Гомеостаз и потребности (ВВП)

Наша жизнь зависит от сохранения постоянства определенных вещей. Если бы температура вашего мозга изменилась более чем на несколько градусов, вы бы быстро потеряли сознание. Если бы количество воды в вашем организме увеличилось или уменьшилось более чем на несколько процентов, ваш мозг и тело не смогли бы работать и вы могли бы умереть! Люди и животные ходят по тонкой проволоке баланса между физиологическими крайностями. Подобно хрупкому и точно настроенному механизму, мы не можем работать, если наша внутренняя среда не сбалансирована. Но в отличие от большинства машин в нас заложена возможность самостоятельно этот баланс поддерживать. Даже когда меняется внешний мир, наше внутреннее состояние остается относительно стабильным.

Значительная доля органической мотивации направлена на поддержание внутреннего баланса. Чтобы удержать свой внутренний мир в узких рамках физиологического выживания, нам приходится активно контролировать процессы поддержания гомеостаза. Гомеостаз означает неизменность чего-либо («гомео» значит «равный», а «стазис» — «статичный» или «постоянный»). Процесс управления гомеостазом — это активно действующая система поддержания постоянного состояния.

Процесс управления гомеостазом может быть психологическим, физиологическим и механическим. Тот процесс гомеостатического управления, с которым вы, возможно, лучше всего знакомы, не является психологическим — это простой бытовой прибор термостат, включающий газовую горелку или кондиционер. Термостат предназначен для поддержания температурного гомеостаза. Когда вы устанавливаете его на определенную температуру, она становится заданной величиной, или точкой настройки, которую эта система гомеостаза и пытается поддерживать. Если температура в комнате зимой падает ниже установленной величины, термостат включается: расхождение заданной и наличной температуры заставляет его включать горелку. Если летом температура в комнате начинает превышать установленную на термостате температуру для охлаждения, термостат включает кондиционер. Термостат в сочетании с горелкой и кондиционером используется для поддержания в комнате стабильной температуры даже в разное время года. Внутри насесть множество физиологических процессов, действующих гомеостатически подобно термостату. Эти процессы активируют различные мотивы, способствующие поддержанию гомеостаза.

Температура и гомеостаз

Если температура вашего мозга понизится на 10 °С, вы потеряете сознание. Что еще хуже, если ваша температура повысится более чем на 10 °С выше нормальной, вы умрете. Вы можете находиться при очень жаркой или очень холодной погоде, но ваш мозг остается в основном защищенным в узком диапазоне температур в несколько градусов по шкале Цельсия. Причиной этого постоянства являются системы управления гомеостазом.

Физиологические реакции, такие как потение или дрожь, — это часть механизма поддержания температуры мозга столь постоянной: они обеспечивают охлаждение в виде испарения и нагрев в виде мышечной активности. Физиологические реакции также вступают в игру, когда вы начинаете чувствовать дискомфорт из-за жары. Вы можете обнаружить, что вам хочется сбросить одежду, выпить чего-нибудь холодного или перейти в тень. Но что в первую очередь включает эти физиологические и психологические реакции?

Когда вы находитесь на жарком солнце, все ваше тело начинает нагреваться. Сходным образом, если вы слишком долго остаетесь незащищенным на холоде, все ваше тело охватывает гипотермия (слишком холодно). Но на самом деле изменение температуры обнаруживается только внутри вашего мозга. Нейроны нескольких определенных участков мозга, особенно находящиеся в предоптическом (переднем) участке гипоталамуса у основания мозга, являются, по сути, нервными термостатами (Satinoff, 1983). Когда их собственная температура меняется, они начинают работать иначе. Эти нейроны внутри вас служат одновременно термометром и гомеостатической точкой настройки. Когда их температура отклоняется от нормального уровня, меняется их метаболизм, в результате чего меняется их активность или характер разрядов. Это запускает такие физиологические реакции, как потение или дрожь, которые помогают скорректировать температуру. При этом может возникнуть сознаваемое ощущение, что вам слишком жарко или слишком холодно, заставляя вас стремиться в тень или надевать пальто, т. е. совершать поведенческое решение той же задачи.

Когда вам слишком жарко, прохладный ветерок может быть приятен. Сходным образом, когда слишком холодно, приятные ощущения даст горячая ванна. Но по мере того как меняется ваша собственная внутренняя температура, восприятие этих внешних событий также меняется. Хотя обычно температура всего тела меняется на градус или два, когда вам очень жарко или очень холодно, совсем слабое изменение температуры мозга приводит к изменению ваших ощущений. Мозг можно «обмануть» относительно ощущений жары или холода, просто изменив температуру относительно немногих нейронов гипоталамуса. Например, если охладить только гипоталамус, безболезненно прокачивая прохладную жидкость через трубочку в виде небольшой петли, хирургически имплантированную в гипоталамус, это мотивирует крысу нажимать на рычажок, включающий лампу подогрева, которая согревает ее кожу, несмотря на то что температура всего тела не понизилась (Satinoff, 1964), — нейроны гипоталамуса зафиксировали отличие своей температуры от обычной величины точки настройки.

Большинство из нас испытывали временные отклонения от точки настройки. Болезнь может привести к временному повышению точки настройки температуры мозга на несколько градусов. Затем температура, которую они пытаются «обнаружить», повышается, и начинается лихорадка. Активизируются физиологические реакции, повышающие температуру тела. У вас начинается озноб, а температура поднимается выше нормы. Но несмотря на подъем температуры тела, вы продолжаете ощущать холод — даже в теплом помещении — до тех пор, пока нейроны гипоталамуса не достигнут уровня повышенной точки настройки.

Жажда как гомеостатический процесс

Утоление жажды — важный гомеостатический процесс. Жажда — это психологическое проявление потребности организма в воде. После пребывания без воды или упражнений под горячим солнцем, по мере того как вода постепенно уходит через потовыделение; дыхание и мочеиспускание, наш организм начинает осушать два запасных резервуара жидкости. Соленая еда также создает жажду, поскольку мы опустошаем один из этих запасов. Запас воды первого типа состоит из воды, содержащейся в клетках организма. Эта вода смешана с протеином, жиром и молекулами углевода, образующими структуру и содержимое клетки. Вода, находящаяся внутри клеток, составляет внутриклеточный запас. Запас второго типа состоит из воды, находящейся вне клеток. Эта вода содержится в крови и других жидких средах организма. Вся вода, хранящаяся вне отдельных клеток, называется внеклеточным запасом.

При потере воды в одном из этих запасов может начаться жажда. Сначала мы рассмотрим жажду, вызванную потерей воды из внеклеточного запаса. Вода теряется из организма, когда мы обходимся без питья или находимся в жарком месте. Вода выделяется из организма почками в виде мочи, кожными железами в виде пота, а также легкими в виде пара при дыхании, и во всех этих случаях она в основном берется прямо из притока крови, т. е. из внеклеточной жидкости. Эта потеря воды уменьшает объем оставшейся внеклеточной жидкости. Так же как потеря воздуха из дырявой шины делает последнюю усохшей и вялой, потеря объема крови приводит к снижению кровяного давления. Вы не почувствуете этого небольшого изменения кровяного давления как отдельного ощущения давления. Тем не менее рецепторы давления, находящиеся в почках, сердце и основных кровеносных сосудах, обнаруживают это и посылают сигнал мозгу, что приводит к ощущению жажды.

Цепочка событий между датчиком давления и «психологической жаждой» включает сложный ряд сигналов, путешествующих вперед и назад между мозгом и телом.

Когда рецепторы давления обнаруживают спад кровяного давления, они активируют сенсорные нейроны, передающие сигнал в мозг. Далее нейроны гипоталамуса посылают импульс в гипофиз, заставляя его выделять в кровоток антидиуретический гормон (АДГ). АДГ заставляет почки удерживать воду из крови по мере ее фильтрации. Вместо того чтобы послать эту воду дальше, на переработку в мочу, почки доставляют ее обратно в кровь, это происходит, постоянно, пока вы обходитесь без питья более 7 часов. Вы, возможно, замечали, что ваша моча в таких случаях становится более насыщенного цвета (например, когда вы проснулись после ночного сна). Кроме того, мозг посылает нервный сигнал к почкам, чтобы они высвободили свой собственный гормон ренин. Ренин химически взаимодействует с веществом, находящимся в крови, в результате чего получается еще один гормон — ангиотензин. Он является окончательной и непосредетвенной причиной, вызывающей жажду. Ангиотензин активирует нейроны, расположенные глубоко в мозге, вызывая желание пить.

Как вы, наверное, помните, вся эта цепочка событий запускается падением кровяного давления, вызванного дегидрацией. Другие события, которые вызывают серьезное падение кровяного давления, также могут создавать жажду. Например, солдаты, раненные на поле сражения, или люди, получившие травму и потерявшие много крови, могут чувствовать сильную жажду. Причина их жажды — активация рецепторов давления. Их активация запускает ту же самую цепочку производства ренина и ангиотензина, которая приводит к ощущению жажды (Fitzsimons, 1990).

Внутриклеточная жажда вызывается осмосом — тенденцией воды двигаться из зон, где ее много, в зоны, где ее относительно мало. Достаточно ли воды или недостаточно, определяется в первую очередь именно концентрацией «соленых» ионов натрия, хлора и калия. По мере того как тело теряет; воду, их концентрациям кровотоке начинает расти. По сути, кровь становится, более соленой. Более высокая концентрация ионов в крови заставляет воду перемещаться из относительно богатых водой клеток тела — включая нейроны — в кровоток. В ходе процесса, чем-то напоминающего вычерпывание лужицы воды бумажным полотенцем, вода вытягивается из нейронов и других клеток. Нейроны гипоталамуса активируются, когда более высокая концентрация солей в крови вытягивает из них воду, тем самым вызывая в них дегидрацию. Их активация создает «осмотическую», или внутриклеточную, жажду, снова приводя к желанию пить. Питье восполняет воду в крови, уменьшая концентрацию солей, что, в свою очередь, позволяет воде вернуться в нейроны и другие клетки. Вот почему после соленой еды у человека возникает жажда, несмотря на то что он, возможно, и не терял воду.

Голод

Регуляция чувства голода включает многие из тех же гомеостатических понятий, что и жажда, но еда гораздо сложнее питья. Когда у нас жажда, нам в общем нужна только вода, и наша жажда направлена на все, что может ее предоставить. Но съедобных вещей существует масса. Чтобы быть здоровыми, нам нужно употребить массу всего разного (белки, углеводы, жиры, минеральные вещества). Нам нужно соблюдать правильный баланс видов еды, в которых всё это содержится. Эволюция дала нашему мозгу способы отбора нужной пищи (и избегания того, чем можно отравиться). Среди этих способов — основные вкусовые предпочтения, с которыми мы рождаемся. К другим способам относятся механизмы усвоения предпочтений к определенным видам еды и отвращения к другим. См.→