у насекомых есть мозг или нет
Есть ли у мух и других насекомых мозг?
Мухи – насекомые, обитающие в непосредственной близости с человеком. Они проникают в жилища, селятся в хлеву и на огороде. Иногда действия насекомых выглядят обдуманными. Поэтому у многих людей возникает вопрос, есть ли у мух мозги или они действуют инстинктивно. Поговорим об этом в рамках статьи.
Анатомия насекомого
Общий план мухи такой же, как у большинства двукрылых насекомых. Они имеют:
Брюшко включает пищеварительную и половую систему. Это касается всех видов мушек. Грудь оснащена мускулатурой, которая необходима для полетов. У насекомого также имеется 3 пары ног.
Голова «оборудована» большими фасеточными глазами, хоботком и усиками. Что касается внутреннего строения, внутри черепной коробки расположен – мозг. Конечно, он не такой как у человека и млекопитающих.
Строение мозга
Думая о мозге, у многих перед глазами всплывает картинка с округлым веществом, имеющим извилины. С мухой дела обстоят иначе. Мозг двукрылого состоит из 3 отделов, а именно:
Несмотря на достаточно простое строение, мозг отвечает за функционирование всего организма. При этом, муха не способна думать. Она действует инстинктивно.
Важно: в теле расположены нервные узлы, называемые ганглиевыми, которые соединяются с «мозгом».
Протоцеребрум
Это крупнейший отдел мозга, отвечающий за координацию любого жизненного процесса насекомого. В данной части «центра управления» расположено огромное количество нейронов. Они ответственны за анализ и обработку полученных сведений.
Благодаря расположению клеток в наружном слое и идущим к ним волокнам, мозг мухи, можно сравнить с управляющим органом человека или животного.
Внутри протоцеребрума имеются дополнительные отделы. Которые делятся на:
Важно: подобные дополнительные отделы имеются у пчел и муравьев.
Дейтоцеребрум
Отдел расположен перед тритоцеребрум. Отвечает за нервные окончания, идущие к усикам. «Антенны», единственные волокна, отходящие от вторичного мозга. В большинстве случаев, они начинаются корешками:
У некоторых видов мух этих корешков не наблюдается.
Дейтоцеребрум отличается от протоцеребрум простотой. Схема строения соответствует обычному ганглию. Объяснить это можно только тем, что данный отдел является нервным центром только одного сегмента – усов.
Тритоцеребрум
Отдел принято называть третичным мозгом. Его положение ясное. Тритоцеребрум расположен между остальными отделами. При этом определенной формы у мозга нет. Единственное, с уверенностью сказать, что он разделен на;
Между двумя половинками расположена небольшая перемычка. Она проходит под кишечником.
Основной задачей тритоцеребрума является контроль рта и верхней губы. Вторая может отсутствовать у некоторых видов мух.
Важно: тритоцеребрум связан с симпатической нервной системой.
Как работает «центр управления»
На первый взгляд кажется, что мозг мухи прост, и не способен выполнять сложные операции. Даже «бывалые» ученые удивляются, его работе.
В Калифорнийском университете был проведен опыт над мухами. В результате стало ясно, что «центр управления» насекомого определяет скорость, направляющегося к вредителю тела. Благодаря этому, мушка понимает в каком направлении ей нужно двигаться, чтобы избежать опасности. Для подготовки насекомому требуется около 200 миллисекунд.
Важно: перед тем, как взлететь, муха расставляет лапки таким образом, чтобы оттолкнуться в противоположную от приближающегося объекта сторону.
Мозг успевает оценить ситуацию и принять решение, даже если насекомое:
Профессор Калифорнийского университета, проводивший опыты, считает, что «центр управления» двукрылого насекомого имеет координатную карту. Благодаря этому, мушка принимает решения так быстро.
Мухи, как и большинство насекомых способны обучаться. Все зависит от ситуаций, в которое попадал вредитель. Конечно, это не тоже самое, что происходит с человеком. Насекомое запоминает все на генетическом уровне.
Функцию мозга насекомых, и мушек в том числе, исследуют во многих университетах. Опыты позволяют понять, как выживали вредители в прошлом и на сколько они изменились.
Заключение
Мозг мухи – простой и в то же время, сложный орган. Благодаря выполняемым функциям «центра управления», вредитель в 80% случаев избегает физической опасности. Например, когда человек пытается поймать насекомое рукой. Конечно, мозг крошечного насекомого не сравнить с тем, который имеют млекопитающие. Несмотря на это и он имеет свои особенности.
Головной мозг насекомых
Содержание:
Общее строение мозга
У насекомых головной мозг содержит небольшое количество двигательных нейронов, но зато в нем много чувствительных и вставочных (ассоциативных) нервных клеток. Из этого можно заключить, что главные задачи мозга состоят в получении информации и ее «обдумывании».
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
В головном мозге различают три отдела:
Строение разных отделов мозга
Тритоцеребрум
Это отдел, который имеет наиболее ясное положение. Он в последнюю очередь вошел в состав органа и находится между остальными отделами мозга, лежащими спереди от него, и Брюшная нервная цепочка – это часть центральной нервной системы насекомых, структуры которой находятся позади головного мозга.
Подробнее при переходе по ссылке
» href=»/goshandbook/wiki/dictionary/ventral_nerve_cord.html»>брюшной нервной цепочкой, расположенной сзади. Тритоцеребрум занимает положение над кишечником, он представлен в виде массы неопределенной формы, и разделен на правую и левую половины. Между половинами имеется перемычка, которая проходит под передним отделом кишечника, огибая его в виде дуги.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
» href=»/goshandbook/wiki/dictionary/mouthparts_of_insects.html»>ротовых органов. Кроме того, тритоцеребрум имеет связи с симпатической нервной системой: от него начинается возвратный нерв.
Дейтоцеребрум
Подробнее при переходе по ссылке
» href=»/goshandbook/wiki/dictionary/antennae.html»>усикам. Антеннальные нервные волокна – единственные, которые отходят от этого отдела. Они отличаются хорошим развитием и в некоторых случаях начинаются парой корешков: спинным (или моторным) и брюшным (или сенсорным). Иногда отдельно эти корешки не существуют, но в общем нервном волокне все равно есть и те, и другие нервы. Дейтоцеребрум также разделен на правую и левую доли, которые между собой соединены заметной комиссурой. Помимо комиссуры, вторичный мозг имеет нервную связь с протоцеребрумом.
Дейто – и тритоцеребрум устроены относительно просто, структура обоих этих отделов соответствует схеме строения обычного Ганглий – структурный элемент центральной нервной системы, анатомически обособленное скопление нервных клеток.
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
» href=»/goshandbook/wiki/dictionary/antennae.html»>антенны и верхнюю губу). В отличие от них, протоцеребрум отличается более сложным строением, потому что он «отвечает» за работу всего организма.
Протоцеребрум
Самый крупный отдел мозга, который координирует все процессы, протекающие в теле насекомого. Он разделен на несколько зон, имеющих разное строение и разное назначение. Вероятно, разделение на непохожие друг на друга области – это результат так называемой функциональной специализации мозга.
В первичном мозге находится скопление огромного количества вставочных нейронов, отвечающих, напомним, за анализ и обработку информации. Тела клеток в основном располагаются в наружных слоях отдела, а идущие к ним и от них волокна лежат во внутренней части протоцеребрума. Это создает мозгу насекомых некоторое сходство с головным мозгом человека и высших животных, у которых неким аналогом протоцеребрума является большой, или конечный мозг (полушария).
Внутри протоцеребрума насекомых отростки нервных клеток образуют волокнистые массы, также называемые нейропилярными массами (нейропилями). При их помощи мозг разделяется на части. В составе протоцеребрума находятся следующие отделы: центральное тело, протоцеребральные лопасти, стебельчатые тела, протоцеребральный мост, Вентральный – расположенный на нижней (брюшной) поверхности тела насекомого, при условии, что оно находится в своем естественном положении.
Подробнее при переходе по ссылке
» href=»/goshandbook/wiki/dictionary/ventral.html»>вентральные тела, межцеребральная часть, зрительные доли.Разберем подробнее их строение.
Протоцеребральные лопасти
Подробнее при переходе по ссылке
» href=»/goshandbook/wiki/dictionary/clypeus.html»>наличника). По бокам (в области расположения глаз) они продолжаются в зрительные доли и состоят в основном из волокнистой массы. Зрительные доли получают волокна от органов зрения. Протоцеребральный мост находится в верхней (дорсальной) части протоцеребрума. Он представлен вытянутым по форме образованием, состоящим из переплетения нервных отростков. С обоих его концов находятся вставочные клетки, лежащие группами.
Центральное тело
Стебельчатые тела
Подробнее при переходе по ссылке
Подробнее при переходе по ссылке
Максимум их развития наблюдается у общественных насекомых – пчел, муравьев, ос. Интересно, что даже внутри одного вида у общественных насекомых могут быть различия в строении мозга. Например, у рабочих муравьев вида Lasius umbratus большие стебельчатые тела, у самок они меньше, а у самцов – самые маленькие. По этому признаку можно сделать вывод о сложности поведения тех или иных членов муравьиной семьи.
Также грибовидные тела – это место образования условных рефлексов. Чем лучше они развиты, чем больше в них клеток, тем лучше у насекомого выражена способность к обучению. Для примера, у таракана в чашечках грибовидных тел находится около 400 000 нейронов! Если эти образования разрушить, насекомое потеряет все навыки, приобретенные на протяжении жизни, хотя безусловные рефлексы у него сохранятся.
Головной мозг насекомых
Головной мозг насекомых – это совокупность объединенных передних ганглиев нервной цепочки, которые слились между собой в единое образование; наиболее сложно устроенный отдел центральной нервной системы, который управляет функциями всего организма.
Содержание:
Общее строение мозга
У насекомых головной мозг содержит небольшое количество двигательных нейронов, но зато в нем много чувствительных и вставочных (ассоциативных) нервных клеток. Из этого можно заключить, что главные задачи мозга состоят в получении информации и ее «обдумывании».
В составе мозга объединяются несколько передних пар ганглиев (как минимум, три). Но в связи с тем, что для многих насекомых не выяснен точный сегментарный состав головы, говорить об этом однозначно довольно сложно.
В головном мозге различают три отдела:
Мозг насекомых
1 – глазки, 2 – протоцеребрум, 3 – зрительные доли,
4 – глаза, 5 – усики, 6 – комиссура, 7 – тритоцеребрум,
Строение разных отделов мозга
Тритоцеребрум
Это отдел, который имеет наиболее ясное положение. Он в последнюю очередь вошел в состав органа и находится между остальными отделами мозга, лежащими спереди от него, и брюшной нервной цепочкой, расположенной сзади. Тритоцеребрум занимает положение над кишечником, он представлен в виде массы неопределенной формы, и разделен на правую и левую половины. Между половинами имеется перемычка, которая проходит под передним отделом кишечника, огибая его в виде дуги. [3]
Изначально тритоцеребрум был ганглием, который иннервировал антенны, но со временем он утратил эту способность. У современных насекомых третичный мозг отдает нервные волокна к верхней губе и некоторым мышцам ротовых органов. [3] Кроме того, тритоцеребрум имеет связи с симпатической нервной системой: от него начинается возвратный нерв. [1]
Дейтоцеребрум
Располагается кпереди от тритоцеребрума, отдает нервы к усикам. Антеннальные нервные волокна – единственные, которые отходят от этого отдела. Они отличаются хорошим развитием и в некоторых случаях начинаются парой корешков: спинным (или моторным) и брюшным (или сенсорным). Иногда отдельно эти корешки не существуют, но в общем нервном волокне все равно есть и те, и другие нервы. Дейтоцеребрум также разделен на правую и левую доли, которые между собой соединены заметной комиссурой. Помимо комиссуры, вторичный мозг имеет нервную связь с протоцеребрумом. [3]
Дейто – и тритоцеребрум устроены относительно просто, структура обоих этих отделов соответствует схеме строения обычного ганглия. Это объясняется тем, что они являются нервными центрами сегментарного значения, иннервируя только те отделы тела, к которым они принадлежат (соответственно, антенны и верхнюю губу). В отличие от них, протоцеребрум отличается более сложным строением, потому что он «отвечает» за работу всего организма. [3]
Протоцеребрум
Самый крупный отдел мозга, который координирует все процессы, протекающие в теле насекомого. Он разделен на несколько зон, имеющих разное строение и разное назначение. Вероятно, разделение на непохожие друг на друга области – это результат так называемой функциональной специализации мозга. [3]
В первичном мозге находится скопление огромного количества вставочных нейронов, отвечающих, напомним, за анализ и обработку информации. Тела клеток в основном располагаются в наружных слоях отдела, а идущие к ним и от них волокна лежат во внутренней части протоцеребрума. Это создает мозгу насекомых некоторое сходство с головным мозгом человека и высших животных, у которых неким аналогом протоцеребрума является большой, или конечный мозг (полушария). [3]
Внутри протоцеребрума насекомых отростки нервных клеток образуют волокнистые массы, также называемые нейропилярными массами (нейропилями). При их помощи мозг разделяется на части. В составе протоцеребрума находятся следующие отделы: центральное тело, протоцеребральные лопасти, стебельчатые тела, протоцеребральный мост, вентральные тела, межцеребральная часть, зрительные доли.Разберем подробнее их строение. [3]
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.
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.
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.
Нервная система насекомых
Нервная система насекомого – это система образований, состоящих из нервной ткани и осуществляющих контроль над всеми функциями его организма.
Содержание:
Понимание строения и принципа работы нервной системы насекомых невозможно без изучения подробного строения нервной ткани.
Нейрон как структурная единица нервной системы
Простейший элемент нервной системы носит название нейрон. Это не что иное, как нервная клетка, покрытая оболочкой и имеющая особый набор органелл. Каждый нейрон состоит из трех частей:
Типичное строение нейрона
1 – тело клетки, 2 – аксон, 3 – дендриты.
Стрелки – направление передачи нервного импульса.
В целом, нейрон имеет звездчатую форму (фото).
Такое строение клетки неразрывно связано с ее функцией. По дендритам нервная клетка получает импульсы от соседних нейронов или чувствительных нервных окончаний, а по аксону отправляет их к другим таким же клеткам или рабочим органам: мышцам, железам (что заставляет их, соответственно, сокращаться или выделять секрет). Нервное возбуждение внутри нейрона передается только в этом направлении и никак иначе. [3]
В зависимости от того, какую функцию выполняет нейрон, нервные клетки разделяются на три вида.
Трехнейронная рефлекторная дуга. Совокупность трех нейронов – чувствительного, вставочного и двигательного – составляет так называемую трехнейронную рефлекторную дугу. Она обеспечивает соответствующее реагирование насекомых на различные внешние стимулы, составляя основу для осуществления различных рефлексов. [3]
Двухнейронная дуга
Это легче пояснить на примере человека, строение нервной ткани у которого то же самое, что и у других живых существ, включая насекомых. Когда мы прикасается к горячему чайнику, мы мгновенно отдергиваем руку, даже не успев понять, что он горячий. Это происходит автоматически, без обдумывания. Аналогичным образом, применимо к «своим» раздражителям, функционируют двухнейронные рефлекторные дуги у насекомых. [3]
Полинейронная
Строение нервной системы насекомых
1 – головной мозг, 2 – подглоточный ганглий,
3 – брюшная нервная цепочка, 4 – нервы
Центральная нервная система
Перейдем от микроструктуры нервной ткани к макростроению нервной системы. Она включает центральный и периферический отделы, а также вегетативную нервную систему. Центральный отдел, как логично предположить, имеет ведущее значение.
Центральная нервная система представлена двойной цепочкой ганглиев – узловых образований, состоящих из нервных клеток. Узлы в каждой цепочке продольно связаны между собой коннективами – волокнами нервных клеток, тела которых располагаются в их составе. Две продольные цепочки имеют и поперечные соединения между собой – комиссуры, тоже состоящие из волокон. Каждая пара ганглиев соответствует одному сегменту тела насекомого. [3][4]
Передние узлы цепочек объединены. Ганглии по меньшей мере трех сегментов слиты в так называемый надглоточный ганглий, который является головным мозгом насекомого. (фото) Соответственно, остальные узлы брюшной нервной цепочки являются аналогом спинного мозга, хотя конкретно данный термин в анатомии нервной системы насекомых не используется. [3]
Расположенные позади головного мозга узлы (также объединенные) носят название подглоточного ганглия. В его составе находятся ганглии трех сегментов челюстей. Коннективы, связывающие его с мозгом, называются окологлоточными коннективами. [3]
Далее располагаются три грудных ганглия, которые иногда соединяются в одну массу. Следом находятся оставшиеся ганглии брюшных сегментов. Так как количество сегментов брюшка у разных насекомых различается, то и число брюшных ганглиев тоже может быть разным. Например, у поденок и нимф их 7 пар. [3]
Иногда ганглии различных отделов тела сливаются между собой и образуют ганглиозные массы, или синганглии. Так, центральная нервная система у высших мух состоит из двух синганглиев – головного мозга и остальных сегментов, а у личинок они вообще собраны в один большой «комок». [3]
Каждая пара ганглиев брюшной нервной цепочки дает чувствительные и двигательные волокна к тканям и иннервирует соответствующий сегмент тела, то есть, управляет его функциями. Например, самая последняя пара контролирует спаривание и процесс откладки яиц, а узлы, расположенные в грудном отделе, управляют работой крыльев и ног. [3]
Самое сложное строение из всех ганглиозных образований имеет головной мозг, который осуществляет контроль не только над органами головы, но и над деятельностью всего организма. [3] [4]