Pabėgimo refleksai gyvūnuose: apibrėžimas, mechanizmai ir pavyzdžiai

Pabėgimo refleksai – tai greitos, automatinės organizmo reakcijos į grėsmės ar stiprių dirgiklių signalus, kurios sumažina sužeidimo ar mirties riziką. Jos remiasi specializuotomis nervų grandinėmis, dažnai apeinančiomis arba sutrumpinančiomis trofines kelių jungtis, kad sumažintų reakcijos laiką. Pabėgimo refleksai gali būti grindžiami tiek cheminėmis, tiek elektrinėmis sinapsėmis, jie aktyvuojami įvairių jutimo sistemų (mechanoreceptorių, fotoreceptorių, chemoreceptorių) ir pasireiškia įvairiais elgesio modeliais – nuo uodegos vėduoklės plazdėjimo iki staigaus kūno susilenkimo ar sprandinės refleksų grandinių aktyvacijos.

Mechanizmai trumpai

Pabėgimo refleksų pagrindas – specialios jutiminės ląstelės, greiti laidai (didelio diametro aksonai) ir trumpi refleksų lankai. Kartais naudojamos elektrinės sinapsės (juo greičiau perduodamas signalas), kartais – cheminės sinapsės su labai stipriomis eksitacinėmis jungtimis. Reakcijos greitį didina: dideli aksonai, tiesioginis ryšys tarp jutimo ir motorinių neuronų, ir refleksų grandinės, kuriomis apeinamas sudėtingesnis smegenų apdorojimas. Be to, refleksai gali būti moduliuojami per smegenų sritis (inhibicija arba facilitacija), o taip pat kinta per mokymąsi (habituacija, sensitizacija).

Pavyzdžiai:

• Vėžiai: vėžių uodegos vėduoklės jutiminiai plaukeliai yra sujungti su reflekso lanku. Milžiniški sensoriniai ir motoriniai nervai sujungti elektrinėmis sinapsėmis. Tai kilsteli uodegą, o vėžį nubloškia tolyn nuo dirgiklio. Neuronai apeina pagrindinę nervų sistemą, kuri valdo judėjimą, todėl sutrumpėja reakcijos laikas. Šoninė milžinkapio jungtis su motoriniais milžinkapio greitojo lenkimo neuronais buvo pirmasis žinomas elektrinės sinapsės pavyzdys. Be to, vėžių sistemoje dažnai pastebima greita sinchroninė uodegos lenkimo raumenų kontrakcija, kuri sukuria didelį pagreitį per labai trumpą laiką – efektyvus pabėgimo mechanizmas nuo plėšrūnų.
• Kalmarai: kalmarų milžiniškas aksonas - tai labai didelis (iki 1 mm skersmens; paprastai apie 0,5 mm) aksonas, valdantis dalį kalmarų vandens srovės varomosios sistemos. Pirmą kartą jį 1909 m. aprašė L. W. Williamsas, tačiau šis atradimas buvo pamirštas, kol anglų zoologas J. Z. Youngas 1930 m. įrodė aksono funkciją. Šią sistemą kalmarai naudoja trumpiems, bet labai greitiems judesiams vandenyje atlikti. Greitas aksono impulso perdavimas leidžia per trumpą laiką susitraukti mantiją ir išspaudžiant vandenį atlikti staigų „šuolį“ atgal ar į šoną — tai efektyvus pabėgimo būdas nuo plėšrūnų ar staigių smūgių.
• Dauguma žuvų turi specialią reakcijos sistemą, vadinamą "C-start". Ją atlieka Mauthnerio ląstelės. Tai pora didelių neuronų (po vieną kiekvienai kūno pusei), esančių žuvų ir varliagyvių užpakalinių smegenų 4 rombomeryje. Šios ląstelės taip pat išsiskiria tuo, kad jose neįprastai naudojamos ir cheminės, ir elektrinės sinapsės. C-start metu žuvis staigiai susilenkia į „C“ formą ir per mikrosekundes – milisekundes keičia kryptį bei atstumiama nuo potencialios grėsmės. Mauthnerio neuronai integruoja sensorinę informaciją iš šoninės linijos, regos ir pusiausvyros sistemų ir sukelia vienpusį stiprų kotikos (body) raumenų susitraukimą bei kontralateralinę inhibiciją, kad judesys būtų koordinuotas. Kai kurios rūšys gali naudoti alternatyvius neuroninius kelių, jei Mauthnerio ląstelė laikinai neveikia.
• Žmonės: Mes turime tam tikrus pabėgimo refleksus (ne tik refleksųlankus). Turime galvos pasilenkimo refleksą ir greitą rankos atitraukimą, jei paliečiame skausmingą objektą. Šie refleksai yra pasąmoniniai: sąmoningos smegenys apie juos sužino tik vėliau. Be to, egzistuoja starto refleksas (staigus susitraukimas į garsą ar staigų judesį), akių mirksėjimo refleksas nuo artėjančio objekto ir reflekso modulacija per smegenų žievę (pvz., sąmoningai užlaikant reakciją arba jį slopinant). Žmogaus pabėgimo refleksai paprastai naudoja stuburo arba smegenų kamieno grandines, kurios leidžia itin greitą motorinę reakciją nepriklausomai nuo lėtesnio sąmoningo sprendimo.

Modifikacijos, plastinis elgesys ir ekologinė reikšmė

Pabėgimo refleksai turi didelę išlikimo vertę: jie sumažina plėšrūnų pagavimo tikimybę ir galimų sužalojimų mastą. Tačiau nėra vien universali priemonė – refleksų koordinacija gali būti keičiama priklausomai nuo konteksto: didesnis budrumas, habituacija prie nekenksmingų dirgiklių, sensitizacija po traumų ar hormoninė moduliacija (pvz., streso hormonai keičia jutimo jautrumą). Taip pat refleksinis pabėgimas turi kainą: staigus atitraukimas gali prarasti protingesnės orientacijos galimybes ar energetiškai brangiai kainuoti, todėl evoliucija dažnai randa kompromisus tarp greičio ir informacijos apdorojimo.

Be aprašytų pavyzdžių, panašūs greito pabėgimo refleksai randami ir kituose gyvūnų grupėse: vabzdžių milžiniški interneuronai (pvz., šokolio ir tarakonų sistemos), varliagyvių greiti šuoliai ir paukščių staigus pakilimas nuo žemės – kiekviena linija evoliuciškai pritaikė specifinius nervinius sprendimus, kad sumažintų reakcijos laiką ir pagerintų išlikimo galimybes.

Santrauka

Pabėgimo refleksai yra paplitęs ir įvairus biologinis reiškinys. Jie remiasi specializuotomis jutiminėmis struktūromis, didelio laidumo nerviniais takais ir trumpais refleksiniais lankais, kartais naudojančiais elektrines sinapses. Nors jie yra automatiniai ir labai greiti, jų veikimą gali keisti nervų sistemos modulacija, patirtis ir ekologinis kontekstas. Dėl šių savybių pabėgimo refleksai išlieka vienu iš svarbiausių elgsenos komponentų gyvūnų išlikimui.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra pabėgimo refleksai?

K: Koks yra vėžių pabėgimo reflekso pavyzdys?

Klausimas: Kaip kalmarai naudoja pabėgimo refleksą?

K.: Kas yra C-starteris?

Klausimas: Ar žmonės turi pabėgimo refleksų?

K: Kodėl gyvūnams reikalingi pabėgimo refleksai?

Paieška pagal raidę