Возможно, что весь накопленный опыт передается у дельфинов примерно так же, как передавались знания у примитивных человеческих племен, через длинные народные сказания и легенды, передаваемые изустно от одного поколения другому, которое в свою очередь запоминало их и передавало дальше. Способность к быстрому и прочному запоминанию, необходимая при та ком обучении, требует очень крупного мозга. Наша письменность, книгопечатание и другие способы хранения информации вне мозга в значительной степени освобож дают нас от необходимости запоминания. Дельфинам же приходится все хранить в памяти, поскольку у них нет ни библиотек, ни картотек, ни языка (в частности языка символов), кроме, возможно, звукового. Среди известных нам китов нет ни одного, у которого мозг был бы меньше, чем у человека; быть может, дышащему воздухом млекопитающему нужен очень быстродействующий и крупный мозг, чтобы запомнить все те сведения, которые ему необходимы для жизни в море.
Возможно, что их образ жизни подобен жизни степных кочевников, и они перегоняют с места на место свои стада рыб. Все это еще надо выяснить. Способы ориентации этих животных в воде тоже остаются загадкой. Мы ничего не знаем о том, каким образом некоторые виды дельфинов безошибочно ориентируются в открытом море, проплывая буквально тысячи миль в нужном на правлении.
Возможно, что дельфины используют в качестве ориентиров луну, звезды и солнце. Но, находясь под водой, очень трудно смотреть через нее под углом менее ЗО градусов, так как сильный блеск воды ухудшает видимость. Если нырнуть под воду в маске и затем оглянуться и посмотреть вверх, то все, кроме участка, расположенного непосредственно над головой, будет выглядеть искаженным, как в плохом зеркале. Чтобы избежать этого эффекта, дельфины высовывают голову из воды и осматриваются на воздухе, устраняя тем самым помехи, создаваемые преломлением и отражением света. В Мэрилэнде самка дельфина, по имени Полли, имела обыкновение высовывать из бассейна голову и высматривать нас в находящейся поблизости лаборатории. В естественных условиях они выпрыгивают из воды и совершают курбеты. Удавалось наблюдать, как они выскакивают из воды, крутятся на месте и проделывают в воздухе сложные повороты ("бочки"). Быть может, для того, чтобы устранить помехи, вызванные отражением света от поверхности воды, они специально выскакивают из воды, когда им нужно посмотреть на звезды, луну, солнце, землю и т. п., которые они используют для ориентировки. В воздушной среде они видят так же великолепно, как и в воде. Наше зрение гораздо менее совершенно. Чтобы видеть под водой так же, как и на воздухе, мы должны надевать маску, с тем чтобы непосредственно перед глазами оставался слой воздуха. Каким образом дельфины прекрасно видят в воде без подобных искусственных приспособлений, пока остается загадкой. Конечно, они, быть может, используют для отыскания направления какие-то иные способы, о которых нам ничего не известно. Возможно, например, что они учитывают глубину моря, характер дна, морские течения, температуру воды, соленость, состав планктона, вкус воды и т. д.
Чтобы установить с этими животными полное взаимопонимание, необходим большой энтузиазм. Мы должны напрячь все свое воображение и углубиться в области, о которых ничего толком не известно. Гипотезы, конечно, полезны, но их нельзя принимать на веру, пока не будут накоплены данные, подтверждающие или отрицающие их. Мы не знаем, в какой мере дельфины способны общаться друг с другом, однако есть основания предполагать, что между ними существует связь, причем они могут передавать друг другу довольно сложные сообщения.
Люди (и животные), которые участвуют в проводимых исследованиях, должны быть отважными, непреду бежденными, разумными, наблюдательными и проворными, а также добрыми. Дельфины имеют большой и тонко организованный мозг, и поэтому следует подумать, можно ли относиться к ним так же, как к другим, менее интересным для нас, животным. Очень важно попытаться установить связь их "точки зрения" с нашей путем увеличения наших знаний об их "точке зрения" и об ее отличии от нашей. В то же время мы должны пытаться выделять их из той категории животных, к которой мы относим шимпанзе, кошку, собаку и крысу. Вероятно, их умственное развитие сравнимо с нашим, хотя чрезвычайно своеобразно. Если мы хотим получить сколько-нибудь важные результаты в работе с дельфинами, мы должны преодолеть нашу самовлюбленность, наши опасения перед чуждым и необычным и различные предрассудки, которые мы привносим в работу с этими животными.
ГЛАВА II
Мое знакомство с китом
Водными млекопитающими я заинтересовался в 1949 году после тропической бури, обрушившейся на Новую Англию. Находясь в ВудсХоле (Массачусетс), я и нейрохирург Джордж Остин читали за завтраком "Бостон Геральд". В последней строчке сообщения о буре говорилось: "В Биддерфорд-Пуле (Мэн) на берег выброшен кит". Мы стали обсуждать возможности заполучить мозг этого кита, так как хотели выяснить, дей ствительно ли мозг китов столь велик во много раз больше человеческого. Я слышал, что мой прежний сосед по Свартмору, доктор Пер Шоландер, работает в Морской биологической лаборатории в Вудс-Холе. Он знает о китах больше, чем кто-либо другой из моих знакомых.
Мы нашли "Пита" Шоландера в библиотеке; после нескольких минут разговора он пришел в восторг от нашей идеи и пожелал поехать в Мэн, чтобы помочь нам извлечь мозг.
Мы позвонили береговой охране в Биддерфорд-Пул, где нам сказали, что есть и другие люди, которые также хотят вскрывать кита. Они предложили организовать охрану туши, чтобы помешать любопытным повредить ее, а мы согласились поделить кита с другой заинтересованной группой. Вооружившись плотничьим инструментом и 135 литрами формалина, взятыми в лаборатории, мы отправились на машине Шоландера в пятичасовое путешествие.
Во время поездки Джордж и я при каждом удобном случае расспрашивали Шоландера о китах. Он был убежден, что эти животные необычайно интересны для исследования, что у них самый крупный мозг из всех животных на земле и что смелый исследователь может обнаружить у них много неожиданного.
Впервые мы услышали о способности китов погружаться на огромные глубины.
Оказывается, находили кашалотов, зацепившихся нижней челюстью за петли подводного трансокеанского кабеля на глубине более 1 километра [8]. Пит прикреплял к гарпунам манометры и обнаружил, что киты могут погружаться на глубину 300 метров и более [48]. Он исследовал дыхание некоторых мелких китообразных (дельфинов) во Флоридском Маринлэнде, где их содержат в маленьких бассейнах [10]. Пит познакомил нас также со ставшими теперь классическими (среди ученых) данными Мак-Брайда и Хебба [37] об играх и поведении этих животных в брачный период. Он поведал нам о размерах самого крупного животного на земле - кита, достигавшего размеров 15 слонов [2], и рассказал нам об исследованиях про фессора Яна Янсена в Осло, посвященных мозгу финвала.
В ходе разговора выяснилось, что до сих пор ни на одном из представителей китообразных, даже из самых мелких, не проведено ни одного успешного нейрофизио логического и психологического исследования. Мы подозревали, что нейроанатомические исследования этих животных были проведены на мозге особей, погибших так давно, что многие клетки успели разрушиться в процессе посмертных изменений. Пит выдвинул много увлекательных проблем и планов будущих исследований, так много, что совершенно подавил нас.
Мы приехали в Биддерфорд-Пул к вечеру и при со действии береговой охраны подъехали на джипе к бе регу. Там стоял сторож с грозным револьвером, и толпа держалась на почтительном расстоянии от нашей драгоценной туши. (Позднее мы выяснили, что отвратительный запах оказывал существенную помощь охране.)
Это было мое первое знакомство с одним из мифиче ских "чудовищ моря". Я испытывал трепет и чувствовал себя карликом, глядя на выброшенное морем огромное животное, лежавшее на правом боку. Кит был весь черный и имел в длину 8,5 метров, а в поперечнике в самой широкой части около 1,2 метра. Был виден левый глаз, расположенный как раз позади угла гигантской челюсти. Мы обратили внимание на его закругленный нос. Спин ной плавник и громадные грудные плавники были весьма внушительны. Дыхало в форме полумесяца имело около 7,5 сантиметров в поперечнике. Я подумал: как живет эта гора мяса, что она думает и общается ли она со своими сородичами? Мы все молчали, ощущая благоговейный трепет перед этим китом.
Когда мы достигли берега, Пит, внимательно при смотревшись к киту, сказал, что это гринда, вероятно, Globicephala melaena ("круглоголовый черный") - один из представителей семейства Delphinidae, в которое вхо дят дельфины и морские свиньи.
Животное лежало на боку, наполовину погруженное в песок, куда его выбросили огромные волны тропической бури. Оно находилось за линией прилива. Для того чтобы удобно было добираться до черепа, Пит предло жил перевернуть кита на брюхо. Все посмотрели на него с удивлением, так как кит весил несколько тонн. Но Пит оказался чрезвычайно находчивым.
Он предложил прорезать отверстие в громадном спинном плавнике, привязать к нему трос, прикрепленный другим концом к джипу, повести джип по берегу и таким образом пере вернуть кита в нужное положение.
После пяти или шести попыток нам удалось пере вернуть кита. Джип остановили и поставили на тормоза. Теперь кита можно было анатомировать.
Береговая охрана дала нам большие кухонные ножи и топорик. Мы начали "вскрытие" чудовища большой пилой, следуя указаниям Шоландера.
Другие лица, желавшие вскрывать кита, еще не при ехали. Мы слышали, однако, что они просили не повре дить дыхательные пути (дыхало и воздухоносные пути; см. Приложение 1).
Довольно решительно мы заявили, что сможем извлечь мозг, не повреждая дыхательных путей. Мы еще не знали анатомии этих животных.
Под руководством Шоландера мы "вгрызлись" в кита и неожиданно почувствовали ужасное зловоние. Этот кит был мертв уже не один день и, кроме того. слишком долго пролежал на солнце. Он совершенно разложился и издавал очень сильный запах нечто среднее между запахом протухшего мяса и прогорклого масла.
Пит показал, что дыхало расположено у самого переднего края черепной коробки, т. е. открывается как раз над скошенным лбом. Большая выпуклость (лобный выступ) над верхней челюстью представляет собой про сто фиброзную ткань, пропитанную жиром. Итак, ис пользуя дыхало в качестве ориентира, мы сделали по зади него надрез до самого сала, а затем пропилили приблизительно 10 сантиметров сала и 10 сантиметров мышц и подошли к стенке черепа. Зловоние вынуждало нас часто зажимать носы. После тщательного удаления мышц и сала с черепа (что было очень трудно сделать), д-р Остин, наш нейрохирург, принялся долбить череп топориком.
Череп имел в толщину около 5 сантиметров, и потре бовалось довольно много времени, чтобы обнажить мозг. Тем временем приехала пара, интересовавшаяся дыха тельной системой.
Они были несколько расстроены тем, что мы работаем так близко от дыхательных путей, и сказали нам об этом. Однако они оказались старыми знакомыми Шоландера, и он представил нас Уильяму Шевиллу и его супруге Барбаре Лоуренс.
Тем временем д-р Остин обнажил всю верхнюю поверхность мозга, и мы приготовились перенести мозг в фиксирующий раствор формалина. Мы заметили, что он намного больше человеческого, имеет более правильную сферическую форму и выглядит как две огромные боксерские перчатки с торчащими в стороны большими пальцами. Щели, извилины и борозды были значительно более сложными, чем на человеческом мозге.
Отметив эти особенности, д-р Остин приступил к из влечению мозга из черепной коробки.
Для этого он сделал небольшое отверстие в мозговых оболочках, и, когда протухшая жидкость вытекла на землю, мозг спался, как лопнувший воздушный шарик. Мы были крайне разочарованы, но зато узнали, что у кита мозг после смерти разрушается крайне быстро; тепло, образующееся в результате обмена веществ, из-за огромной массы и толщины сала не может после смерти выделиться в окружающую среду.
Мы решили вернуться в Вудс-Хол. Уже смеркалось. Тем временем супруги Шевилл принялись исследовать механизм клапанов дыхала. Последнее, что мы видели в сумерках на берегу, это Барбару Лоуренс, засунувшую по локоть руку в дыхало и ощупывающую дыхательные пути.
Прежде чем отправиться назад в ВудсХол, мы пе реоделись и положили одежду и теннисные туфли, в ко торых производили вскрытие, в багажник машины. Когда спустя 5 часов мы приехали в Вудс-Хол, одежда, к нашему удивлению, больше не пахла. Запах был сильным, но быстро улетучивался.
Шоландер знал, что я работаю на мозге кошек и обезьян. На обратном пути он заметил, что мозг китов действительно достоин изучения, так как он гораздо больше мозга этих мелких зверюшек. Здесь мы имеем дело с мозгом, равным по величине нашему собственному (и даже превосходящим его) и, возможно, таким же сложным. Д-р Остин как нейрохирург, Шоландер как физиолог и я как нейрофизиолог были заинтересованы этими гигантскими животными и их жизнью, столь от личной от нашей. Мы обсуждали вопросы происхожде ния китообразных от наземных животных, которые вер нулись в море, говорили о многих удивительных чертах сходства с наземными млекопитающими и об их опре деленном отличии от последних.
ГЛАВА III
Мои первые опыты с дельфинами
Все мысли о китах хранились у меня где-то в подсоз нании до Международного физиологического конгресса, состоявшегося в 1953 году в Монреале (Канада). Здесь я снова встретил Пера Шоландера, и мы опять долго говорили о китах, и в частности о мозге этих животных. На этот раз он сообщил мне имя одного специалиста в Маринлэнде и посоветовал с ним связаться. Тогда я об ратился к д-ру Ежи Розе с предложением поехать в Маринлэнд, чтобы там выполнить на дельфинах некоторые нейрофизиологические исследования. Др Розе, д-р Клинтон Булей, давно мечтавший провести сравнительные нейрофизиолого-анатомические исследования на большой группе млекопитающих, и еще ряд ученых объединились и организовали экспедицию. Осенью 1955 года восемь будущих участников этой экспедиции съехались в Маринлэнд со всех концов Соединенных Штатов. Имущество пяти нейрофизиологических лабораторий было свезено в исследовательскую лабораторию Морской студии и передано на попечение куратора Ф. Дж. Вуда.
Каждый из нас имел некоторый опыт в проведении нейрофизиологических исследований на мозге различных животных, в том числе на кошках, собаках, свиньях, овцах, шимпанзе, крысах и мартышках. У всех этих видов животных была довольно подробно изучена кора головного мозга и установлены границы зрительной, слуховой, тактильной и двигательной областей; к последней относятся те участки коры, которые управляют движением. В наши намерения входило установить границы этих и всех других (которые удастся обнаружить) областей в мозге дельфина. Мы располагали необходимой электронной аппаратурой для раздражения мозга, а также определенных органов чувств (глаз, ушей, кожи и т. п.) и для регистрации электрических потенциалов, возникающих в мозге. В нашем распоряжении имелось такое количество различных наркотизирующих средств, что мы могли бы, кажется, усыпить весь Маринлэнд и все равно не исчерпали бы всех своих запасов. Мне поручили сконструировать для дельфинов респиратор (аппарат для искусственного дыхания), и я погрузил в свою машину прибор весом 60 килограммов вместе со всем нашим электронным оборудованием. Единственным пособием служила мне статья Пера Шоландера [10], опубликованная еще в 1941 г., из которой я узнал, как эти животные дышат, какой объем воздуха они вдыхают и каков механизм их дыхания. В ней сообщалось, например, что дельфины задерживают дыхание на вдохе, имеют чрезвычайно короткий выдох, сразу же сменяю щийся вдохом, и вдыхают 5-10 литров воздуха за очень короткое время (мы совершенно не представляли себе, насколько оно мало, до тех пор, пока не провели скоростной киносъемки). Я не знал, как мы будем прилаживать респиратор к животному, но предполагал, что, пожалуй, следует скопировать тип дыхания дельфинов, чтобы избежать проблем, связанных с аноксией (нехваткой кислорода) и накоплением углекислого газа. Я спроектировал и построил аппарат, который крайне быстро нагнетал в легкие животного 5-10 литров воздуха, имитируя тип дыхания с резким повышением "давления" при вдохе. Аппарат позволял также очень быстро изгонять воздух из легких; для этого в нем имелся особый клапан, открывающийся как раз перед заполнением легких. В то время мы еще не имели воз можности точно определить, сколько воздуха введено в легкие животного, однако позднее мы обнаружили очень простой способ, позволяющий вводить в легкие нужное количество воздуха.
Во время самой экспедиции мы справились и с другой трудностью, найдя удобный способ для подключения респиратора. Однажды это нас очень выручило, ибо только благодаря респиратору нам удалось вернуть к жизни животное, бывшее на грани гибели.
Персонал Морской студии предоставил в наше распоряжение пять дельфинов. Мы дали себе срок в две недели на составление карты гигантского дельфиньего мозга.
Первый эксперимент мы спланировали таким образом, как если бы собирались исследовать мозг какогонибудь очередного примата, например шимпанзе. Мы рассчитали дозу наркотического препарата, достаточную, чтобы обездвижить дельфина на несколько часов для операции, в течение которой надо было снять крышу черепа и путем нанесения электрических раздражений составить карту мозга животного. Такой подход мог, разумеется, оказаться и неудачным, но именно так мы привыкли работать.
Дельфина вынули из воды и поместили в станок. Д-р Вулси ввел ему рассчитанную дозу наркотического препарата - нембутала. Эта доза - 30 миллиграммов на килограмм веса - была лишь чуть меньше той, какая обычно применяется для приматов, так что животное должно было погрузиться в глубокий сон. Все 80 кубических сантиметров нембутала были введены в брюшную полость животного в один прием.
Последующие полчаса оказались для всех нас чрез вычайно мучительными. Дыхание дельфина становилось все реже и реже, и наконец сердце его остановилось. На экране электронно-лучевого осциллографа (прибора для регистрации быстрых электрических колебаний) мы наблюдали электрические потенциалы сердечной мышцы, отводимые с помощью электродов, наложенных на груд ную клетку. За дыханием животного следили одновременно три или четыре человека. Животное погибло не сразу; оно на наших глазах прошло через все фазы смерти от аноксии, о которой все мы, разумеется, слышали, но которую сами ни разу не наблюдали. Это было обескураживающее открытие, неожиданное для всех присутствующих. Трудно было сразу оценить его и связать с нашими прежними представлениями. Некоторые из нас были убеждены, что смерть дельфина наступила от наркоза вследствие нарушения дыхания. Однако другим такое объяснение казалось неправдоподобным. Все животные, на которых мы работали прежде, довольно легко без всяких нарушений дыхания переносили такую дозу наркотического препарата; 99 % из них выдерживали длительный наркоз, и он не причинял им никакого вреда. Даже при операциях на мозге человека применяли еще более глубокий наркоз без каких-либо вредных последствий. Поэтому мы решили продолжить работу с дельфинами и попытаться подобрать такие дозы наркотического препарата, при которых дыхание животного не нарушалось бы.