гораздо сложнее по строению, т.к. он координирует работу всего организма.

Головной мозг насекомых

Протоцеребрум

Первичный мозг или протоцеребрум является самым большим отделом. Он отвечает за все процессы, протекающие в организме. Эта часть разделена на несколько зон, имеющих разное строение и отвечающих за разные функции. Протоцеребрум состоит из нейронов, отвечающих за обработку и анализ информации. Внешне протоцеребрум напоминает большой мозг млекопитающих. Внутри первичного отдела находятся волокнистые массы, называемые нейропилярными массами, образованные из отростков нервных клеток. С помощью нейропилей мозг делится на несколько отдельных частей.

Этот отдел, кроме координации работы организма, отвечает за зрение, а также за взаимодействие между отдельными особями. Благодаря протоцеребруму, некоторые виды способны к организации.

Ученые заметили, что у насекомых с более сложной организацией протоцеребрум развит сильнее. В помощью стебельчатых тел формируются ассоциации и происходит более подробная обработка информации, помогающая образовывать связи между особями. У коллективных насекомых количество стебельчатых тел значительно больше. Например у пчел эти тела занимают до 20 % мозга, а у мух или тараканов менее 2 %.

Дейтоцеребрум

Располагается перед тритоцеребрумом, передаем сигналы нервной системы в усики. Нервные волокна антенн – единственные волокна, связанные с этим отделом. Они очень развиты, начинаются со спинного (моторного) и брюшного (сенсорного) нервных корешков. Вторичный отдел разделен на две части, соединенные между собой комиссурой.

Тритоцеребрум

Располагается между остальными отделами мозга спереди от него и брюшной нервной цепочкой позади. Находится над кишечником и разделен на две части, соединенные между собой дугой, огибающей кишечник. Изначально тритоцеребрум отвечал за подачу сигнала нервной системы в усики, но позднее эта функция атрофировалась. Сейчас третичный отдел передает сигналы по нервным волокнам к мышцам ротовой полости и верхней губы.

Особенности мозга насекомых

Итак, мы выяснили, что у насекомых есть мозг, и кроме того, он не самый простой по строению. Именно благодаря этой сложной структуре отдельные виды, например пчелы или муравьи, способны к образованию иерархии и структуры. Именно это помогает муравьям передавать опыт более молодым поколениям, показывая им путь к добыче пищи, или выращивать тлю в определенных местах, а пчелам запоминать соцветия, где можно найти нектар.

Муравьи

С помощью протоцеребрума особи могут усваивать новую информацию, которую они потом могут использовать например для добычи пищи. Пчела может запомнить цвета окружающих объектов и их расположение. Это помогает найти дорогу к цветку, где она накануне собрала большое количество нектара. Кроме того, исследования, проведенные недавно, доказали, что насекомых можно целенаправленно обучать. Так, ученые обучили шмеля двигать мячик в определенное место, после чего шмель получал сладкий сироп. Несколько особей легко запомнили порядок действий и повторяли его.

Также у букашек отлично развито ориентирование в пространстве. Пчелы или шмели запоминают окружающие предметы, муравьи прокладывают дорожки к пище, а жуки-навозники могут ориентироваться даже ночью по звездному небу.

Насекомые не самые примитивные существа, как многие из нас привыкли думать. Их мозг одновременно и простой, и сложный. Многим видам такая структура нервной системы помогает избежать опасности, найти пищу и даже организовать иерархию в гнезде.