Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: I Международной научно-практической конференции ««Проба пера» ЕСТЕСТВЕННЫЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 25 октября 2012 г.)

Наука: Биология

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов


ФОРМИРОВАНИЕ УСЛОВНЫХ РЕФЛЕКСОВ У ГРЫЗУНОВ


Искандерова Рината


класс 9 «А» Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Ижевский естественно-гуманитарный лицей «Школа № 30» г. Ижевск


Ардашева Екатерина Александровна


научный руководитель: ст. научный сотрудник ГУК «Зоологический парк Удмуртии.


 


ВВЕДЕНИЕ


На протяжении всего развития человеческого общества одним их доминирующих факторов прогресса являлись отношения человека и живой природы. Чтобы осознать свое место в природе, свою роль на Земле как биологического вида, перспективы своего развития, человек должен познать законы окружающего мира, понять что общего, и в чем различия между различными обитателями Земного шара. Эти знания об окружающем мире помогут выработать стратегию и тактику развития человеческого общества в гармонии с окружающим миром, помогут сохранить человечество как биологический вид.


Индивидуальный опыт животного и человека позволяет им адаптироваться к условиям среды обитания, способствует выживанию и их успешному размножения. Индивидуально — приспособительная деятельность животного и человека весьма разнообразна, и состоит из множества как врожденных, так и приобретенных компонентов разной природы. Самая большая доля этих компонентов приходится на разные формы обучения. Из существующих в настоящее время определений феномена «обучение» предпочтение отдается определению У. Торпа (Thorpe, 1963) [1].


Обучение — это появление адаптивных изменений индивидуального поведения в результате приобретения опыта.


Обучение играет исключительно важную роль в жизни и животного и человека, поэтому проблема проведенного исследования сформулирована следующим образом: как эффективно можно сформировать заданный условный рефлекс животного?


В ходе исследования была сформулирована и проверена гипотеза исследования, заключающаяся в том, что формирования условных рефлексов животного является эффективным если:


·     оно базируется на безусловных рефлексах:


·     определяется многократностью производимых действий;


·     подкрепляется мотивацией (положительными или отрицательными эмоциями);


·     животное имеет молодой возраст.


Целью исследования являлось изучение формирования условных рефлексов животных на примере грызунов, проживающих в живом уголке зоопарка.


Нами были поставлены и решены следующие задачи:


1.  проведен анализ учебной литературы;


2.  рассмотрен процесс формирования условных рефлексов животного, выделены его этапы;


3.  выявлены инвариантные и вариативные условия формирования условных рефлексов животного;


4.  выработаны заданные условные рефлексы у исследуемых животных (грызунов).


Методологической основой исследования являлись концепции рефлексов в зоологии.


Ключевые понятия исследования:


Рефлекс — стереотипная реакция живого организма на определенное воздействие, проходящая с участием нервной системы [2].


Условный рефлекс — выработка реакции на условный раздражитель, появляющийся в сочетании с безусловным [2].


Безусловный рефлекс — наследственно передаваемые (врожденные) реакции организма, присущие всему виду. Выполняют защитную функцию, а также функцию поддержания гомеостаза (приспособления к условиям окружающей среды) [2].


Практическая значимость результатов исследования заключается в использовании созданной модели формирования условных рефлексов и в учебном процессе секции «Этология» в ГУК «Зоологический парк Удмуртии».


Экспериментальной базой исследования являлся ГУК «Зоологический парк Удмуртии».


Анализ литературы [2, 3] показал, что безусловные рефлексы часто называют врожденными, хотя, видимо, точнее называть их наследственно закрепленными. Безусловные рефлексы (мигание, сосание, координация движений) имеют видовой характер. Это означает, что они образуются и видоизменяются в течение всей продолжительности вида.

Условные рефлексы образуются в течение индивидуальной жизни организма. Условный рефлекс образуется тогда, когда действие какого-либо агента совпадает по времени или предшествует действию раздражителя, вызывающего определенный безусловный рефлекс.

Образование условных рефлексов и их объединение с безусловными свидетельствует о единстве организма с окружающим его миром. Это свидетельствует о том, в мире животных безусловные и условные рефлексы, не существуют независимо друг от друга, формируя, таким образом, понятие, которое на следующем уровне иерархии, у человека, носит название подсознание.


ОПЫТНО — ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для проверки гипотезы исследования нами проведена серия экспериментов для выявления факторов, влияющих на процесс формирования условных рефлексов грызунов. Характеристики подопытных грызунов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристики подопытных грызунов



№ п.п.



Вид животного



Кличка



Возраст



Средняя продолжительность жизни вида



1



крыса



Семён



2года



2—3 года



2



крыса



Люба



2 года



2—3 года



3



крыса



Доча



1 год 6 месяцев



2—3 года



4



морская свинка



Уголёк



2 года



4 года



5



морская свинка



Мускат



1 год 3 месяца



4 года



6



морская свинка



Чили



1 год



4 года



7



песчанка



Мася



1 год



3—4 года



8



песчанка



Куся



1 год



3—4 года


 


Целью эксперимента являлось формирование у грызунов заданного направления их движения в Т — образном лабиринте, и выявление факторов влияющих на быстроту формирования условного рефлекса.


На рисунке 1, представлена схема лабиринта, который предлагалось пройти различным животным, при этом нами были применена мотивация (еда) к действию грызунов.


 



Рисунок 1. Схема Т — образного лабиринта


 


Первыми испытуемыми были крысы. Целью эксперимента являлось наблюдение «поворотных тенденций» у крыс, выявленных зоологом Гликом [3]. Ученый установи факт наличия у самки крысы правосторонней ротации в начале движения. Это объясняется «несимметричной» работой правого и левого полушария мозга крысы. Результаты первой серии экспериментов с крысой Любой представлены в таблице 2. Для нейтрализации запахов в лабиринте, которые могут определять направление движения животных, в оба коридора были установлены открытые сосуды с растительным маслом.


Таблица 2.


Результаты первой серии экспериментов с крысой Любой

№ п.п.

Мотивация к действию

Направление движения

Направление движения

к мотиватору

от мотиватора

1.1

без мотиватора

налево

 

 

1.2

наличие семечек в правом коридоре

налево

 

+

1.3

наличие семечек в правом коридоре

направо

+

 

1.3

наличие семечек в правом коридоре

налево

 

+

1.4

наличие семечек в правом коридоре

налево

 

+

1.5

наличие семечек в правом коридоре

направо

+

 

1.6

наличие семечек в правом коридоре

направо

+

 

1.7

наличие семечек в правом коридоре

налево

 

+

1.8

наличие семечек в правом коридоре

направо

+

 

1.9

наличие семечек в правом коридоре

направо

+

 


 


В третьем эксперименте крыса сразу пошла направо. Казалось бы, условный рефлекс сформирован, но в седьмом эксперименте Люба снова пошла налево. Это объясняется тем, что у крыс есть «поворотные тенденции».


Анализ таблицы 3 показал, что условный рефлекс у крысы Любы сформировался к шестому повторению, но он оказался неустойчивым.


Вторая серия аналогичных экспериментов, результаты которых представлены в таблице 3, была проведена с крысой Дочей.


Таблица 3.


Результаты первой серии экспериментов с крысой Дочей



№ п.п.



Мотивация к действию



Направление движения



Направление движения



к мотиватору



от мотиватора



2.1



без мотиватора



налево



 



 



2.2



наличие семечек в правом коридоре



налево



 



+



2.3



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



2.4



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



2.5



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



2.6



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



2.7



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



2.8



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



2.9



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



2.10



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



2.11



без мотиватора



направо



+



 



2.12



без мотиватора



направо



+



 



2.13



без мотиватора



налево



 



+


 


Анализ результатов второго эксперимента показал, что, степень формирования условного рефлекса «направления движения крысы Дочи вправо» в Т- образном лабиринте при отсутствии мотиватора с течением времени уменьшается.


Следовательно, успешность формирования условного рефлекса у крыс определяется временем воздействия мотиватора.


Результаты серии экспериментов по формированию условного рефлекса направления движения крысы Семёна в Т- образном лабиринте приведены в таблице 4.


Таблица 4.


Результаты первой серии экспериментов с крысой Семеном



№ п.п.



Мотивация к действию



Направление движения



Направление движения



к мотиватору



от мотиватора



3.1



без мотиватора



 



 



 



3.2



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



3.3



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



3.4



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



3.5



наличие семечек в правом коридоре



налево



 



+



3.6



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



3.7



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



3.8



наличие семечек в правом коридоре



направо



+



 



3.9



наличие семечек в правом коридоре



налево



 



+


 


Анализ результатов эксперимента позволяет сделать вывод о том, что у Семёна в принципе выработался условный рефлекс, но наблюдается смещённая активность. Животное не может выбрать направление и отвлекается на другие действия: умывание, обнюхивание и т.д. Зоологи отмечают наличие смещенной активности, например, у волков [4]. Это не способствует формированию условных рефлексов животных.


Следующая серия экспериментов по формированию условных рефлексов проведена с другим видом грызунов — морскими свинками. Их результаты представлены в таблицах 5и 6.


Таблица 5.


Результаты второй серии экспериментов с морской свинкой Чили



№ п.п.



Мотивация к действию



Направление движения



Направление движения



к мотиватору



от мотиватора



4.2



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



4.3



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



4.4



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



4.5



наличие капустного листа в левом коридоре



налево



+



 



4.6



нет мотиватора



налево



+



 



4.7



нет мотиватора



направо



 



+



4.8



нет мотиватора



направо



 



+



4.9



нет мотиватора



налево



+



 


 


Во время девятого эксперимента морская свинка Чили оставила в лабиринте запаховые метки.


Анализ результатов таблицы 5, говорит о том, что скорость формирования условного рефлекса именно у данной морской свинки Чили выше, чем у крыс. Чили способная свинка.


Таблица 6.


Результаты второй серии экспериментов с морской свинкой Уголёк



п.п.



Мотивация к действию



Направление движения



Направление движения



к мотиватору



от мотиватора



5.1



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



5.2



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+


 


Морская свинка Уголёк почуял запаховые метки, оставленные морской свинкой Чили и отказался перемещаться в лабиринте. Половое влечение самца морской свинки оказалось сильнее его пищевых инстинктов. Следовательно, различные мотиваторы при формировании условных рефлексов животных мотивируют к действию не в одинаковой степени.


В таблице 7 представлены результаты эксперимента по формированию условных рефлексов морской свинки Мускат.


Таблица 7.


Результаты второй серии экспериментов с морской свинкой Мускат



№ п.п.



Мотивация к действию



Направление движения



Направление движения



к мотиватору



от мотиватора



6.1



наличие капустного листа в левом коридоре



налево



+



 



6.2



наличие капустного листа в левом коридоре



налево



+



 



6.3



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



6.4



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



6.5



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



6.6



наличие капустного листа в левом коридоре



налево



+



 



6.7



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



6.8



наличие капустного листа в левом коридоре



направо



 



+



6.9



наличие капустного листа в левом коридоре



налево



+



 


 


Морская свинка Мускат плохо ориентировался в лабиринте, т. к. это самый крупный самец. Он плохо помещается в лабиринте, сжат со всех сторон, этот дискомфорт значительно замедляет скорость формирования условного рефлекса.


Следующая серия экспериментов была проведена с грызунами-песчанками. Результаты экспериментов представлены в таблицах 8 и 9.


Таблица 8.


Результаты третьей серии экспериментов с песчанкой Мася



№ п.п.



Мотивация к действию



Направление движения



Направление движения



к мотиватору



от мотиватора



7.1



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.2



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.3



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.4



наличие семечек в левом коридоре



налево



+



 



7.5



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.6



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.7



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.8



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.9



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.10



наличие семечек в левом коридоре



налево



+



 



7.11



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.12



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.13



наличие семечек в левом коридоре



налево



+



 



7.14



наличие семечек в левом коридоре



налево



+



 



7.15



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+



7.16



наличие семечек в левом коридоре



направо



 



+


 


Анализируя таблицу 7, можно сделать вывод о том, что песчанка Мася не запоминает положения коридоров лабиринта, и направление движения в лабиринте выбирает случайно.


Таблица 9.


Результаты третьей серии экспериментов с песчанкой Кусей

№ п.п.

Мотивация к действию

Направление движения

Направление движения

к мотиватору

от мотиватора

8.1

наличие семечек в левом коридоре

направо

 

+

8.2

наличие семечек в левом коридоре

направо

 

+

8.3

наличие семечек в левом коридоре

направо

 

+

8.4

наличие семечек в левом коридоре

налево

+

 

8.5

наличие семечек в левом коридоре

направо

 

+

8.6

наличие семечек в левом коридоре

направо

 

+


Песчанка Куся, в отличии от песчанки Маси, проявила более хорошие способности в процессе формирования условного рефлекса.


Сопоставив результаты экспериментов формирования условных рефлексов у различных животных (крыс, морских свинок, песчанок) можно сделать общий вывод: у разных животных рефлексы вырабатываются с разной степенью успешности, это определяется внешними и внутренними факторами. На основе анализа экспериментальных данных нами предложена модель формирования условных рефлексов животных, представленная на рисунке 2.


 



Рисунок 2. Факторы, влияющие на выработку условного рефлекса


 


Нами выделены инвариантные и вариативные факторы, влияющие на успешность формирования условных рефлексов. К инвариантным факторам относятся: безусловные рефлексы, возраст животного, вид животного. К инвариантным факторам мы отнесли — мотивацию, длительность процесса формирования, комфортное состояние животного.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


У некоторых животных существуют поворотные тенденции.


В целом опыт был успешен, но достоверность результатов эксперимента можно увеличить, если:


1.  увеличить объем выборки животных. (Например, В.Л. Глик проверял поворотную тенденцию на 602 крысах, а в нашем эксперименте участвовало 8 лабораторных грызунов);


2.  увеличить размеры лабиринта, усложнить конструкцию лабиринта;


3.  использовать разновозрастных крыс;


4.  удлинить длительность формирования условных рефлексов.


ВЫВОДЫ


1.  Мы доказали существования у животных поворотных тенденций.


2.  Мы определили, что в Т- образном лабиринте поворотные тенденции влияют на выработку условного рефлекса, который не соответствует поворотной тенденции.


3.  Мы доказали, что успешность формирования условных рефлексов у животного определяется многими факторами — и внешними, и внутренними, одним их которых является вид животного. В нашем эксперименте, в целом, более успешными были крысы, но хорошими индивидуальными способностями обладала и морская свинка Чили.


4.  Устойчивость сформированного условного рефлекса «направления движения крысы вправо» в Т- образном лабиринте при отсутствии мотиватора с течением времени уменьшается.


5.  Успешность формирования условного рефлекса у крыс определяется


6.  временем воздействия мотиватора.


7.  Различные мотиваторы при формировании условных рефлексов животных мотивируют к действию не в одинаковой степени.


8.  Дискомфорт, который испытывает животное, значительно замедляет скорость формирования у него условного рефлекса.


ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НИ ОДНО ЖИВОТНОЕ НЕ ПОСТРАДАЛО.


 


Список литературы:


1.Зорина З.А., Полетаева И.И. Индивидуально-приспособительная деятельность животных: ассоциативное обучение, когнитивные процессы — [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http BiblioFond.rudetail.aspx?id=101534  (дата обращения: 8.10 2012 г).


2.Словарь физиологических терминов / отв. ред. Газенко О.Г. — М.: «Наука», 1987. — 448 с.


3.Удалова Г.П., Карась А.Я. Ассиметрия направления движения у беспозвоночных: [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http http://cerebral-asymmetry.narod.ru/Udalova.htm (дата обращения: 7.10.2012 г).


4.Крушинский Л.В. Поведение волка // Волк. — М.; Наука, 1980. — 218 с.

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Комментарии (7)

# Алла 31.10.2012 19:52
Работа посвящена фундаментальным исследованиям. Реализована классическая теория естественнонаучного эксперимента. Молодец! Желаю удачи!
# Алиса 31.10.2012 19:54
Классная статья! Интересная! Люблю биологию. Всем читать.
# Slender Man 31.10.2012 19:58
Я всегда знал, что крысы - самые умные!
# Abu Renat 31.10.2012 20:18
Я не сторонник эволюционной версии происхождения видов,а тем более, человека.Но все выстроено довольно логично и убедительно.Спасибо за интересную информацию.
# Gallyam Elmira 01.11.2012 00:01
Даже не ожидала,что так увлекательно можно написать научную статью!Какие,оказывается,крысы умные...Спасибо за интересную и познавательную статью..Молодец!
# Дима Маслов 01.11.2012 02:11
Большая благодарность автору публикации за серьезное научное исследование.И отдельное спасибо за НЕбоязнь сложных тем,вслед за такими корифеями как академик Павлов и Илья Ильич Мечников.Ждем продолжений опытов и новых смелых экспериментов.
# Vladimir 02.11.2012 00:10
Интересно, я узнал много новых слов :)

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом