Грегори Гбур - Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Поскольку можно предположить, что кошачий рефлекс переворачивания в правильное положение — это тоже рефлекс противодействия гравитации, хотя и совершенно иной природы, Мюллер и Вид решили исследовать данный рефлекс не только для того, чтобы проверить гипотезу Шеррингтона, но и для того, чтобы разобраться в неврологическом механизме кошачьего рефлекса. В ходе их экспериментов не проводилась высокоскоростная съемка; их не интересовали конкретные движения, которые делает кошка в процессе переворачивания, они стремились выделить способ, посредством которого нервная система инициирует эти движения.

Ученые обнаружили — и в этом, возможно, нет ничего удивительного, — что децеребрированная кошка совершенно не проявляет рефлекса переворачивания; это позволяет предположить, что для переворачивания в воздухе в правильное положение необходима не только высшая функция мозга, но даже сознание. Следовательно, это сложная рефлекторная дуга, а сам рефлекс больше напоминает болевой рефлекс отдергивания, чем коленный рефлекс.

Еще важнее, что Мюллер и Вид попытались разобраться в том, при помощи каких чувств кошка определяет, в какую сторону необходимо повернуться, чтобы приземлиться в правильном положении, на лапы. Ключевым объектом их исследования — как и множества последующих — была вестибулярная система , позволяющая живым существам ощущать ускорение. Хотя функциональные части вестибулярного аппарата располагаются в основном во внутреннем ухе, его, в принципе, можно рассматривать как шестое чувство наряду с традиционными пятью — зрением, слухом, тактильным осязанием, вкусом и обонянием. Вестибулярный аппарат можно подразделить на два отдельных компонента: полукружные каналы , регистрирующие ускорение в виде вращения, и отолиты , регистрирующие прямолинейное ускорение.

Каждое ухо содержит в себе три заполненных жидкостью полукружных канала, расположенных в перпендикулярных плоскостях. Эти три канала позволяют нам ощутить вращательное движение в трех перпендикулярных направлениях, а именно, если воспользоваться авиационными терминами, по тангажу (падение вперед), рысканью (вращение вокруг оси позвоночника) и крену (падение вбок). Вращение головы заставляет жидкость в каналах двигаться (течь), возбуждая крохотные волоски, которые посылают сигналы в мозг, указывая на движение. С полукружными каналами соседствуют отолиты, которые также различают линейное ускорение через движение волосков. Отолиты, в свою очередь, можно подразделить на утрикулюс (овальный мешочек), ориентированный горизонтально и распознающий боковое ускорение и ускорение вперед-назад, и саккулюс (круглый мешочек), ориентированный вертикально и распознающий ускорение вверх-вниз.

Мюллер и Вид стремились определить относительные роли вестибулярного аппарата и зрительной системы в рефлекторном переворачивании кошек. Посредством экспериментов они выяснили, что кошка с завязанными глазами способна перевернуться и приземлиться в правильном положении; может это сделать и кошка с поврежденным вестибулярным аппаратом, но действующим зрением. Кошка с завязанными глазами и поврежденной вестибулярной системой не будет даже пытаться перевернуться в воздухе. Эти наблюдения указывали, что рефлекс переворачивания при определении правильной ориентации для приземления опирается либо на зрение, либо на чувство равновесия.

Задним числом можно сказать: поразительно, что кошка с завязанными глазами способна правильно перевернуться в воздухе. Как мы уже отмечали, согласно счастливейшей мысли Эйнштейна, падающая кошка не чувствует ускорения — ее вестибулярный аппарат неактивен, и зрение тоже не может ей подсказать, с какой стороны низ. Как же получается, что кошка приземляется на лапы в правильном положении? Физиологи начала XX в. не думали об общей теории относительности Эйнштейна, и ответ на этот вопрос пришел к ученым много позже.

Хотя Мюллер и Вид сделали несколько важных наблюдений по поводу неврологической базы кошачьего рефлекса, они нимало не продвинулись к подтверждению гипотезы Шеррингтона об антигравитации. Их заключение было таким: «Зафиксированные здесь результаты, разумеется, не предлагают никаких доказательств ни за, ни против гипотезы о том, что мышечные реакции при децеребральной ригидности являются результатом попытки организма противостоять тяготению».