Обонятельное воздействие на насекомых (на примере запаха страха)

Березина Татьяна Николаевна доктор психологических наук профессор, Московский государственный психолого-педагогический университет 123290, Россия, г. Москва, наб. Шелепихинская, 2а, ауд. 508 Berezina Tatiana Nikolaevna Doctor of Psychology Professor of the Department of Scientific Basis of Extreme Psychology at Moscow State University of Psychology and Education. 123290, Russia, Moscow, nab. Shelepikhinskaya, 2a, room 508 tanberez@mail.ru Другие публикации этого автора

Насекомые представляют собой сложный таксон в ряду живых существ. Они обладают ганглиозным строением нервной системы, вместо головного мозга млекопитающих, у них головной ганглий, главное отличие в том, что в ганглии отсутствует такая структура, как кора, а скопление нейронов представляет собой конгломерат. В поведении насекомых преобладают врожденные формы, инстинкты. По теории психики А.Н. Леонтьева, у насекомых перцептивная психика, т.е., они способны воспринимать окружающий мир как совокупность отдельных предметов ^[13].

По мнению К.Э. Фабри, насекомые относится к низшему уровню перцептивной психики ^[15]. В нашем исследовании мы изучали муравьев – как представителей группы социальных насекомых, у которых есть коммуникации и для которых обмен информацией между особями являются часть их естественной жизни.

Муравьи – одно из самых высших семейств в отряде перепончатокрылых (формициды). Специалисты разделяют все семейство муравьев на 10-12 подсемейств, в которых выделяются более 250 родов. К настоящему времени обнаружено около 14-15 тысяч видов муравьев. Главные признаки этого семейства - отсутствие крыльев у рабочих, а также наличие характерного стебелька между грудью и брюшком. У муравьев отсутствуют специальные органы слуха, но это ведет к особому развитию других органов чувств. Главнейший орган чувств у муравьев – антенны или усики. Антенны предназначены для восприятия объектов внешнего мира, отсюда информация будет поступать в нервные центры насекомого. На кончиках антенн расположены многочисленные нервные рецепторы наиболее значимых для муравьев органов чувств – осязания и обоняния. На каждой антенне лесного муравья насчитывается более двухсот обонятельных бугорков и более полутора тысяч осязательных щетинок. Муравьи одновременно получают информацию о форме и запахе воспринимаемого предмета, ученые считают, что ему сложно разделить эти два ощущения, то есть форму и запах, и они сливаются для него в комплексное топохимическое чувство. Специалисты высказывают предположение, что муравьи воспринимает внешний мир в необычных категориях для человека, как квадратный запах или как круглый, или как запах шершавый, может быть как гладкий, мягкий или твердый, предполагается, что муравьи могут распознавать еще и форму запаха! ^[1].

Муравьи передают информацию «от особи к особи посредством запахов . Как пример, передача информации о состоянии матки, вылизывая матку муравьи, обслуживающие ее, воспринимают информацию о ее состоянии, с их язычков влага, насыщенная феромонами, отправляется дальше, от муравья к муравью . У муравьев большое количество всевозможных желез, которые вырабатывают феромоны - вещества, которые «служат химическими средствами общения между «согражданами» одного муравейника ^[11].

Мы проводили исследование обонятельного воздействия на насекомых в Московской области. В Московской области известно 40 видов муравьев, наиболее распространены рыжие лесные муравьи ^[10], именно они и стали объектами нашего эксперимента.

Ранее мы утверждали наличие взаимосвязи между запахами и эмоциями ^[5], суть которой двоякая, с одной стороны, запахи могут вызывать эмоции ^[2], а с другой стороны, особенности функционального состояния человека могут вызывать изменение отходящего от него запаха ^[9].

Эмоция страха относится к базовым в большинстве научных классификаций ^[21]. У эмоции страха есть несколько внешне фиксируемых особенностей. Во-первых, это мимика и жесты. В экспериментах П.Экмана испытуемые могли определить наличие такой эмоции по мимике и жестам других людей, изображенных на фотографии ^[19]. Во- вторых, это изменение физиологических реакций переживающих эмоции людей. Изменение состава пота у человека при сильном испуге доказано экспериментами Д. Чена и Дж. Хейфланда-Джонса. У испытуемых с помощью марли отбирался пот при просмотре тревожного фильма и при просмотре комедии (марли помещались в бутылки). Также была взята контрольная бутыль, в которой находилась чистая марля. В последующем группе других испытуемых было предложено определить, в какой из бутылок находится запах «счастливых людей» и «испуганных людей»; результаты правильных определений достоверно превышают случайный ^[18]. В-третьих, изменение функционального состояния при сильном испуге ведет к появлению специфического запаха. Этологи показали, что испуганное животное выделяет некоторые вещества, которые могут действовать на других животных этого вида: "животные с помощью обоняния могут получать информацию о некоторых физиологических состояниях, которые присущи в данный момент другим членам группы. Например, испуг, волнение, степень насыщения сопровождаются у животных изменениями обычного запаха» ^[12]. Еще одним доказательством является существование «феромонов тревоги» у животных, которые были открыты в экспериментах с выработкой условных рефлексов. Когда крысам, обученным нажимать на щеколду, впускали воздух из клетки, в которой других крыс били электрическим током, то они утрачивали уже выработанный рефлекс ^[24]. Было предложено объяснение этому факту: действие электрического тока приводит выработке у крыс феромонов тревоги, которые вызывают ретроградную амнезию, воздействуя угнетающе на выработанный рефлекс ^[20].

На основании проведенных нами исследований мы предположили, что запахом страха может быть кислый запах (стандартным источником которого выступает уксусная кислота) ^[3]. Кислый запах у большинства людей ассоциируется с эмоцией страха ^[5], кислый запах вызывает испуг у собак ^[2]. Также известно, что у человека происходит усиление кислого запаха пота при шизофрении, заболевании, характеризующимся расстройством эмоциональной сферы, в том числе и возникновением разнообразных страхов ^[23].

Дж. Эймур относил кислый запах к базовым ^[17]; базовые запахи, как и базовые эмоции ^[6], являются кирпичиками, из которых складывается разнообразие нашей психики.

Для нас вопрос о соотношении базовых эмоций с запахами представляется очень важным, поскольку мы полагаем, что таким образом кодируется значимая бессознательная информация и передается от человека к человеку, при этом запахи могут быть подпороговыми и не осознаваться в виде ароматов, но, тем не менее, воздействовать на эмоциональную сферу.

Исследование по изучению влияния кислого запаха (предположительно, запаха страха) на поведение лесных муравьев мы проводили с 2009 года. О результатах первой части исследования можно прочесть здесь ^[7]

Целью исследования являлось выявление реакций муравьев на кислый запах.

В качестве гипотезы мы выдвинули предположение о том, что кислый запах вызывает о муравьев реакцию страха.

Эксперимент ставился по квазиэкспериментальному плану.

Первая часть исследования проводилась в 2009 году (экспериментатор Э.И.Мансуров), в 20012 году мы повторили исследование с другими экспериментаторами.

Описание эксперимента. Контрольный замер. На муравейнике мысленно выделялся участок, примерным размером 2 х 2 см. В центр этого участка капали каплю воды. В течение пяти минут мы оценивали количество муравьев, которые заходили в этот квадрат, качественно описывали их реакцию.

Экспериментальный замер. Спустя 25-30 минут. Экспериментатор капал каплю уксусной кислоты на муравейник в центр того же участка. Регистрировали в течение 5 минут количество муравьев, зашедших в квадрат и их реакции.

Независимая переменная: наличие кислого запаха.

Зависимая переменная - поведение муравьев.

На первом этапе было обследовано 20 муравейников, эксперименты ставились в дневное время суток.

На втором этапе было обследовано 5 муравейников, схема воздействия та же, время проведения эксперимента дневное.

Результаты исследования первого этапа.

Обобщенные результаты исследования представлены в таблице ниже.

Таблица 1. Результаты экспериментального воздействия кислого запаха на поведение муравьев.

Как видно из таблицы, кислый запах оказал на муравьев воздействие, что выразилось в увеличении их количества в окрестностях данного аромата. Мы провели оценку достоверности воздействия с помощью однофакторного дисперсионного анализа ANOVA из пакета стандартных статистических программ Statistica-6. Независимая переменная: наличие кислого запаха – 1балл, его отсутствие 0 баллов. Зависимая переменная - количество муравьев. Эффект оказался достоверным (р = 0, 000).

В процессе исследования в одном случае нами наблюдался эффект муравьиной паники через несколько часов после воздействия запаха.

«Повторный замер (через 3 часа после нанесения капли эссенции). Опыт ставился на муравейнике, большая часть которого находилась под землей, на поверхности проходили лишь некоторые ходы. Собственно привычного купола не было, лишь дырки в земле, и вокруг них словно пепла немножко посыпано. После классического опыта с каплей, я в квадрат нанес еще несколько капель эссенции, и когда вернулся через 3 часа, обратил внимания, что в воздухе ощущался еле заметный запах уксуса. А у муравьев наблюдалась странная картина. Не смотря на вечер, они активно продолжали сновать на пространстве муравейника, бегая от дырке к дырке, и в сторону в траву. Я насчитал несколько десятков муравьев, но главное, они носили с собой яйца, словно утаскивая их куда-то».

Как видно из протокола, в данном случае очевидна картина муравьиной паники, уже известная и описанная многими исследователями.

Результаты исследования второго этапа.

Обобщенные результаты исследования представлены в таблице ниже.

Таблица 1. Результаты экспериментального воздействия кислого запаха на поведение муравьев.

Как видно из таблицы, кислый запах также как и в первом случае оказывает на муравьев воздействие, но в отличие от первого этапа, это выражается в уменьшении их количества в окрестностях данного аромата. Мы также провели оценку достоверности воздействия с помощью однофакторного дисперсионного анализа ANOVA, эффект воздействия достоверен на уровне тенденции (р = 0, 05).

Мы не можем объяснить, почему в одном году во всех муравейниках все муравьи в ответ на кислый запах демонстрировали реакцию приближения, а в другом году – избегания. В любом случае, в ответ на кислый запах на первом и на втором этапе мы наблюдали достоверную реакцию.

Как известно, «запах страха», «вещества страха» впервые были описаны именно у насекомых. В отечественной психологии за «веществами страха» советским физиологом Я. Д. Киршенблатом было закреплено название торибоны; химически торбионы к сожалению не были идентифицированы, но как известно именно у муравьев они были обнаружены и описано их действие. Г.М. Длусский так описывает действие торбионов: обычно какой-либо муравей, будучи чем-либо испуган, выбрасывает в воздух порцию торибона. Привлеченные запахом, другие рабочие устремляются к нему, но вблизи концентрация торибона в воздухе повышается, и эти рабочие сами приходят в агрессивное состояние и выбрасывают новые порции торибона. Таким образом, при опасности муравьи быстро собираются вместе. Поскольку торибоны летучи, при прекращении опасности очаг возбуждения затухает. Длительное воздействие большой дозы торибонов может вызывать переселение семьи из старого гнезда, при этом рабочии муравьи переносят яйца ^[10] . Следует также учесть, что в зависимости от ситуации и концентрации торбионы муравьев могут вызвать и реакцию страха (муравьи покинули гнездо) и реакцию гнева (агрессивное поведение).

Обнаруженная нами реакция муравьев на уксусную кислоту напоминает эффект действия торибонов. Почему-то в первый год нашего исследования, муравьи начинали скапливаться у источника запаха, возбуждались, пытались «наброситься» на источник запаха, подбегали к месту, на которое помещалась капля. Во второй год нашего исследования муравьи демонстрировали типичную реакцию страха, при которой муравьи начинали избегать место, вызывающее у них отрицательные эмоции.

В любом случае, основную гипотезу нашего исследования можно считать подтвержденной. Действительно, капля уксусной эссенции вызывает у муравьев реакцию, примерно такую же, как будто в муравейник ткнули палкой. Это классическая реакция страха (испуга). Правда остается открытым вопрос, подобная реакция на кислый запах свойственна всем высокоорганизованным насекомым, или только муравьям. В соответствии со стереохимической теорией обоняния Дж.Эймура уксусная кислота по структуре летучих молекул аналогична муравьиной кислоте. И та и другая являются классическим источником базового кислого запаха, молекулы и той и другой имеют одинаковую стереоструктуру и у позвоночных воздействуют на одни и те же рецепторы ^[17]. То есть муравьи, разумеется, реагируют на уксусную кислоту эмоцией страха, но вполне возможно, что в данном случае они путают её с муравьиной кислотой - естественным одорантом их племени, и тогда это специфическая реакция только муравьев, а не всех насекомых . К сожалению, мы не решились повторить сей эксперимент на пчелах. Мы решили, что для сравнительного психологического исследования будет достаточно одной модели представителей низшего уровня перцептивной психики – муравьи, и одной высшего – собаки, изученные нами ранее. Даже если кислый запах не является универсальным стимулом для вызывания инстинктивной реакции страха для всего животного мира, то всё-таки он таковой для многих макросматиков.

В данной работе мы бы хотели остановиться на других аспектах изучаемого феномена.

Во-первых, на универсальности кислого запаха в другом смысле, универсальности его как стимула и как реакции. Это очень четко прослеживается на модели именно муравьев, благодаря идентичности запахов уксусной и муравьиной кислоты (с точки зрения стереохимической теории). В природе муравьиная кислота выступает и стимулом, вызывающим реакцию страха у муравьев и одновременно частью этой самой реакции, поскольку выделяется в ситуациях, когда животное пугается. Как описывал данное явление у муравьев Г.М. Длусский: будучи напуганным, муравей выделяет в воздух летучий секрет, частью которого является именно муравьиная кислота (здесь выделение кислоты является частью реакции страха насекомого); другие муравьи под действием этого запаха приходят в аналогичное состояние, соединяющее в себе страх и агрессию (а здесь муравьиная кислота выступает стимулом реакции страха) ^[10]. Мы можем предположить, что уксусная кислота в данном случае может считаться аналогом муравьиной , и что для нее тоже могла бы быть возможной такая универсальность. Точнее, в наших экспериментах уксусная кислота выступает стимулом, вызывающим реакцию страха, а по всей видимости, частью этого страха является выделение другой похожей кислоты – муравьиной; это важно, потому что не исключено, что среди позвоночных уксусная кислота может играть аналогичную двойную роль. Подчеркнем, одно и то же вещество может являться и стимулом и реакций. Если бы муравьи захотели читать мысли, точнее эмоции друг друга, по запаху, то они бы быстро осознали феномен, что пахнущий страхом муравей, синтезирует в своем организме и выделяет те же самые одоранты, что вызвали страх у него. Если аналогичный феномен сохраняется у млекопитающих, то можно предположить, что напуганное животное выделяет кислый запах; а собственно сам кислый запах запускает в организме другой особи химические реакции, которые приведут к появлению у нее такого же кислого запаха.

Это важно, потому что мы можем иметь дело с обонятельным языком, в котором эмоции будут частью промежуточного кодирования. Запах вызывает эмоцию. Эмоция запускает в организме серию химических реакций. Частью этих реакций будет выделение запаха. И стреохимически это тот же самый запах (то есть запах возбуждающий одну и ту группу рецепторов). Иначе говоря, при восприятии некоторых обонятельных стимулов (конкретно источников кислого запаха) живое существо начинает и само пахнуть аналогично. И не потому что «кислые молекулы прикрепились к одежде», а потому что организм сам начинает вырабатывать данные одоранты.

Во- вторых, проанализируем эволюционную динамику данного явления. Выделим условные три ступени эволюционного развития: насекомые (низшая перцептивная психика), млекопитающие (высшая перцептивная психика) и человек (по А.Н.Леонтьеву это стадия интеллекта). Различий между ступенями много: тут и особенности строения нервной системы (у насекомых ганглиозного типа, а позвоночных и человека – полевого), и преобладание различных форм поведения. У насекомых преобладает инстинктивное поведение. Это сложные врожденные формы поведения, запускаемые конкретными внутренними или внешними стимулами. Насекомые практически не способны модифицировать свое поведения под влиянием индивидуального опыта, т.е., на конкретный стимул современный муравей отвечает точно такой же поведенческой реакций, как и его предок тысячелетия назад, и будет отвечать впредь, независимо от того, полезно это или бесполезно для него лично. У млекопитающих (зверей) заметную роль начинает играть другая форма поведения – индивидуальный опыт или научения. С индивидуальным опытом высших животных, наверное, все сталкивались, у домашних животных свой характер, свои привычки, свои способы реализации пищевых потребностей. Инстинкты у них не исчезают, конечно, но начинают играть все меньшую роль, вплоть до того, что у животного под влиянием обучения можно почти полностью подавить инстинкты (собаки отказывающиеся есть мясо, собаки в годы войны бросающиеся под танки с привязанными гранатами).

Полученные у нас данные хорошо соотносятся с эволюцией поведения. Если у муравьев мы наблюдали 100% реакцию страха на кислый запах, то у собак явление выражено значительно слабее. Количество признаков страха под действием кислого запаха увеличивается у 46% собак (причем заметно только у 20%), у 42 % никакого изменения поведения не происходит, а у 12 % количество признаков страха даже уменьшается (впрочем, всегда едва заметно). Тем не менее, только каждая пятая собака пугается под влиянием уксусной кислоты так, что это очевидно наблюдателю. Это небольшой процент, но он достоверен, поскольку заметной противоположной реакции (увеличение реакций страха на аромат розы, по отношению к запаху уксуса), не наблюдалось вообще.

Мы полагаем, что реакция страха на запах уксуса у собак является инстинктивной, также как и у муравьев, но в отличие от муравьев прирученные собаки живут не инстинктами, а научением, поэтому их инстинктивная реакция вытесняется, но не исчезает вообще.

Отрицательный жизненный опыт вполне способен воскресить эту реакцию. Одно из изученных нами животных, незадолго до опыта было отловлено на улице с применением силы, оно убегало, кусалось, его ловили, поймали и отдали в хорошие руки. И вот, в этих хороших руках пес провел несколько месяцев (жил во дворе, в конуре), но когда экспериментатор (хорошо знакомый ему человек, которого он всегда встречал, виляя хвостом) подошел к нему с уксусной бумажкой, реакция была ошеломляющей. Пес заскулил, задрожал и убежал прятаться в конуру. Мы полагаем, что подобный стресс, в котором изобилует страх, как собственный, так и окружающих животных, актуализирует инстинкты, и ведет к восстановлению естественной инстинктивной реакции на кислый запах.

Что же касается человека, а все исследования, кого бы мы ни изучали, всегда направлены, прежде всего, на познание нами самих себя, то у него инстинктивные реакции должны быть вытеснены еще сильнее, и возможно в естественных (безопасных) ситуациях они вообще никак не проявляются, кроме, может, незначительного изменения настроения. Поэтому нельзя ожидать, что человек будет пугаться, понюхав уксус (большинство собак-то не боятся), но, это не означает, что кислый запах все-таки не запустит в его организме цепь реакций, следствием которого может стать как почти неразличимый сдвиг настроения, так и еще менее различимое усиление собственного кислого запаха.

Существование таких неосознаваемых эмоций страха, входящих в состав зрительного восприятия, довольно убедительно показано нидерландскими психологами К. Райсом и Д. Штапелем опытами на людях. Они показали, что человеку необязательно осознавать, что на его настроение или чувства повлияло какое-то событие, тем не менее, событие будет влиять, меняя его эмоциональное состояние. В серии оригинальных экспериментах испытуемым очень быстро (так чтобы они не могли осознать содержание) показывали картинки, вызывающие на подсознательном уровне отвращение, или страх, или нейтральные эмоции, после просмотра картинок, испытуемые оценивали свое эмоциональное состояние по шкале самооценки, а также составляли слова. После просмотра «страшных» картинок у испытуемых усиливалась эмоция страха, после просмотра «отвратительных» картинок у испытуемых усиливалась эмоция отвращения и т.д. Авторы считают, что человек начинает осознавать эмоции, только когда они достигают пика, познавая свои собственные поступки и телесные реакции; и наоборот, когда эмоции менее выражены, человек, практически, не обращает внимание на них и связанные с ними действия и телесные реакции, концентрируясь на сознательных действиях, мыслях и чувствах ^[22].

Подводя итог нашему исследованию, можно сказать, что кислый запах (запах уксусной кислоты) действительно вызывает у высокоорганизованных насекомых (муравьев) поведенческую реакцию испуга, сравнимую с возникающей под действием частичного разрушения муравейника. Муравьи начинают скапливаться в районе действия запаха, причем концентрация их увеличивается в десятки раз, по сравнению с ситуацией, когда на муравейник капалась вода, возрастает количество их движений. Иногда даже можно наблюдать перенос яиц из зараженного уксусом места. Эффект действия кислого запаха на муравьев практически 100 %, в то время как полученный нами ранее подобный феномен у собак наблюдался только в 46 % случаев (а отчетливо только в 20%). Мы объясняем этот факт преобладанием у насекомых инстинктивных форм поведения, в то время как поведение высших млекопитающих складывается под влияние индивидуального опыта. Реакция страха на кислый запах является инстинктивной, и мы полагаем, таковой она является и для муравьев и для собак, только у муравьев она сразу же проявляется на поведенческом уровне, а у позвоночных может вытесняться под воздействием обучения. Если распространить обнаруженную закономерность на человека, то можно предположить, что кислый запах у него также будет вызывать неосознаваемую реакцию страха, однако проявляться она, скорее всего, не будет, поскольку поведение человека и его эмоции обычно складываются под влиянием сознательных действий, мыслей и чувств. В то же время не исключено, что при некоторых условиях (недавнее переживание стресса, сопровождающегося сильным испугом), действие кислого запаха может вызвать реальную реакцию страха.