10.3. РЕГУЛЯЦИЯ ПИЩЕВОГО И ПИТЬЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ

Как мы уже видели, роль внутренних раздражителей в усилении пищевой и питьевой активности у млекопитающих пока неизвестна, но ясно, что они действуют как "завершающие" раздражители. Обычно животное перестает есть задолго до того, как концентрация питательных веществ в крови достигнет максимума. Фактически прекращение пищевого поведения происходит в результате стимуляции во время приема пищи или вскоре после этого. Эти тормозные влияния, возникающие при поглощении пищи, имеют разное происхождение и различное течение, во времени [2188].

Непосредственные эффекты наблюдались в экспериментах с перерезкой пищевода и выведением на поверхность тела обоих перерезанных концов. Когда оперированное животное ест, пища выпадает из глотки наружу и не может непосредственно воздействовать на желудок ("мнимое кормление"). Однако пища может вводиться в желудок непосредственно. Таким образом удается отделить влияние стимуляции в области полости рта и глотки от влияния изменений содержимого желудка. С помощью этого метода Джеймс [1246] обнаружил, что при мнимом кормлении собака съедает больше пищи, чем это необходимо для утоления голода, хотя это количество все же зависит от потребности в пище. Аналогично Лорбер и др. [1561] нашли, что мнимое кормление приводит почти к немедленному прекращению "голодных" сокращений желудка у собак. Беркун и др. [233] показали, что когда молоко вводят в "полость рта, то это эффективнее снижает чувство голода у крыс (измеряемое либо по завершающим актам, либо по инструментальным реакциям), чем введение молока непосредственно в желудок (см. также [1377]). Таким образом, оральные факторы, несомненно, играют роль в завершении пищевого поведения.

Это влияние раздражения полости рта, вероятно, опосредовано через вкусовые рецепторы. Сахарин, не имеющий питательной ценности, но сладкий на вкус, снижает чувство голода у крыс, если его вводят в полость рта, и не дает никакого эффекта при введении непосредственно в желудок [1741]. Важное значение могут иметь и проприоцептивные раздражения, возникающие при жевании и глотании.

Некоторые раздражения полости рта, связалные с пищей, участвуют также в контролировании особенностей состояния голода [1467, 2661]. Нахман и Валентино [1835] поставили следующий опыт. Одной группе адреналэктомированных крыс, содержавшихся на бессолевой диете, давали выпить 10 мл 0,4 M раствора хлористого натрия, а другой группе вводили такое же количество раствора непосредственно в желудок. Два часа спустя животные, которым раствор вводили в желудок, пили гораздо больше, чем те, которые выпили раствор и чувствовали вкус соли, хотя в обоих случаях концентрация соли в плазме была на нормальном уровне. Вероятно, и в регуляции нормального пищевого поведения раздражение полости рта играет такую же роль. Если животное может выбирать разные виды пищи, то обычно оно не останавливается на каком-то одном. Выбор пищи животным зависит от его опыта. Эти данные получены на птицах [2468] и макаках-резусах [2534], причем макаки-резусы с приобретением опыта быстрее осваиваются с новой пищей и насыщаются ею медленнее.

Хотя раздражения из полости рта и глотки участвуют в регуляции пищевого поведения, их роль не главная (по крайней мере у крыс). Эшнтейн и Теательбаум [656] кормили крыс через постоянный желудочный зонд, избегая тем самым раздражения рецепторов полостей рта, носа и глотки (puc. 95). Крысы могли сами регулировать подачу пищи, нажимая на рычаг; при этом в желудок попадало небольшое количество жидкой пищи. Таким образом, крысы могли регулировать количество потребляемой пищи, вводя ее непосредственно в желудок (puc. 96). В течение 17-44 дней животные поддерживали нормальное равновесие между потреблением пищи и весом тела, соответствующим образом реагируя на разбавление жидкой пищи и на изменения в объеме отдельных ее порций. В этом опыте успешно удалось исключить участие рецепторов пищевода. Об этом свидетельствует тот факт, что добавление в пищу хинина не влияло на ее потребление. Следовательно, для регуляции приема пищи достаточно действия факторов, появляющихся уже после ее проглатывания.

Имеются убедительные данные, что определенную роль в этой регуляции играет обратная связь с желудком. Янович и Гроссман [1257] нашли, что при мнимом кормлении животные съедают значительно больше, чем это нужно, чтобы компенсировать потребность в пище. Следовательно, хотя одно только раздражение полости рта и может вызвать прекращение пищевого поведения, оно оказывается гораздо более эффективным в сочетании с раздражением желудка. Беркун и др. [233] обнаружили, что молоко, введенное прямо в желудок, действует более эффективно, чем солевой раствор (см., например, [1377, 2238, 2239, 2282]). Однако, чтобы полностью подавить пищевое поведение, желудок должен быть перегружен, т. е. вводимое количество пищи должно быть больше, чем потребность в ней. Механизм участия желудка неясен; возможно, здесь играют роль химические раздражители, а также механические факторы, обусловленные растяжением желудка [1741]. Итак, наполнение желудка подавляет пищевое поведение [2239, 2240]; однако степень подавления при этом зависит от питательной ценности [7], причем наполнение оказывается эффективным лишь в том случае, если приближается к вместимости желудка. Миллер [1741] обнаружил, что баллон, надуваемый в желудке, служит отрицательным подкреплением для пищевого поведения; он предположил, что этот раздражитель вызывает-тошноту, а не чувство насыщения. Еще один фактор - осмотические изменения, к которым приводит наполнение желудка. Было показано [1776], что количество пищи, съедаемой при мнимом кормлении, обратно пропорционально осмотическому давлению раствора, одновременно вводимого в желудок.

Взаимодействие между раздражениями из ротовой полости и раздражениями, появляющимися после завершения акта глотания, ^весьма сложно. Оказалось [1776], что у крыс с фистулой пищевода и канюлей в желудке влияние раздражения полости рта зависит от того, какие вещества вводятся в желудок. Например, количество поглощаемого раствора глюкозы увеличивается при увеличении ее концентрации, если в желудок вводится вода, но уменьшается, если в желудок вводится гипертонический солевой раствор. Каким образом происходит взаимодействие между раздражителями, непосредственно связанными с пищей, количеством поглощенной пищи и потребностью в ней, исследовали также Коллиер и Уиллис [459].

Хотя сигналы от рецепторов ротовой полости, глотки и желудка, безусловно, играют значительную роль в регуляции поглощения пищи, они мало влияют на общее потребление пищи. Объем пищи, съедаемой за один раз, ограничивается желудком, но общий объем поглощаемой пищи регулируется влияниями, развивающимися уже после поступления пищи в желудок.

Определенное значение могут иметь изменения в составе крови, возникающие по мере всасывания пищи. Например, было высказано предположение, что глюкорецепторы чувствительны к скорости утилизации сахара и регулируют общий объем потребления пищи. Данные по этому вопросу, однако, противоречивы. Янович и др. [1258] показали, что парентеральное введение глюкозы не приводит к подавлению чувства голода. Зигель и Дорман [2215] не обнаружили каких-либо различий в скорости еды при парентеральном введении крови, взятой от голодных и от сытых животных. Смит и Даффи [2238, 2239] не смогли получить доказательств прямого влияния такого фактора, как уровень сахара в крови, в возникновении ощущения голода, а Эпштейн [654] не обнаружил никаких изменений в приеме пищи после введения глюкозы в гипоталамус. В то же время Бэш [161, 162] показал, что введение крови сытого животного подавляет "голодные" сокращения желудка, а Дэвис и др. [518] пришли к выводу, что голодные крысы меньше едят после того, как им вводят кровь сытых крыс.

Согласно данным Мак-Клири [1582], и природа и количество веществ, заполняющих желудок непосредственно перед новым приемом пищи, влияют на скорость еды, что, по мнению автора, свидетельствует о роли изменения состава крови в регуляции этого акта. Коппок и Чемберс [465] вводили питательные вещества непосредственно в кровоток. Оказалось, что если крысе внутривенно вводить глюкозу всякий раз, когда ее голова оказывается в каком-то определенном положении, то эта крыса будет дольше удерживать голову в этом положении, чем в том случае, когда ей вводят просто физиологический раствор. Однако в экспериментах с собаками и кроликами столь четко выраженного эффекта не отмечалось; кролики проводили больше времени в том месте клетки, где производились инъекции, но это может быть следствием вторичного подкрепления [424]. Таким образом, можно сделать вывод, что хотя данные исследований противоречивы, они дают некоторое основание считать, что концентрация питательных веществ в крови играет определенную роль в регуляции пищевого поведения, по крайней мере у некоторых животных.

Центральные рецепторы, участвующие в этих реакциях, по-видимому, расположены в гипоталамусе, на активность которого могут непосредственно влиять изменения концентрации глюкозы и осмотического давления [35, 337, 489, 2454]. Глюкорецепторы, вероятно, имеются также в печени [2084].

Высказывалась мысль, что на пищевое поведение обычно может оказывать подавляющее действие тепло, выделяемое при усвоении питательных веществ и в процессе подготовки их к окислению в тканЯх. После еды происходит повышение внутренней температуры тела и еще больше повышается температура кожи, что сопровождается уменьшением аппетита. Кроме того, эффективность различных питательных веществ в возникновении чувства насыщения связана с выделением тепла в процессе подготовки к окислению. Вполне возможно, что обнаруженное в экспериментах [7, 336, 458, 913] влияние изменений в концентрации глюкозы на пищевое поведение связано именно с изменениями в теплопродукции. В более поздней работе Коллиер и др. [458] показали, что крысы, содержавшиеся на диете с одинаковым количеством азота, но с разным количеством углеводов, регулируют прием пищи в зависимости от соотношения калорийности и веса тела. Эти авторы считают, что управляющим фактором является тенденция к восстановлению веса тела до генетически определяемого уровня. Согласно сходному предположению Кеннеди [1324], долговременная регуляция пищевого поведения зависит от жировых запасов организма. Разумеется, все эти предположения о механизмах регуляции потребления пищи не Исключают друг друга. Более того, проблема долговременной регуляции потребления пищи возвращает нас к проблеме факторов, непосредственно вызывающих пищевое поведение (см. разд. 10.2). Исходя из приведенных данных наиболее разумно предположить, что длительно действующие факторы (например, потеря веса, состояние жировых запасов и изменения состава крови) вызывают поглощение пищи, если только пищевое поведение не подавлено (разумеется, временно) действием быстродействующих факторов, вызывающих завершение реакции. В этой связи особенно интересны данные Дэвиса и др. [518] об уменьшении потребления пищи голодными крысами после введения им крови сытых крыс, однако никаких доказательств существования гуморальных факторов, увеличивающих прием пищи, эти авторы не получили [517].

Проблема регуляции питьевого поведения также очень сложна. Раздражение полости рта оказывает некоторое тормозящее влияние, поскольку было показано, что мнимое питье (поглощение воды, когда пищевод перерезан и оба его конца выведены на поверхность шеи) приводит через некоторое время к прекращению питьевого поведения. Собаки не прекращают пить до тех пор, пока не выпьют значительно, больше воды, чем нужно для компенсации водного дефицита, и наступающее насыщение быстро проходит. У крыс роль раздражения полости рта в регуляции питьевого поведения было выявлено другим путем. Крысы, испытывающие жажду, "лижут" струю воздуха, и это "питье воздуха" приводит к сильной потере веса из-за испарения слюны. Тем не менее если сразу же после "питья воздуха" крысам дать доступ к воде, то они будут пить значительно меньше. Поток воздуха охлаждает полость рта так же, как и вода, и, возможно, описанная реакция обусловлена тем, что крысы не способны делать различие между непосредственными ощущениями от питья воды и "питья воздуха". "Питье воздуха" служит подкреплением только для тех крыс, которые испытывают жажду [1007]. Однако между "питьем воздуха" и питьем воды имеется существенная разница: "питье воздуха" имитирует только немедленный эффект питья воды, долговременные же последствия при этом не возникают [2421].

Растяжение желудка, производимое баллоном или жидкостью, и изменения состава крови также влияют на питьевое поведение, однако относительная значимость этих факторов различна у разных млекопитающих [225, 1770, 1806, 1872, 2418, 2419]. Кларку и др. [440] удалось обучить обезьян, испытывающих жажду, нажимать на рычаг, чтобы получить внутривенную инъекцию физиологического раствора; у напоенных водой животных эта реакция не возникает. Внутривенное введение воды сильнее понижает питьевые реакции у крыс, чем введение физиологического раствора [1868]. Вероятно, здесь действуют специализированные осморецепторы [2454], хотя, по некоторым данным [8, 466, 467], на питьевое поведение могут оказывать влияние осмотическое давление жидкости в организме, концентрация хлоридов в крови и общий объем клеток тела. Кроме того, питьевое поведение животных изменяется при введении в мозг даже очень малых количеств солевых растворов. Это говорит о том, что соли могут каким-то образом непосредственно воздействовать на центральную нервную систему (см. разд. 12.1).

Как мы уже упоминали, между питьевым и пищевым поведением имеются сложные взаимодействия и питье в значительной мере зависит от предварительного опыта в данной ситуации (см. обзор 1292]; [871]).

Ясно, что в этих случаях прекращение еды или питья определяется результатами различных актов поведения. Способ, посредством которого эти последствия поведения взаимодействуют с положительным фактором, определяющим, будет животное есть или нет, продемонстрирован в экспериментах с электрическим раздражением мозга. Миллер [1743] нашел, что хотя у досыта накормленных крыс можно по-прежнему вызывать пищевые реакции с помощью электрического раздражения мозга, однако по мере поглощения пищи необходимо все более сильное раздражение, чтобы вызвать это поведение (см. гл. 12).

Различные тормозящие эффекты не просто дополняют друг друга, но различаются по своей природе, о чем свидетельствует различие в их временных соотношениях. Таубин [2418] нашел, что ощущение утоления жажды, наступающее после мнимого питья, кратковременно и животные очень скоро вновь начинают пить. Стеллар и Хилл [2281] получили данные, подтверждающие высказанное выше положение. Когда испытывающим жажду крысам дают воду, они в течение нескольких минут жадно пьют с постоянной скоростью, а после этого начинают пить понемногу с перерывами. Если период лишения воды длился от 48 до 1,68 ч, то начальный период непрерывного питья у всех крыс будет практически одинаковым (около 8 мин), хотя в последующем животные, которые дольше испытывали жажду, пьют чаще. Таким образом, создается впечатление, что начальный период быстрого питья прекращается под влиянием всей совокупности завершающих раздражителей, которые в основном представляют собой непосредственные следствия питья и не соответствуют удовлетворению потребностей организма в воде. Эти раздражители вызывают, однако, лишь кратковременный тормозящий эффект, так что если потребность-в воде еще осталась, то питьевые реакции вскоре возобновляются. Существенно, что различные измеряемые показатели готовности начать кормиться или пить при удлинении периодов депри-вации лучше коррелируют друг с другом, чем с показателями самого процесса поглощения пищи или воды (см., например, puc. 86), причем последние зависят также от раздражителей, появляющихся после проглатывания, тогда как первые от них не зависят [292].

Рассматривая регуляцию пищевого и питьевого поведения, мы ограничились млекопитающими, однако сейчас появляются аналогичные данные также относительно других групп. Например, было показано [2081], что у трехиглой колюшки пищевым поведением управляют по крайней мере два фактора - один местный (гэстральный) и другой - общий. Наличие обратной связи от желудка у птиц сомнительно, поскольку у голубей, обученных клевать ключ, эта реакция угасала, если пищевое подкрепление поступало через фистулу прямо в желудок [63]. Правда, в этом случае возможны и другие объяснения.

У мух Phormia regina пищевое поведение также регулируется сигналами обратной связи, возникающими в результате всасывания пищи, хотя в данном случае действуют совершенно иные механизмы. У этих мух пищевое поведение обусловлено сигнализацией от тарзальных хеморецепторов, которая приводит к вытягиванию хоботка, и сигналами от лабеллярных хеморецепторов, вызывающими растяжение глотки и сосание. Первоначально поглощение пищи продолжается до тех пор, пока поддерживается сигнализация. После адаптации рецепторов пищевое поведение временно прекращается до тех пор, пока не произойдет восстановление. Поскольку критический уровень адаптации достигается быстрее при низкой концентрации сахара в растворе, мухи меньше пьют разведенные растворы, чем концентрированные.

Однако прекращение приема пищи на длительный срок не может быть обусловлено сенсорной адаптацией. Адаптация рецепторов исчезает через несколько минут, а величина порогового раздражения, необходимого для инициации реакции, повышается по мере поглощения пищи и остается высокой в течение нескольких часов после приема пищи. Такое повышение порога, зависящее от вида пищи, регулируется раздражениями, возникающими в результате поглощения пищи. Эти раздражения обусловлены прежде всего импульсацией от рецепторов растяжения передней кишки. Скорость прохождения пищи в переднюю кишку из зоба управляется сигналами отрицательной обратной связи об осмотическом давлении крови, так что увеличение осмотического давления выше определенного уровня замедляет прохождение пищи. Импульсация от рецептора растяжения в стенке передней кишки поступает по нерву в мозг, где тормозит входную импульсацию от периферических хеморецепторов (перерезка этого нерва приводит к гиперфагии). Действие этого механизма усиливается за счет импульсации от рецепторов растяжения в стенке тела, которая передается по брюшной нервной цепочке и контролирует растяжение, вызываемое наполнением зоба..Кроме того, пищевое поведение находится под тормозным влиянием локомоторного центра в торакальном ганглии. Долговременная регуляция поглощения сахара, по-видимому, контролируется силой раздражения (а не питательной ценностью пищи) и осмотическим давлением раствора сахара [567-571, 779, 780].

Еще более простой механизм действует у кровососущих клопов Rhodnius. Эти насекомые втягивают кровь с помощью брюшного насоса. Насос действует до тех пор, пока давление, в желудке не достигнет некоторого критического уровня, при котором не возникает "холостого хода". Таким образом, объем поглощенной пищи отчасти зависит от растяжимости тела [227].

Мы рассмотрели роль "завершающих" раздражителей в прекращении действий животного. В заключение следует сказать, что в некоторых описанных случаях раздражители играют двойную роль, оказывая как усиливающее, так и ослабляющее влияние на рассматриваемую, ре акцию. Например, введение раствора сахарина в ротовую полость (но не в желудок) крысам уменьшает последующее потребление раствора сахарозы [1741]. Таким образом, вкус сахарина действует как "завершающий" раздражитель. Тем не менее крысы пьют больше раствора сахарина, чем воды; следовательно, вкус сахарина усиливает пищевые реакции. Аналогичным образом крысы будут прилагать больше усилий, чтобы получить более концентрированный, чем более разбавленный раствор глюкозы [887, 1582]. Вообще хорошо известно, что вкус пищи и возбуждает аппетит, и способствует завершению еды. Противоречия в результатах опытов мы рассмотрим в гл. 13.