Наше життя залежить від збереження сталості певних речей. Якби температура вашого мозку змінилася більш ніж на кілька градусів, ви б швидко втратили свідомість. Якби кількість води у вашому організмі збільшилася або зменшилася більш ніж на кілька відсотків, ваш мозок і тіло не змогли б працювати і ви могли б померти! Люди і тварини ходять по тонкому дроту балансу між фізіологічними крайнощами. Подібно крихкому і точно налаштованому механізму, ми не можемо працювати, якщо наше внутрішнє середовище не збалансоване. Але на відміну від більшості машин у нас закладена можливість самостійно цей баланс підтримувати. Навіть коли змінюється зовнішній світ, наш внутрішній стан залишається відносно стабільним.
Значна частка органічної мотивації спрямована на підтримку внутрішнього балансу. Щоб утримати свій внутрішній світ у вузьких рамках фізіологічного виживання, нам доводиться активно контролювати процеси підтримки гомеостазу. Гомеостаз означає незмінність будь-чого («гомео» означає «рівний», а «стазис» - «статичний» або «постійний»). Процес управління гомеостазом - це активно діюча система підтримки постійного стану.
Процес управління гомеостазом може бути психологічним, фізіологічним і механічним. Той процес гомеостатичного управління, з яким ви, можливо, найкраще знайомі, не є психологічним - це простий побутовий прилад термостат, що включає газову пальник або кондиціонер. Термостат призначений для підтримки температурного гомеостазу. Коли ви встановлюєте його на певну температуру, вона стає заданою величиною, або точкою налаштування, яку ця система гомеостазу і намагається підтримувати. Якщо температура в кімнаті взимку падає нижче встановленої величини, термостат включається: розбіжність заданої та готівкової температури змушує його вмикати пальник. Якщо влітку температура в кімнаті починає перевищувати встановлену на термостаті температуру для охолодження, термостат включає кондиціонер. Термостат у поєднанні з пальником і кондиціонером використовується для підтримки в кімнаті стабільної температури навіть у різну пору року. Всередині є безліч фізіологічних процесів, що діють гомеостатично подібно до термостату. Ці процеси активують різні мотиви, що сприяють підтримці гомеостазу.
Температура і гомеостаз
Якщо температура вашого мозку знизиться на 10 ° С, ви втратите свідомість. Що ще гірше, якщо ваша температура підвищиться більш ніж на 10 ° С вище нормальної, ви помрете. Ви можете знаходитися при дуже спекотній або дуже холодній погоді, але ваш мозок залишається в основному захищеним у вузькому діапазоні температур в кілька градусів за шкалою Цельсія. Причиною цієї сталості є системи управління гомеостазом.
Фізіологічні реакції, такі як потіння або тремтіння, - це частина механізму підтримки температури мозку настільки постійною: вони забезпечують охолодження у вигляді випаровування і нагрівання у вигляді м'язової активності. Фізіологічні реакції також вступають у гру, коли ви починаєте відчувати дискомфорт через спеку. Ви можете виявити, що вам хочеться скинути одяг, випити чогось холодного або перейти в тінь. Але що в першу чергу включає ці фізіологічні та психологічні реакції?
Коли ви знаходитеся на спекотному сонці, все ваше тіло починає нагріватися. Подібним чином, якщо ви занадто довго залишаєтеся незахищеним на холоді, все ваше тіло охоплює гіпотермія (занадто холодно). Але насправді зміна температури виявляється тільки всередині вашого мозку. Нейрони декількох певних ділянок мозку, особливо розташовані в передоптичній (передній) ділянці гіпоталамуса біля основи мозку, є, по суті, нервовими термостатами (Satinoff, 1983). Коли їхня власна температура змінюється, вони починають працювати інакше. Ці нейрони всередині вас служать одночасно термометром і гомеостатичною точкою налаштування. Коли їх температура відхиляється від нормального рівня, змінюється їх метаболізм, в результаті чого змінюється їх активність або характер розрядів. Це запускає такі фізіологічні реакції, як потіння або тремтіння, які допомагають скоригувати температуру. При цьому може виникнути усвідомлюване відчуття, що вам занадто жарко або занадто холодно, змушуючи вас прагнути в тінь або надягати пальто, тобто здійснювати поведінкове рішення того ж завдання.
Коли вам занадто спекотно, прохолодний вітерець може бути приємний. Подібним чином, коли занадто холодно, приємні відчуття дасть гаряча ванна. Але в міру того як змінюється ваша власна внутрішня температура, сприйняття цих зовнішніх подій також змінюється. Хоча температура всього тіла змінюється на градус або два, коли вам дуже спекотно або дуже холодно, зовсім слабка зміна температури мозку призводить до зміни ваших відчуттів. Мозок можна «обдурити» щодо відчуттів спеки або холоду, просто змінивши температуру відносно небагатьох нейронів гіпоталамусу. Наприклад, якщо охолодити тільки гіпоталамус, безболісно прокачуючи прохолодну рідину через трубочку у вигляді невеликої петлі, хірургічно імплантовану в гіпоталамус, це мотивує щура натискати на важіль, що включає лампу підігріву, яка зігріває її шкіру, незважаючи на те що температура всього тіла не знизилася (Satinoff, 1964), - температурні гіпоталамусу відмінної.
Більшість з нас відчували тимчасові відхилення від точки налаштування. Хвороба може призвести до тимчасового підвищення точки налаштування температури мозку на кілька градусів. Потім температура, яку вони намагаються «виявити», підвищується, і починається лихоманка. Активізуються фізіологічні реакції, що підвищують температуру тіла. У вас починається озноб, а температура піднімається вище норми. Але незважаючи на підйом температури тіла, ви продовжуєте відчувати холод - навіть у теплому приміщенні - до тих пір, поки нейрони гіпоталамуса не досягнуть рівня підвищеної точки налаштування.
Жага як гомеостатичний процес
Втамування спраги - важливий гомеостатичний процес. Жага - це психологічний прояв потреби організму у воді. Після перебування без води або вправ під гарячим сонцем, у міру того як вода поступово йде через потовиділення; дихання і сечовипускання, наш організм починає осушувати два запасних резервуари рідини. Солона їжа також створює спрагу, оскільки ми спустошуємо один з цих запасів. Запас води першого типу складається з води, що міститься в клітинах організму. Ця вода змішана з протеїном, жиром і молекулами вуглевода, що утворюють структуру і вміст клітини. Вода, що знаходиться всередині клітин, становить внутрішньоклітинний запас. Запас другого типу складається з води, що знаходиться поза клітинами. Ця вода міститься в крові та інших рідких середовищах організму. Вся вода, що зберігається поза окремими клітинами, називається позаклітинним запасом.
При втраті води в одному з цих запасів може початися жага. Спочатку ми розглянемо спрагу, викликану втратою води з позаклітинного запасу. Вода втрачається з організму, коли ми обходимося без пиття або перебуваємо в спекотному місці. Вода виділяється з організму нирками у вигляді сечі, шкірними залізами у вигляді поту, а також легенями у вигляді пари при диханні, і у всіх цих випадках вона в основному береться прямо з припливу крові, тобто з позаклітинної рідини. Ця втрата води зменшує обсяг решти позаклітинної рідини. Так само як втрата повітря з дірявої шини робить останню усохшею і млявою, втрата обсягу крові призводить до зниження кров'яного тиску. Ви не відчуєте цього невеликого зміни кров'яного тиску як окремого відчуття тиску. Проте рецептори тиску, що знаходяться в нирках, серці та основних кровоносних судинах, виявляють це і посилають сигнал мозку, що призводить до відчуття спраги.
Ланцюжок подій між датчиком тиску і «психологічною жагою» включає складний ряд сигналів, що подорожують вперед і назад між мозком і тілом.
Коли рецептори тиску виявляють спад кров'яного тиску, вони активують сенсорні нейрони, що передають сигнал у мозок. Далі нейрони гіпоталамуса посилають імпульс в гіпофіз, змушуючи його виділяти в кровотік антидіуретичний гормон (АДГ). АДН змушує нирки утримувати воду з крові в міру її фільтрації. Замість того щоб послати цю воду далі, на переробку в сечу, нирки доставляють її назад в кров, це відбувається, постійно, поки ви обходитеся без пиття більше 7 годин. Ви, можливо, помічали, що ваша сеча в таких випадках стає більш насиченого кольору (наприклад, коли ви прокинулися після нічного сну). Крім того, мозок посилає нервовий сигнал до нирок, щоб вони вивільнили свій власний гормон ренін. Ренін хімічно взаємодіє з речовиною, що знаходиться в крові, в результаті чого виходить ще один гормон - ангіотензин. Він є остаточною і безпосередньою причиною, що викликає спрагу. Ангіотензин активує нейрони, розташовані глибоко в мозку, викликаючи бажання пити.
Як ви, напевно, пам'ятаєте, весь цей ланцюжок подій запускається падінням кров'яного тиску, викликаного дегідрацією. Інші події, які викликають серйозне падіння кров'яного тиску, також можуть створювати спрагу. Наприклад, солдати, поранені на полі битви, або люди, які отримали травму і втратили багато крові, можуть відчувати сильну жагу. Причина їх спраги - активація рецепторів тиску. Їхня активація запускає той самий ланцюжок виробництва реніна і ангіотензину, який призводить до відчуття спраги (Fitzsimons, 1990).
Внутрішньоклітинна жага викликається осмосом - тенденцією води рухатися із зон, де її багато, в зони, де її відносно мало. Чи достатньо води або недостатньо, визначається в першу чергу саме концентрацією «солоних» іонів натрію, хлору і калію. У міру того як тіло втрачає; воду, їх концентраціям кровотоку починає рости. По суті, кров стає, більш солоною. Більш висока концентрація іонів в крові змушує воду переміщатися з відносно багатих водою клітин тіла - включаючи нейрони - в кровотік. Під час процесу, що чимось нагадує вичерпування лужиці води паперовим рушником, вода витягується з нейронів та інших клітин. Нейрони гіпоталамуса активуються, коли більш висока концентрація солей у крові витягує з них воду, тим самим викликаючи в них дегідрацію. Їхня активація створює «осмотичну», або внутрішньоклітинну, спрагу, знову призводячи до бажання пити. Пиття заповнює воду в крові, зменшуючи концентрацію солей, що, в свою чергу, дозволяє воді повернутися в нейрони та інші клітини. Ось чому після солоної їжі у людини виникає жага, незважаючи на те що вона, можливо, і не втрачала воду.
Голод
Регуляція почуття голоду включає багато з тих же гомеостатичних понять, що і жага, але їжа набагато складніше пиття. Коли у нас жага, нам загалом потрібна тільки вода, і наша жага спрямована на все, що може її надати. Але їстівних речей існує маса. Щоб бути здоровими, нам потрібно вжити масу всього різного (білки, вуглеводи, жири, мінеральні речовини). Нам потрібно дотримуватися правильного балансу видів їжі, в яких все це міститься. Еволюція дала нашому мозку способи відбору потрібної їжі (і уникнення того, чим можна отруїтися). Серед цих способів - основні смакові уподобання, з якими ми народжуємося. До інших способів належать механізми засвоєння переваг до певних видів їжі та огиди до інших. Див.