Биоритмы существенно влияют на способность к формированию условных рефлексов у насекомых, по крайней мере у тараканов. Более того, американские биологи установили, тараканы — типичные «совы»: они могут легко обучаться новым навыкам по вечерам, однако с утра научить их чему-нибудь не представляется возможным.
(от лат. circa - около и dies - день), околосуточные, или циркадианные, ритмы - циклические колебания интенсивности различных биологических процессов с периодом примерно от 20 до 28 часов.
Часто к циркадным ритмам, относят и суточные ритмы, наблюдающиеся у организмов в естественных условиях. В изолированном же помещении, где поддерживаются постоянные освещение или темнота, температура и т.д., у растений, животных и человека период ритма, как правило, отклоняется от суточного. Если условия не изменяются, период циркадных ритмов стабилен. Чаще всего у животных, активных преимущественно в конце дня, вечером и ночью, период циркадных ритмов наиболее короток в темноте и тем продолжительнее, чем выше уровень постоянной освещённости. У животных, более активных в начале и середине дня, наблюдается обратное соотношение.
Наиболее признана теория, согласно: которой циркадные ритмы (независимо от периода)рассматривают как собственную спонтанную (эндогенную) и генетически закрепленную цикличность биологических процессов в организме; этот ритм превращается в суточный под влиянием цикличности внешних условий. Согласно другой теории, циркадные ритмы возникают как артефакт из наследуемых суточных под влиянием принудительных постоянных условий, неестественных для организма. Например, если постоянные условия благоприятны для жизнедеятельности, животное становится активным раньше обычного времени; если же условия неблагоприятны, время активности ежедневно запаздывает; соответственно период исходного 24-часового ритма ежесуточно укорачивается или удлиняется.
Циркадные ритмы могут влиять как на поведение целого организма (например, откладка яиц насекомыми, изменение положения листьев у растений), так и на отдельные физиологические процессы. В постоянных условиях периоды циркадные ритмы этих функций часто различны (например, при постоянной освещённости у человека изменяются периоды ритма температуры тела, сна и бодрствования). Такое их рассогласование во времени приводит к патологическому состоянию организма, что имеет большое значение для медицины, в частности в связи с космическими полётами человека и животных.
По-видимому, аналогичным образом годичные эндогенные ритмы в постоянных условиях теряют стабильность своего периода и превращаются в окологодичные (цирканные) ритмы.
Занятия с насекомыми, после которых тараканы должны были демонстрировать этот приобретённый рефлекс, проводились в разное время суток. Через день прошедшим обучение шестиногим «студентам» устраивали «экзамены»: таракан должен был самостоятельно выбрать по запаху ёмкость со сладкой водой.
Результаты показали: учить тараканов с утра — пустая трата времени.
«Те тараканы, которые успешно завершали обучение утром, на следующий день демонстрировали полное отсутствие необходимых навыков. Они забывали абсолютно все и вели себя так, как будто 24 часа назад их не тренировали вовсе, — отметил руководитель исследования Терри Пейдж из Университета Вандербильта. — Те, кто учился в вечернюю смену, показывали результаты получше».
По словам Пейджа, учёные пока не могут сказать, почему степень обучаемости у тараканов столь зависит от времени суток. Однако последние результаты уже сейчас помогут выявить взаимосвязь между процессами обучения, формирования памяти и биологическими ритмами.
В перспективе, как надеются биологи, им удастся влиять на специфику этих процессов.
Стоит отметить, что это первое исследование, доказавшее, что на способность к обучению, развитую у насекомых, влияют внутренние часы особей. До этого подобные исследования проводились с участием грызунов. В результате этих экспериментов учёные неизменно приходили к выводу, что формирование условных рефлексов зависит от функционирования «внутренних часов», которые в рамках почти суточного цикла биологических процессов приводят организм в состояние «боевой готовности» и контролируют уровень вырабатываемых гормонов.
Так, исследование, проведённое специалистами Школы медицины в Морхаузе в ноябре 2006 года, продемонстрировало: мыши, которые на себе испытывают эффект jet lag (нарушение суточного ритма организма, а также расстройство биоритмов в связи, например, с перелётом через несколько часовых поясов), чаще всего не выживают. Это означает, что циркадные ритмы могут влиять не только на способность к обучению или корректному восприятию поступающих чувственных импульсов, но и на качество работы организма в целом.
Ознакомиться с результатами исследования обучения тараканов можно в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences
