З. Зорина, А. А. Смирнова О чем рассказали «говорящие» обезьяны: Способны ли высшие животные оперировать символами? Истоки мышления и сознания
Зорина З. А., Смирнова А. А
О чем рассказали «говорящие» обезьяны: Способны ли высшие животные оперировать символами?
Они говорят или обезьянничают?
(Предисловие издателя)
0Идея издания этой книги была подсказана одной телепередачей Александра Гордона, осуществившего несколько лет назад замечательный проект: серию интервью с отечественными учеными, которые в живой и доступной форме рассказывали о своих исследованиях и связанных с этими исследованиями проблемах. Передача была посвящена способностям человекообразных обезьян понимать и использовать естественный (человеческий) язык. В ней известные ученые доктор биол. наук З. А. Зорина (исследователь разумного поведения животных) и доктор исторических наук М. Л. Бутовская (специалист в области антропологии и этологии приматов) рассказывали о наиболее интересных достижениях зарубежных, главным образом американских, биологов в этой области.
Достижения эти меня поразили. Они оказались настолько неожиданными и, более того, невероятными, что, если бы не авторитет ученых и академический стиль изложения (детальное обсуждение условий каждого эксперимента, многоаспектный анализ его результатов, осторожность в общих оценках и пр.), их рассказ вполне можно было бы принять за псевдонаучную сенсацию.
Приведу лишь два эпизода из этой беседы - так, как они описаны уже в настоящей книге.
1В первом эпизоде речь шла об эксперименте американских ученых, четы Алана и Беатрис Гарднеров, которые в 1966 году взяли жить в свою семью 10-месячную самку шимпанзе по имени Уошо. Их целью было выяснить, способны ли шимпанзе освоить простейшие элементы языка-посредника амслен - упрощенного языка жестов американских глухонемых (как известно, голосовой аппарат антропоида не приспособлен для воспроизведения звуков человеческой речи).
Спустя короткое время стало очевидно, что Уошо - не пассивное лабораторное животное, а существо, наделенное потребностью учиться и общаться. Она не просто овладевала словарем, а задавала вопросы, комментировала собственные действия и действия своих учителей, сама заговаривала с ними, т. е. вступила в полноценное двустороннее общение с людьми. Словом, Уошо превзошла ожидания экспериментаторов, и… после трех лет обучения употребляла уже около 130 знаков… Она к месту употребляла «слова», объединяла их в небольшие предложения, придумывала собственные знаки, шутила и даже ругалась.
… В случае ошибок Уошо себя поправляла. Вот типичный пример: она показала на картинку, сделала знак «ЭТО ЕДА», потом внимательно посмотрела на свою руку и изменила «высказывание» на «ЭТО ПИТЬЕ», что и было правильно. (…)
Уошо точно различала знак собственного имени и местоимения 1-го лица. Она регулярно использовала жесты «МНЕ», «Я», «ТЫ» и притяжательные местоимения - «МОЙ», «ТВОЙ» (это были разные знаки). (…) Она хорошо представляла себе разницу между действующим субъектом и объектом его действий и демонстрировала это понимание при использовании не только имен собственных, но и местоимений. Обращаясь с какой-то просьбой, Уошо ставила «ТЫ» перед «МНЕ» в 90 % случаев: «ТЫ ВЫПУСТИТЬ Я»; «ТЫ ДАЙ МНЕ», но «Я ДАМ ТЕБЕ». Когда ей знаками говорили «Я ЩЕКОТАТЬ ТЕБЯ», она ждала, что ее будут щекотать. Но когда ей говорили «ТЫ ЩЕКОТАТЬ МЕНЯ», она, в свою очередь, бросалась щекотать собеседника. (…)
Уошо… очень быстро обобщила один из своих первых знаков «ОТКРОЙ» и спонтанно переносила его на большое количество объектов (референтов). Например, первоначально Уошо обучали этому знаку применительно к открыванию трех конкретных дверей. Не сразу, но она спонтанно стала им пользоваться для открывания всех дверей, включая дверцы холодильников и буфета… Потом она применяла этот знак для открывания вообще всяческих контейнеров, в том числе ящиков, коробок, портфеля, бутылок, кастрюль. В конце концов, она совершила настоящее открытие - подала этот знак, когда ей потребовалось повернуть водопроводный кран!
Завершающий штрих -
… способность к употреблению жестов в переносном значении. Так, Уошо «назвала» служителя, долго не дававшего ей пить, «ГРЯЗНЫЙ ДЖЕК», и слово «ГРЯЗНЫЙ» очевидно было употреблено не в смысле ‘запачканный’, а в качестве бранного. В других случаях разные шимпанзе и гориллы относили «ГРЯЗНЫЙ» к бездомным котам, надоедливым гиббонам и ненавистному поводку для прогулок. Коко (горилла. - А. К.) также называла одного из служителей «ТЫ ГРЯЗНЫЙ ПЛОХОЙ ТУАЛЕТ» (с. 159–163).
Другой эпизод относится к более позднему времени - ко второй половине 80-х годов. В нем участвовал знаменитый ныне Канзи - представитель недавно открытого подвида карликовых шимпанзе бонобо. Канзи был «билингвом». Во-первых, его целенаправленно обучали новому языку-посреднику йеркиш. Вместо жестов амслена здесь используется специальная компьютерная клавиатура с условными (не иконическими) клавишами-значками («лексиграммами»), обозначающими слова английского языка. При нажатии клавиши значок слова отображается на мониторе (без звукового воспроизведения слова). Тем самым оба участника видят весь диалог и могут исправлять или дополнять свои реплики. Кроме того, Канзи наряду с лексиграммами непроизвольно (без специального обучения) усвоил и звучание около 150 английских слов и, по мнению руководителя проекта доктора Сью Сэвидж-Рамбо, мог непосредственно, без обращения к монитору и лексиграммам, воспринимать и понимать звучащую речь. Однако это наблюдение требовало убедительного экспериментального подтверждения. Ведь общаясь с людьми, обезьяны настолько преуспевают в восприятии невербальных аспектов коммуникации, что часто догадываются о намерениях говорящего, на самом деле не понимая значения слов. С. Сэвидж-Рамбо иллюстрирует это удачным примером: если вы следите за «мыльной оперой» с выключенным звуком, то почти всегда вы и без слов понимаете смысл того, о чем идет речь. Способность «читать» информацию в конкретной ситуации из разных источников, включая жесты, взгляды, действия, интонацию и знание уже имевших место аналогичных обстоятельств, у обезьян развита очень хорошо. Отсюда часто рождается заблуждение, что они понимают слова, поскольку, сосредоточенные прежде всего на языке, люди забывают о существовании других каналов информации (с. 224).
Чтобы получить такое подтверждение, С. Сэвидж-Рамбо провела уникальный эксперимент, позволивший сравнить понимание произносимых человеком предложений у Канзи и у ребенка - девочки Али. (…) В начале тестирования (оно продолжалось с мая 1988 г. до февраля 1989 г.) Канзи было 8 лет, а Але 2 года. Им предложили в общей сложности по 600 устных заданий, каждый раз новых, в которых и слова, и синтаксические конструкции систематически менялись в каждой пробе. Фразы одного типа (в разных вариантах) повторялись не реже, чем через несколько дней. Обстановка тестирования была разнообразной. Это мог быть прямой контакт, когда обезьяна и человек сидели рядом на полу среди груды игрушек. В части таких опытов экспериментатор надевал шлем, закрывающий лицо, чтобы невольной мимикой или взглядом не подсказать нужное действие или предмет (что вообще было маловероятно). В других опытах, также во избежание вольных или невольных подсказок, экзаменатор находился в соседней комнате, наблюдая за происходящим через стекло с односторонней видимостью. В этих случаях Канзи тоже слушал задания через наушники, причем их произносили разные люди, а иногда применяли даже синтезатор речи.
Проблема биологических корней поведения и психики человека на протяжении всего ХХ в. была одной из наиболее актуальных в психологии и эволюционном учении. Не утратила она своей актуальности и сейчас. В России у истоков исследований в этой области стояла Надежда Николаевна Ладыгина-Котс (1889–1963).
Н.Н. Ладыгину-Котс принято считать – и это совершенно справедливо – одной из основоположниц отечественной зоопсихологии и сравнительной психологии. Однако Надежда Николаевна внесла огромный вклад в появление и развитие и ряда других направлений, которые оформились как самостоятельные гораздо позднее, в том числе и после ее кончины.
Ладыгина-Котс стояла у истоков современной когнитивной науки. Это новое и бурно развивающееся комплексное направление окончательно оформилось в России в самом начале XXI в. Когнитивная наука – область междисциплинарных исследований познания, понимаемого как совокупность процессов приобретения, хранения, преобразования и использования знаний живыми и искусственными системами. Для объединения специалистов разного профиля, изучающих указанные проблемы, в нашей стране была организована Межрегиональная ассоциация по когнитивным исследованиям (МАКИ). Три международные конференции продемонстрировали плодотворность этого объединения философов, лингвистов, физиологов высшей нервной деятельности, психологов (в том числе специалистов в области сравнительной психологии), а также исследователей искусственного интеллекта, специалистов по робототехнике и симуляторам живых систем. Исследования когнитивной (или познавательной, по терминологии Н.Н. Ладыгиной-Котс) деятельности животных органически входят в этот комплекс, а сама Надежда Николаевна стала предшественницей данного направления. Проведенный Ладыгиной-Котс глубокий сравнительный анализ видоспецифичного поведения ребенка и детеныша шимпанзе, а также сравнительное изучение инстинктов у многих видов позвоночных следует отнести к истокам этологии человека, которая в тот период еще просто не существовала как наука.
Надежда Николаевна Ладыгина родилась в Пензе 6 (19) мая 1889 г. Дед ее был крепостным, но грамотным и предприимчивым человеком, который выкупился на волю буквально накануне отмены крепостного права, а отец получил образование и преподавал музыку и пение в Пензенском художественном училище. В 1908 г. Н.Н. Ладыгина с отличием окончила Пензенскую гимназию и поступила на Высшие женские курсы в Москве, на зоологический цикл естественного отделения физико-математического факультета, который окончила в 1917 г.
Ученики Н.Н. Ладыгиной-Котс, наши старшие современники, крупные психологи (С.Л. Новоселова, Д.Б. Богоявленская, Л.И. Анциферова, Л.А. Парамонова и др.) воспринимали ее как носителя духа русской дореволюционной интеллигенции, «продолжение серебряного века». На проходившем в 1999 г. в Государственном Дарвиновском музее заседании, посвященном 110-летнему юбилею Надежды Николаевны, выступавшие отмечали удивительную силу духа этой женщины, говорили, что «она излучала ауру нравственности, которая осеняла всех окружающих».
Н.Н. Ладыгина-Котс и ее сын Р.А. Котс во время чтения лекции тяжело раненым бойцам и медицинскому персоналу в палате госпиталя, размещенного в музее (1941 г.)
Внешность Н.Н. Ладыгиной-Котс также была совершенно незаурядной. Светлана Леонидовна Новоселова, которая пришла к Ладыгиной-Котс еще студенткой, пишет: «Надежда Николаевна была настоящей красавицей с одухотворенным лицом, пышной волной прекрасных волос. В молодости и в зрелые годы она романтично одевалась, бывала в обществе. С годами внешний облик Надежды Николаевны становился строже, но простота, грация и особый стиль радушного, но дистанцированного обхождения великолепно воспитанной русской женщины конца XIX – начала XX в. сохранились в ней до конца» .
Как известно, Высшие женские курсы были очень серьезным вузом, где преподавали крупнейшие специалисты, в том числе профессора МГУ, покинувшие его по политическим соображениям. Например, курс экспериментальной биологии читал сам Н.К. Кольцов. Уже на первом курсе ярко проявился интерес Надежды Николаевны к проблемам развития психики и поведения животных, тесно связанный с ее интересом к эволюционному учению и дарвинизму. Этому способствовали блестящие лекции молодого профессора-эволюциониста А.Ф. Котса.
Лекции он сопровождал демонстрацией своей уже тогда обширной коллекции экспонатов, иллюстрирующих теорию происхождения видов. Именно эта коллекция составила основу современного Дарвиновского музея, основанного А.Ф. Котсом в 1907 г.
В 1911 г. Н.Н. Ладыгина стала женой А.Ф. Котса. Это была не просто дружная семейная пара, а союз единомышленников, и общим делом их жизни стал Дарвиновский музей. С его организацией, становлением и функционированием тесно и органически связана и вся научная деятельность Н.Н. Ладыгиной-Котс. Супруги отдавали музею все свое время, всю энергию. Кроме огромной работы по организации экспозиции, сбору и анализу коллекций, на протяжении всей жизни, даже будучи уже всемирно известными учеными, супруги Котс водили экскурсии по музею для самой разной публики. Это могли быть крупные зарубежные ученые (например, Р.Йеркс, Я.Дембовский, Е.Клапаред и др.), могли быть обычные школьники или же раненые госпиталя, размещавшегося в здании музея во время Великой Отечественной войны. Много внимания супруги Котс уделяли кюбзовцам – членам кружка юных биологов зоопарка, которым руководил их коллега П.П. Смолин.
Государственный Дарвиновский музей. Справа – здание, открытое в 1995 г., слева – хранилище и выставочные залы, открытые в 2007 г.
Их брак – это одна из поразительных love story длиною в полвека.
В 1995 г. экспозиция Государственного Дарвиновского музея была открыта для посетителей в новом, отдельном здании. Это стало исполнением мечты и неустанной заботы супругов Котс, которым так и не удалось добиться этого при жизни. В 2007 г., к своему столетию, музей получил в подарок еще одно новое здание – фондохранилище.
На пополнение коллекций супруги тратили все свои скромные средства. Так, чучела волков меланиста и альбиноса были куплены на деньги, подаренные им на устройство дома.
В Дарвиновском музее хранится огромный фотоархив, запечатлевший красоту Н.Н. Ладыгиной-Котс в самых экзотических костюмах, интерьерах и аксессуарах [см. также: Шубина Ю.В. Век Дарвиновского музея в фактах и фотографиях. – М., 2008]. Многие из этих снимков сделаны А.Ф. Котсом, который занимался фотографией на очень высоком, почти профессиональном уровне.
В 2009 г. исполняется 120 лет со дня рождения Н.Н. Ладыгиной-Котс. В честь этого события в Дарвиновском музее обновлена экспозиция биографических материалов. В день рождения Надежды Николаевны в музее открылась выставка рисунков, созданных обезьянами, собранных чешским приматологом М.А. Ванчатовой. Тематика выставки связана с тем, что Н.Н. Ладыгина-Котс была первым исследователем, обнаружившим способность шимпанзе рисовать.
Собственная научная деятельность Н.Н. Ладыгиной-Котс началась еще в студенческие годы. В 1913 г. ей удалось приобрести полуторалетнего детеныша шимпанзе Иони, который жил затем в ее семье как приемный ребенок. В течение 2,5 лет (до момента смерти Иони от инфекции в 1916 г.) она регулярно наблюдала и со всеми подробностями регистрировала его поведение. Результаты этой работы были обобщены в 3 монографиях. Две из них – «Исследование познавательных способностей шимпанзе» (1923) и «Дитя шимпанзе и дитя человека в их инстинктах, эмоциях, играх, привычках и выразительных движениях» (1935) – были опубликованы, а третью, «Способность шимпанзе к различению формы, величины, количества, к счету, к анализу и к синтезу» Надежде Николаевне опубликовать так и не удалось, хотя она придавала ей большое значение. К сожалению, в настоящее время рукопись этой монографии утрачена…
Впоследствии Н.Н. Ладыгина-Котс обращалась к различным аспектам поведения животных и работала с разными объектами, не ограничиваяcь изучением психики антропоидов и других приматов. В сферу ее интересов входило сравнительное изучение онтогенеза поведения и инстинктов у самых разных видов млекопитающих и птиц. В начале 1920-х гг. она основала при Дарвиновском музее Зоопсихологическую лабораторию и провела в ней ряд сравнительных исследований мышления (способность к «счету») у нескольких видов млекопитающих и птиц. Также в 1920-е гг. она проводила работу в Московском зоопарке, директором которого был в тот период А.Ф. Котс. Большая серия исследований была посвящена онтогенезу поведения хищных млекопитающих (волки, лисы, тигры), которых Надежда Николаевна терпеливо выкармливала и приручала. Так, например, она исследовала у волков цветное зрение – вопрос, к которому биологи вернулись только сейчас. Результаты этих работ обеспечили базу для глубоких обобщений и фундаментальных заключений, – в частности, заключения о том, что элементарное мышление животных является прообразом мышления человека.
Плодотворность работ Н.Н. Ладыгиной-Котс во многом обусловлена оригинальностью использованной ею методологии – как в общих подходах, так и в частных методиках. Надежда Николаевна считала себя последовательницей Дарвина и в своей работе основывалась на широких и разноплановых сравнениях – высшие и низшие приматы, антропоиды и человек, приматы и остальные млекопитающие и т.д.
Вторым важнейшим фактором было осуществление биологического подхода (или биопсихологического метода, по В.А. Вагнеру) к изучению психики животных. Этот подход предполагал учет биологических особенностей изучаемого вида и выбор биологически адекватного метода исследования. Сейчас это кажется само собой разумеющимся, однако начало ХХ в. требовало от исследователя борьбы как против антропоморфизма, так и против «механизирования психики», против «сведения ее к чисто физико-химическим процессам без учета психических элементов в природных условиях жизни животных» [Ладыгина-Котс Н.Н. Исследование познавательных способностей шимпанзе. – М., 1923]. Надежда Николаевна решительно выступала и против тех, кто, «приклеивая ярлык рефлекса ко всем проявлениям психики (от низших до высших ее форм), низводят животное до роли автомата» [там же]. Вслед за Вагнером она отстаивала необходимость внедрения филогенетического и онтогенетического методов в сравнительно-психологические исследования, «возможность плодотворного перенесения основных принципов эволюции из области морфологических наук в пределы зоопсихологии» [там же].
Для изучения психики шимпанзе Надежда Николаевна применила метод обучения «выбору на образец», когда из нескольких предложенных объектов животное должно выбрать идентичный образцу. В Дарвиновском музее сохранились кинокадры, зафиксировавшие, как происходили опыты с Иони.
Этот метод занял в мировой науке столь же прочное место, как метод условных рефлексов, и на протяжении всего ХХ столетия успешно применялся и применяется во всем мире для исследования самых разнообразных аспектов познавательной деятельности не только приматов, но и других млекопитающих, а также птиц. Первоначально его использовали для оценки сенсорных способностей – восприятия цвета, формы и т.п. Однако еще Ладыгина-Котс отмечала, что этот метод ориентирован не на анализ отдельных признаков, а на более высокий уровень отражения, на выявление соотношения между образцом и одним из стимулов для выбора. Поэтому постепенно он сделался инструментом для изучения более сложных когнитивных функций – обобщения, абстрагирования, символизации и т.п.
Н.Н. Ладыгина-Котс во время опыта с шимпанзе Иони: выбор на образец буквы А (по Ладыгиной-Котс, 1923)
Именно в этом качестве эта методика применяется в лаборатории физиологии и генетики поведения, основанной Л.В. Крушинским на биологическом факультете МГУ. Благодаря работам А.А. Смирновой удалось обнаружить способность врановых птиц формировать довербальное понятие «сходство», усваивать символы-числительные. Особый интерес представляет обнаруженная с помощью этого метода способность ворон к одной из операций логического вывода – выявлению аналогии в структуре двухкомпонентных стимулов. Эти когнитивные способности ранее были описаны только у антропоидов .
Постепенно менялся и дизайн эксперимента. Первоначально опыт происходил при непосредственном контакте экспериментатора с подопытным животным. С годами появлялись варианты опыта, которые исключали возможность прямого контакта, способную повлиять на результаты. Опыты приспосабливали для разных животных и разных задач. В настоящее время имеются разнообразные автоматические системы обучения, применяют чувствительные к прикосновению дисплеи компьютеров.
Еще один метод, который прочно утвердился в мировой науке благодаря Н.Н. Ладыгиной-Котс – это системное изучение поведения и психики детенышей антропоидов при воспитании их в человеческих семьях. Эксперимент Надежды Николаевны был повторен рядом психологов (К. и К.Хейс, Л. и У.Келлог, Р.Йеркс) в 1930–1950-х гг., а особое развитие получил в 1970-е гг. в проектах по обучению обезьян простым незвуковым аналогам человеческой речи .
Надо заметить, что авторы «языковых проектов» неизменно ссылались на «Дитя шимпанзе...» (даже до перевода книги на английский язык в 2001 г.), поскольку именно Н.Н. Ладыгина-Котс первой описала «условный язык» общения Иони с людьми и проанализировала вопрос о возможности коммуникации человека и антропоида.
Завершая краткий рассказ о научной биографии Н.Н. Ладыгиной-Котс, хотелось бы упомянуть, что ее труды получили широкую известность и признание и на родине, и за рубежом. Она была награждена орденом Ленина, ее юбилеи всегда торжественно отмечались.
Она оказывала огромное влияние на современников и воспитала несколько крупных исследователей. Ее ученики К.Э. Фабри и С.Л. Новоселова плодотворно разрабатывали ряд аспектов когнитивной деятельности животных.
Светлана Леонидовна Новоселова (1933–2005), доктор психологических наук, действительный член РАЕН, заведующая лабораторией игры и развивающей предметной среды научного Центра «Дошкольное детство» им. А.В. Запорожца, член редколлегии журнала «Развитие личности», Совета Московского отделения Российского психологического общества, вице-президент Российской международной организации по дошкольному воспитанию, начала работать с Н.Н. Ладыгиной-Котс еще в студенческие годы. Светлана Леонидовна – автор нескольких монографий (в том числе «Интеллектуальная основа развития деятельности приматов», 2000; «Генетически ранние формы мышления», 2001), которые можно рассматривать как развитие сравнительных исследований Надежды Николаевны. С.Л. Новоселова написала замечательную статью «Н.Н. Ладыгина-Котс – гордость отечественной науки» для сборника «Выдающиеся психологи Москвы» (2007). В этой статье она талантливо нарисовала портрет Надежды Николаевны не только как крупного ученого, но и как выдающейся личности.
Курт Эрнестович Фабри (1923–1990) был не учеником, но единомышленником, почитателем и продолжателем работ Н.Н. Ладыгиной-Котс, которая оказывала ему серьезную поддержку в трудные периоды его жизни. Он выполнил многочисленные сравнительные исследования разных аспектов поведения животных (в том числе манипуляционной и игровой активности), а в 1976 г. опубликовал первый учебник «Основы зоопсихологии», который до сих пор переиздается под редакцией его ученицы к.псх.н. Н.Н. Мешковой и используется студентами при изучении поведения и психики животных.
О продолжающемся влиянии Н.Н. Ладыгиной-Котс на современную отечественную науку могут свидетельствовать работы ее так называемых «научных внучек». Так назвали учениц К.Э. Фабри, докторов наук М.А. Дерягину, М.Л. Бутовскую, Г.Г. Филиппову, которые интенсивно работают в разных областях зоо- и сравнительной психологии. Им принадлежит ряд монографий и учебников по зоопсихологии, этологии, приматологии. Перечислим для примера некоторые из них:
Филипова Г.Г.
«Зоопсихология и сравнительная психология», «Психология материнства»;
Дерягина М.А.
«Систематика приматов», «Манипуляционная активность позвоночных»;
Бутовская М.Л.
«Язык тела», «Тайны пола»;
Бутовская М.Л., Дерягина М.А.
«Систематика и поведение приматов»;
Бутовская М.Л. и др.
«Агрессия и мирное сосуществование: механизмы контроля социальной напряженности у человека» и др.
Фотографии приводятся с любезного разрешения руководства Государственного Дарвиновского музея.
По материалам статьи: Зорина З.А. У истоков сравнительной психологии и этологии человека: труды Н.Н. Ладыгиной-Котс // Вестник НГУ. Серия Психология. 2008. Т. 2. вып. 2. С. 10–27.
Новоселова С.Л. Н.Н. Ладыгина-Котс – гордость отечественной науки / Сб. «Выдающиеся психологи Москвы» //Под ред. В.В. Рубцова и М.Г. Ярошевского. – М.: Психологический институт РАО, 2007. – С. 243–254.
См. например: Зорина З.А. О мышлении животных // Биология. 2003. № 25–26; Зорина З.А., Смирнова А.А. О чем рассказали «говорящие» обезьяны. (Способны ли высшие животные оперировать символами). – М.: ЯСК, 2006; Зорина З.А., Смирнова А.А. Изучение биологических предшественников речи человека у современных антропоидов //Биология. 2007. № 13–14 и др.
Языкам-посредникам – подробнее см. Зорина З.А., Смирнова А.А. О чем рассказали «говорящие» обезьяны. (Способны ли высшие животные оперировать символами). – М.: ЯСК, 2006; Зорина З.А., Смирнова А.А. Изучение биологических предшественников речи человека у современных антропоидов // Биология. 2007. № 13–14.
Зоя Александровна Зорина
Доктор биологических наук, руководитель лаборатории физиологии и генетики поведения биологического факультета МГУ. Родилась 29.03.1941 г.
Специальность - Физиология высшей нервной деятельности;
1958 -1963 - учеба на биолого-почвенном ф-те МГУ, кафедра ВНД, научные руководители Н.А. Тушмалова, Д.А. Флесс; "Роль и участие гиппокампа в генезе аудиогенного судорожного припадка";
1965 - 1986 младший научный сотрудник кафедры ВНД
1986 - 1993 старший научный сотрудник кафедры ВНД
1993 - 1997 ведущий научный сотрудник кафедры ВНД
1997 по наст.вр. заведующая лабораторией физиологии и генетики поведения кафедры ВНД
1968 -диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук "Роль и участие гиппокампа в генезе аудиогенных судорог разного происхождения"
1993 -диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук "Рассудочная деятельность птиц"
2001 - звание заслуженного научного сотрудника МГУ
Спецкурсы - "Элементарное мышление животных" для кафедры ВНД, "Основы этологии и зоопсихологии" - для философского факультета.
Подготовала 3 аспирантов, защитивших кандидатские диссертации.
Член ученого совета биолого-химического ф-та МПГУ;
Член бюро рабочей группы по изучению врановых птиц (будет отдельная информация)
Член оргкомитета Московского этологического семинара.
Основные труды:
Интервью
Наука: к 120-летию со дня рождения зоопсихолога Надежды Ладыгиной-Котс19 мая 2009 года исполняется 120 лет со дня рождения выдающегося зоопсихолога Надежды Ладыгиной-Котс, автора знаменитой книги "Дитя шимпанзе и дитя человека" Этот труд стал итогом многолетних наблюдений сначала за развитием шимпанзенка Йони, а затем – своего собственного сына Рудольфа. О самых интересных эпизодах жизни и научной работы Ладыгиной – Котс рассказывает профессор биологического факультета МГУ Зоя Зорина. С ней беседуют Ольга Орлова и Александр Марков.
З.А. Зорина
Список работ автора имеющихся на сайте
Элементарное мышление животных.Элементарное мышление животных: Учебное пособие. М.: Аспект Пресс, 2002.- 320 с. ISBN 5-7567-0135-4. Учебное пособие посвящено элементарному мышлению, или рассудочной деятельности - наиболее сложной форме поведения животных. Впервые вниманию читателя предложен синтез классических работ и новейших данных в этой области, полученных зоопсихологами, физиологами высшей нервной деятельности и этологами
З.А. Зорина , И.И. Полетаева
Основные положения концепции Лоренца
В основу своей первоначальной концепции Лоренц положил деление поведения на врожденное (собственно инстинктивное) и приобретенное (сформированное за счет индивидуального опыта, обучения). Он указывал, что такое дробление в большинстве случаев бывает условным. Каждая последовательность поведенческих актов рассматривается Лоренцом как сцепление инстинктов и обучения. Наследование видоспецифических особенностей в выполнении фиксированных комплексов действий можно анализировать, изучая поведение гибридов первого поколения от скрещивания особей родственных видов, у которых это поведение четко различается, а также (что применимо в основном к насекомым) у особей с локальными мутациями, затрагивающими этот признак.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Биологический факультет
Кафедра высшей нервной деятельности
Научный редактор И. И. Полетаева
Зоя Александровна Зорина
Доктор биологических наук. Заведует лабораторией физиологии и генетики поведения животных кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Изучает элементарное мышление животных, в том числе способность к обобщению и символизации у врановых птиц, читает лекции в МГУ и ряде институтов. Автор монографии и ряда печатных работ по рассудочной деятельности птиц, а также учебных пособий «Основы этологии и генетики поведения» (М., 1999/2002, в соавторстве); «Зоопсихология: элементарное мышление животных» (М., 2001/2003, совместно с И. И. Полетаевой) и популярной книги «Поведение животных» в серии «Я познаю мир» (М., 2001, совместно с И. И. Полетаевой).
Анна Анатольевна Смирнова
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологии и генетики поведения животных кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Занимается экспериментальным изучением мышления животных.
Они говорят или обезьянничают? (предисловие издателя)
0. Идея издания этой книги была подсказана одной телепередачей Александра Гордона, осуществившего несколько лет назад замечательный проект: серию интервью с отечественными учеными, которые в живой и доступной форме рассказывали о своих исследованиях и связанных с этими исследованиями проблемах. Передача была посвящена способностям человекообразных обезьян понимать и использовать естественный (человеческий) язык. В ней известные ученые доктор биол. наук З. А. Зорина (исследователь разумного поведения животных) и доктор исторических наук М. Л. Бутовская (специалист в области антропологии и этологии приматов) рассказывали о наиболее интересных достижениях зарубежных, главным образом американских, биологов в этой области.
Достижения эти меня поразили. Они оказались настолько неожиданными и, более того, невероятными, что, если бы не авторитет ученых и академический стиль изложения (детальное обсуждение условий каждого эксперимента, многоаспектный анализ его результатов, осторожность в общих оценках и пр.), их рассказ вполне можно было бы принять за псевдонаучную сенсацию.
Приведу лишь два эпизода из этой беседы – так, как они описаны уже в настоящей книге.
1. В первом эпизоде речь шла об эксперименте американских ученых, четы Алана и Беатрис Гарднеров, которые в 1966 году взяли жить в свою семью 10-месячную самку шимпанзе по имени Уошо. Их целью было выяснить, способны ли шимпанзе освоить простейшие элементы языка-посредника амслен – упрощенного языка жестов американских глухонемых (как известно, голосовой аппарат антропоида не приспособлен для воспроизведения звуков человеческой речи).
Спустя короткое время стало очевидно, что Уошо – не пассивное лабораторное животное, а существо, наделенное потребностью учиться и общаться. Она не просто овладевала словарем, а задавала вопросы, комментировала собственные действия и действия своих учителей, сама заговаривала с ними, т. е. вступила в полноценное двустороннее общение с людьми. Словом, Уошо превзошла ожидания экспериментаторов, и… после трех лет обучения употребляла уже около 130 знаков… Она к месту употребляла «слова», объединяла их в небольшие предложения, придумывала собственные знаки, шутила и даже ругалась.
…В случае ошибок Уошо себя поправляла. Вот типичный пример: она показала на картинку, сделала знак «ЭТО ЕДА», потом внимательно посмотрела на свою руку и изменила «высказывание» на «ЭТО ПИТЬЕ», что и было правильно. <…>
Уошо точно различала знак собственного имени и местоимения 1-го лица. Она регулярно использовала жесты «МНЕ», «Я», «ТЫ» и притяжательные местоимения – «МОЙ», «ТВОЙ» (это были разные знаки). <…> Она хорошо представляла себе разницу между действующим субъектом и объектом его действий и демонстрировала это понимание при использовании не только имен собственных, но и местоимений. Обращаясь с какой-то просьбой, Уошо ставила «ТЫ» перед «МНЕ» в 90 % случаев: «ТЫ ВЫПУСТИТЬ Я»; «ТЫ ДАЙ МНЕ», но «Я ДАМ ТЕБЕ». Когда ей знаками говорили «Я ЩЕКОТАТЬ ТЕБЯ», она ждала, что ее будут щекотать. Но когда ей говорили «ТЫ ЩЕКОТАТЬ МЕНЯ», она, в свою очередь, бросалась щекотать собеседника. <…>
Уошо… очень быстро обобщила один из своих первых знаков «ОТКРОЙ» и спонтанно переносила его на большое количество объектов (референтов). Например, первоначально Уошо обучали этому знаку применительно к открыванию трех конкретных дверей. Не сразу, но она спонтанно стала им пользоваться для открывания всех дверей, включая дверцы холодильников и буфета… Потом она применяла этот знак для открывания вообще всяческих контейнеров, в том числе ящиков, коробок, портфеля, бутылок, кастрюль. В конце концов, она совершила настоящее открытие – подала этот знак, когда ей потребовалось повернуть водопроводный кран!
Завершающий штрих -
…способность к употреблению жестов в переносном значении. Так, Уошо «назвала» служителя, долго не дававшего ей пить, «ГРЯЗНЫЙ ДЖЕК», и слово «ГРЯЗНЫЙ» очевидно было употреблено не в смысле «запачканный», а в качестве бранного. В других случаях разные шимпанзе и гориллы относили «ГРЯЗНЫЙ» к бездомным котам, надоедливым гиббонам и ненавистному поводку для прогулок. Коко (горилла. – А. К. ) также называла одного из служителей «ТЫ ГРЯЗНЫЙ ПЛОХОЙ ТУАЛЕТ» (с. 159–163).
Другой эпизод относится к более позднему времени – ко второй половине 80-х годов. В нем участвовал знаменитый ныне Канзи – представитель недавно открытого подвида карликовых шимпанзе бонобо. Канзи был «билингвом». Во-первых, его целенаправленно обучали новому языку-посреднику йеркиш. Вместо жестов амслена здесь используется специальная компьютерная клавиатура с условными (не иконическими) клавишами-значками («лексиграммами»), обозначающими слова английского языка. При нажатии клавиши значок слова отображается на мониторе (без звукового воспроизведения слова). Тем самым оба участника видят весь диалог и могут исправлять или дополнять свои реплики. Кроме того, Канзи наряду с лексиграммами непроизвольно (без специального обучения) усвоил и звучание около 150 английских слов и, по мнению руководителя проекта доктора Сью Сэвидж-Рамбо, мог непосредственно, без обращения к монитору и лексиграммам, воспринимать и понимать звучащую речь. Однако это наблюдение требовало убедительного экспериментального подтверждения. Ведь
общаясь с людьми, обезьяны настолько преуспевают в восприятии невербальных аспектов коммуникации, что часто догадываются о намерениях говорящего, на самом деле не понимая значения слов. С. Сэвидж-Рамбо иллюстрирует это удачным примером: если вы следите за «мыльной оперой» с выключенным звуком, то почти всегда вы и без слов понимаете смысл того, о чем идет речь. Способность «читать» информацию в конкретной ситуации из разных источников, включая жесты, взгляды, действия, интонацию и знание уже имевших место аналогичных обстоятельств, у обезьян развита очень хорошо. Отсюда часто рождается заблуждение, что они понимают слова, поскольку, сосредоточенные прежде всего на языке, люди забывают о существовании других каналов информации (с. 224).
Чтобы получить такое подтверждение, С. Сэвидж-Рамбо провела уникальный эксперимент, позволивший
сравнить понимание произносимых человеком предложений у Канзи и у ребенка – девочки Али. <…> В начале тестирования (оно продолжалось с мая 1988 г. до февраля 1989 г.) Канзи было 8 лет, а Але 2 года. Им предложили в общей сложности по 600 устных заданий, каждый раз новых, в которых и слова, и синтаксические конструкции систематически менялись в каждой пробе. Фразы одного типа (в разных вариантах) повторялись не реже, чем через несколько дней. Обстановка тестирования была разнообразной. Это мог быть прямой контакт, когда обезьяна и человек сидели рядом на полу среди груды игрушек. В части таких опытов экспериментатор надевал шлем, закрывающий лицо, чтобы невольной мимикой или взглядом не подсказать нужное действие или предмет (что вообще было маловероятно). В других опытах, также во избежание вольных или невольных подсказок, экзаменатор находился в соседней комнате, наблюдая за происходящим через стекло с односторонней видимостью. В этих случаях Канзи тоже слушал задания через наушники, причем их произносили разные люди, а иногда применяли даже синтезатор речи.
В подавляющем большинстве случаев Канзи без какой-либо специальной тренировки правильно выполнял каждый раз новые инструкции. Ниже мы приводим типичные примеры.
Положи булку в микроволновку;
Достань сок из холодильника;
Дай черепахе картошки;
Достань платок из кармана Х.
При этом часть заданий давали в двух вариантах, смысл которых менялся в зависимости от порядка слов в предложении:
Выйди на улицу и найди там морковку;
Вынеси морковь на улицу;
Налей кока-колу в лимонад;
Налей лимонад в кока-колу.
Многие обращенные к нему фразы провоцировали совершение необычных (или даже обычно наказуемых) действий с обычными предметами:
Выдави зубную пасту на гамбургер;
Найди собачку и сделай ей укол;
Нашлепай гориллу открывалкой для банок;
Пусть змея (игрушечная) укусит Линду (сотрудницу) и т. д.
Ежедневные занятия с Канзи постоянно были направлены на то, чтобы снова и снова выяснять пределы его понимания происходящего. Например, во время прогулки его могли попросить:
Набери сосновых иголок в рюкзак;
Положи мячик на иголки,
а через несколько дней:
Насыпь иголок на мячик.
<…> Достижения Канзи несомненно подтвердили способность шимпанзе к спонтанному пониманию синтаксиса. Оказалось, что, как и его коллега по эксперименту девочка Аля, он практически безошибочно понимал все предложенные вопросы и задания. В среднем Канзи выполнил правильно 81 % заданий, тогда как Аля – 64 % (с. 233–237).
Из книги З.А.Зориной, И.И.Полетаевой «Элементарной мышление животных: высшая нервная деятельность и зоопсихология»
Исследование рассудочной деятельности животных важно не только само по себе, но еще и потому, что оно тесно связано с проблемой происхождения психической деятельности человека в процессе эволюции. Представления о зачатках мышления животных и об уровнях его сложности всегда были предметом дискуссии и до сих пор продолжают вызывать разногласия. Вместе с тем к настоящему времени накоплено огромное количество фактов, которые убедительно свидетельствуют о том, что некоторые формы элементарного мышления имеются у достаточно широкого круга позвоночных.В современной науке явления, которые относятся к элементарной рассудочной деятельности, остаются наименее изученными, тем не менее их описание, анализ и интеграция в общую систему знаний о когнитивных процессах очень важны. Дело в том, что элементарное мышление животных в большей степени, чем другие когнитивные процессы, такие как пространственная память, родственны невербальному мышлению человека. За последние 15-20 лет накоплено огромное количество новых и разноплановых данных, которые позволяют точнее оценить возможности мышления животных, степень развития элементарного мышления у представителей разных видов, степень его близости к мышлению человека.
К настоящему времени сформулированы следующие представления о мышлении животных.
- Элементы мышления проявляются у животных в разных формах. Это может выражаться в выполнении разных операций, таких как обобщение, абстрагирование, сравнение, логический вывод, экстренное принятие решения за счет оперирования эмпирическими законами и др.;
- Разумные акты у животных связаны с обработкой разного рода сенсорной информации (звуковой, обонятельной, разных видов зрительной - пространственной, количественной, геометрической) в разных функциональных сферах - пищедобывательной, оборонительной, социальной, родительской и др.
- Мышление животных - не просто способность к решению той или иной задачи. Это системное свойство мозга, причем чем выше филогенетический уровень животного и соответствующей структурно-функциональной организации его мозга, тем большим диапазоном интеллектуальных возможностей оно обладает.
Определения мышления животных. Каким критериям должен отвечать акт поведения животного, чтобы его можно было отнести к этой категории? Напомним, что в качестве ключевого мы выбрали определение А.Р. Лурия, согласно которому «акт мышления возникает только тогда, когда у субъекта существует соответствующий мотив, делающий задачу актуальной, а решение ее необходимым, и когда субъект оказывается в ситуации, относительно выхода из которой у него нет ГОТОВОГО РЕШЕНИЯ - привычного (т. е. приобретенного в процессе обучения) или врожденного».
Иными словами, речь идет об актах поведения, программа выполнения которых должна создаваться экстренно , в соответствии с условиями задачи, и по своей природе не требует совершения действий, которые представляли бы собой пробы и ошибки.
Мышление человека - процесс многогранный, включающий и развитую до уровня символизации способность к обобщению и абстрагированию, и предвосхищение нового, и решение задач за счет экстренного анализа ее условий и выявления лежащей в ее основе закономерности. Мышление животных - это сложный процесс, который включает как способность к экстренному решению тех или иных элементарных логических задач, так и способность к обобщению. У высокоорганизованных животных (у приматов, дельфинов, а также врановых птиц) мышление не ограничивается способностью к решению отдельных задач, но представляет собой системную функцию мозга, которая проявляется при решении разнообразных тестов в эксперименте и в самых разных ситуациях в естественной среде обитания.
О методе. Для получения адекватной оценки способности к РД (рассудочной деятельности) у тестируемого животного необходимо создавать соответствующее мотивационное состояние. Как правило, опыты проводят на голодных животных при пищевом подкреплении, причем желательно подбирать наиболее привлекательную для каждой особи приманку. По мере привыкания к обстановке опыта степень пищевой депривации делают менее жесткой.
Вопрос о том, какая степень голодания допустима в таких экспериментах, до недавнего времени решался чисто эмпирически. Однако в зарубежных лабораториях установлены правила обращения с лабораторными животными, которые предусматривают, в частности, что они должны сохранять не менее 80% нормального веса. Это правило входит в кодекс этических принципов Американской психологической ассоциации.
В то же время при работе с высшими млекопитающими более целесообразным может быть использование не пищевой мотивации, а стремления к игре и исследованию окружающей среды. В частности, чтобы дельфины решали задачу на оперирование эмпирической размерностью фигур, в качестве приманки использовали не пищу, а мяч. Большинство экспериментов американских исследователей по обучению шимпанзе языкам-посредникам проводится без пищевого подкрепления, за счет удовлетворения их любознательности.
Изучение способности животных к обобщению и абстрагированию. Представленный материал показывает, что у животных разных видов, начиная с рептилий , в той или иной степени обнаружена и изучена способность к операциям обобщения и абстрагирования. Эта способность используется в анализе и обработке признаков разного характера и модальностей. Диапазон уровней обобщения и абстрагирования у разных животных также достаточно широк. С самого начала исследований этого феномена существовало две точки зрения по вопросу о том, какие уровни обобщения доступны животным:
- «допонятийный» уровень обобщения соответствует представлению ряда авторов о том, что животные способны только к абстракции in concreto, «выделению признака в наглядно представленных конкретных объектах». По мнению этих авторов, истинная абстракция животным не доступна, поскольку они «не способны к установлению мысленной связи между одними лишь представлениями и их комбинированию в образы».
- «довербальные понятия», обнаруженные у ряда животных, подтверждают альтернативную точку зрения, высказанную в те же годы другими учеными, которые считали, что не только шимпанзе, но и ряд других позвоночных способны к высоким степеням обобщения, и даже зачаткам «символического мышления человека».
Именно эта вторая точка зрения получает все новые и новые подтверждения в современных исследованиях. Важно подчеркнуть, что способность у высшим степеням абстрагирования обнаруживается не только у человекообразных обезьян, но и у представителей других отрядов млекопитающих (дельфины), а также у некоторых видов птиц (врановые, попугаи). Этот факт нельзя считать неожиданным, т. к. он подтверждается данными о способности этих же животных и к решению ряда элементарных логических задач.
Полученные данные подтверждают гипотезу, что способность к обобщению явилась основой возникновения речи человека в процессе эволюции.
Сравнительная характеристика и морфофизиологические основы мышления животных. Современное исследование любого аспекта поведения только тогда может считаться полноценным, если авторы рассматривают его развитие, механизмы, эволюцию и адаптивное значение, не ограничиваясь наблюдениями и описаниями. Одни формы мышления достаточно примитивны и встречаются у низкоорганизованных животных, другие - более сложные и доступны видам, наиболее продвинутым в эволюционном развитии.
Представляет интерес рассмотреть, на каких этапах филогенеза они возникли, как происходило их усложнение в эволюционном ряду, а также выяснить, какие особенности строения мозга обеспечивают проявление того или иного уровня развития рассудочной деятельности. »Сложное обучение» и уровень развития животных. В многочисленных исследованиях было неоднократно продемонстрировано, что скорость, прочность и «точность» формирования обычных УР (условных рефлексов) (как классических, так и инструментальных) достаточно близки у позвоночных самого разного филогенетического уровня и практически не зависят от сложности строения мозга. Чтобы оценить степень развития более сложных когнитивных функций, необходимо было разработать другие процедуры обучения животных, которые требовали бы улавливания общего «правила», «алгоритма» решения серии однотипных задач. Предполагалось, что их использование могло бы выявить различия в обучении и когнитивных процессах, которые коррелировали бы со сложностью строения мозга.
В лаборатории Л. Г. Воронина в 60-е годы на животных разных таксономических групп (рыбах, пресмыкающихся, птицах и млекопитающих) исследовали скорость формирования «цепных» УР. Оказалось, что «цепи» УР легче вырабатываются и дольше сохраняются у животных с более развитым мозгом.
Методом многократных переделок УР уже в первых работах убедительно показали, что успешность обучения в целом зависит от уровня организации мозга животного, по крайней мере в пределах крупных таксономических групп. При последовательных переделках сигнального значения стимула формирование каждого следующего УР у многих млекопитающих (в том числе у крыс) и некоторых видов птиц ускоряется, т. е. число ошибок при каждом новом сигнальном значении стимулов постепенно и достаточно заметно снижается. В отличие от них, у рыб такого ускорения практически не происходит. Таким образом, способность уловить общее правило, лежащее в основе теста, проявляется у животных с относительно примитивным мозгом (крысы, голуби).
Формирование установки на обучение также позволило выявить различия в способности к обучению у животных разных видов, коррелирующие с уровнем развития мозга. У большинства видов приматов установка на обучение формируется после выработки 150-200 дифференцировок. Иными словами, в этот период доля правильных выборов уже при втором предъявлении новых стимулов (т. е. без дополнительного обучения) доходит до 90%. Несколько больше таких серий обучения требуется беличьим саймири, еще больше - мармозеткам и кошкам. В отличие от них у крыс, кур, голубей и белок правильные ответы при втором предъявлении новой пары стимулов превышали случайный уровень не более чем на 10-15% даже после выработки 1500 различных дифференцировок. Для крыс этот тест оказался мене доступным, чем многократная переделка УР.
Врановые птицы - американские сойки (Cyanocitta cristata) и вороны (Corvus brachyrhynchos), - а также скворцы-майны (Gracula religiosa) по скорости формирования установки на обучение превосходят кошек и саймири и приближаются к мартышковым обезьянам. Скорость формирования установки на обучение соответствует уровню организации мозга: низкая - у грызунов, выше - у хищных млекопитающих и очень высокая - у приматов в целом.
Вместе с тем внутри отряда приматов существуют определенные различия по этому показателю. Наиболее успешно формируют «установку» человекообразные обезьяны, причем шимпанзе опережают в этом отношении других антропоидов, включая горилл, и даже детей с низким коэффициентом интеллектуального развития.
Наряду со столь очевидными различиями показателей решения, которые обнаружены у шимпанзе и грызунов, во многих случаях животные с заведомо по-разному организованным мозгом (например, кошки и макаки) демонстрируют сходные количественные показатели формирования установки. Однако различия между ними выявляются четко, если обратиться к «качественному» анализу, т. е. к сопоставлению стратегий в решении этого теста. Такой анализ провел Д. Уоррен. Кошки действовали достаточно примитивно. Если при первом предъявлении новой пары стимулов кошка случайно выбрала «правильный» стимул, то дальше действовала безошибочно, т. е. придерживалась стратегии «преуспел - делай также» (win-stay). При неудачном выборе кошка не могла адекватно использовать полученную информацию и в следующий раз выбирала наугад, не используя стратегию «проиграл - измени тактику» (lose-shift), а дальше обучалась по принципу «проб и ошибок».
В таких же опытах макаки-резусы вели себя иначе. Даже если при первом предъявлении новой пары стимулов их выбор был неудачным, то при следующих пробах они практически всегда действовали правильно. Иными словами, «неуспех» воспринимался макаками не как ошибка, после которой надо снова пробовать, а как основание для смены стратегии выбора, т. е. они далее действовали по правилу: «проиграл - измени тактику». К тоже, в отличие от кошек, макаки могли гибко переходить от одного правила к другому. Это означало, по-видимому, что они способны полностью уловить принцип задачи. Такую же более совершенную стратегию формирования «установки» проявили представители врановых птиц - сойки: они реагировали на новые стимулы правильно независимо от того, был ли выбор в первой пробе положительным или отрицательным.
Межвидовые различия обнаруживаются и в скорости обучения «выбору по образцу» . Если крысам и голубям требуются сотни сочетаний для формирования и упрочения реакции выбора по сходству, то человекообразным обезьянам нужен гораздо меньший период тренировки, а в некоторых случаях им достаточно первых проб. Методика обучения навыку выбора «по отличию от образца» широко используется в исследованиях обучения и памяти у грызунов; она оказалась пригодной и для оценки особенностей протекания когнитивных процессов у трансгенных мышей.
При сравнении способностей животных разных видов к обучению простым условным рефлексам различий не обнаруживается. В тестах на способность к сложным формам обучения, когда животное должно уловить (понять) общее правило выбора, большего успеха добиваются животные с более высокоорганизованным мозгом.
Сравнительная характеристика уровня элементарной рассудочной деятельности (элементарного мышления) у животных разных таксономических групп. К началу 70-х гг. ХХ в. сформировались экспериментальные подходы, позволившие проводить систематические сравнительные исследования рассудочной деятельности животных. Их особенностью было использование животных большого числа видов в стандартных условиях с применением единых, стандартных тестов, результаты которых доступны точной количественной оценке. Это позволяло сопоставлять показатели решения теста животными разных таксономических групп и анализировать специфику механизмов (стратегии), лежащих в основе решения такой задачи, подобно тому, как это было сделано при сопоставлении стратегий решения теста на «установку».
Способность к экстраполяции. Наиболее полная сравнительная характеристика рассудочной деятельности была получена с помощью теста на способность к экстраполяции, а также некоторых других элементарных логических задач, разработанных Л.В. Крушинским. Задача межвидовых сравнений облегчалась тем, что существовали методы точной количественной оценки результатов этих тестов.
Способность к экстраполяции имеется у многих животных. Совершенно не способными к решению этой задачи оказались только рыбы и земноводные. По данным Е.И. Очинской, задачу на экстраполяцию успешно решали пресмыкающиеся - черепахи, кайманы и зеленые ящерицы. Отметим, что у черепах была выявлена также способность к обобщению отвлеченных пространственных признаков.
Наличие у пресмыкающихся способности к экстраполяции и обобщению свидетельствует, что зачатки этих форм элементарного мышления сформировались на относительно ранних этапах филогенеза.
Наиболее полно способность к экстраполяции была охарактеризована у млекопитающих. В этого пределах класса можно наблюдать закономерное улучшение решения большинства тестов на рассудочную деятельность. Так, у грызунов в целом способность к экстраполяции крайне ограничена, хищные млекопитающие прекрасно экстраполируют, у приматов эта способность не оценивалась, а у дельфинов она высоко развита.
Тесты на оперирование эмпирической размерностью фигур и Ревеша-Крушинского. Согласно взглядам Л. В. Крушинского, способность к экстраполяции направления движения пищевого (или другого биологически значимого раздражителя) отражает лишь одну из возможных сторон рассудочной деятельности животных. Другой тест - оперирование эмпирической размерностью фигур - основан на понимании геометрических свойств предметов. Его использование позволило углубить сравнительную характеристику рассудочной деятельности исследованных видов животных. Его могут решить животные лишь немногих видов. Удивительно, что с ним не справляются хищные млекопитающие (за исключением медведей). Врановые птицы решали задачу на уровне, близком к обезьянам, медведям и дельфинам. Эти опыты, так же как и результаты исследования способности врановых птиц к обобщению и символизации, свидетельствуют о сходстве уровня рассудочной деятельности этих птиц и приматов.
Тест Ревеша-Крушинского был предназначен для выявления способности животных экстренно определять положение спрятанной приманки на основе информации о ее перемещении, полученной в ходе теста. Все исследованные виды (крысы, врановые птицы, некоторые виды низших обезьян и человекообразные обезьяны) ведут себя практически одинаково - безошибочно решают задачу лишь в единичных случаях, однако все животные (и крысы, и приматы) способны оптимизировать поиск в пределах первого же теста.
Наряду со способностью к экстренной реорганизации независимых навыков тест Ревеша-Крушинского - это еще одна форма рассудочной деятельности, доступная низкоорганизованным животным - крысам.
«Градации» элементарного мышления. Способность к экстраполяции направления движения пищевого раздражителя, исчезающего из поля зрения, обнаружена у представителей пресмыкающихся, млекопитающих и птиц, но выражена в разной степени. На этом основании Л. В. Крушинский выделил несколько градаций в степени ее развития: они различались не только по количественным показателям (от 65 % у некоторых линий мышей до 90 % у хищных млекопитающих), но и по способности решать различные усложненные варианты этой задачи. Появление данных о способности к решению задачи на оперирование эмпирической размерностью фигур позволило дать еще более подробную характеристику уровня развития элементарного мышления.
Л. В. Крушинский высказал гипотезу, что усложнение рассудочной деятельности животных в процессе эволюции происходило за счет увеличения числа «эмпирических законов», которыми может оперировать животное, и, следовательно, росло число элементарных логических задач, которые они способны были решать.
Исходя из этого, Крушинский полагал, что для сравнительной характеристики рассудочной деятельности животных необходимо использовать батареи разнообразных тестов. Результаты исследования элементарного мышления животных, накопленные к настоящему времени показали плодотворность и информативность такого подхода.
Элементарное мышление животных исследуют с помощью двух групп тестов. Первая из них оценивает способность животного к решению задачи в экстренно сложившейся обстановке, основанному на понимании логической структуры задачи (к таким задачам относится и тест на экстраполяцию). Л. В. Крушинский предложил набор (или батарею) тестов разной сложности для комплексной оценки элементарной рассудочной деятельности животных. Его работы позволили выявить градации таких способностей в ряду позвоночных. Вторая группа тестов анализирует способности животных к обобщению и абстрагированию. Данные, полученные в экспериментах по обучению животных многократным переделкам и «установке на обучение», также выявили градации этих способностей у животных разного уровня организации и показали сходный характер различий между разными таксономическими группами
Млекопитающие. Грызуны - характеризуются
низшей градацией элементарного мышления. Способность к экстраполяции обнаружена у диких крыс-пасюков, некоторых генетических групп мышей и бобров, причем в большинстве случаев правильные решения лишь незначительно превышают случайный уровень. Тем не менее, эти решения по своему механизму принципиально отличаются от обучения сходной задаче и представляют собой проявления более сложной, чем обучение когнитивной способности. Наряду со слабой способностью к экстраполяции, у грызунов крайне ограничена способность к обобщению, и они не могут формировать установки на обучение. В то же время некоторые когнитивные задачи им доступны - крысы способны к решению задач на экстренную реорганизацию независимо сформированных навыков и к оптимизации стратегии при поиске приманки в тесте Ревеша-Крушинского.
К следующей градации относятся хищные млекопитающие. Все исследованные виды этого отряда (кошки, собаки, волки, лисы, песцы, медведи) успешно решают задачу на экстраполяцию. Это совпадает с их выраженной способностью к формированию установки на обучение и к достаточно высокому уровню обобщений. Вместе с тем, важно подчеркнуть, что большинство хищных млекопитающих не способны к решению теста на оперирование размерностью фигур. Это объективно отражает специфику их когнитивных способностей и отличие уровня развития хищных от приматов.
Следующую (3) градацию элементарного мышления можно обнаружить у более высокоорганизованных млекопитающих - обезьян и дельфинов. Дельфины хорошо экстраполируют направление движения раздражителя, что согласуется с данными об их способности к быстрому формированию установки на обучение, к высоким степеням обобщения и другим сложным когнитивным функциям
Птицы. В пределах класса птиц обнаружены сходные с млекопитающими градации способности к экстраполяции - от полного ее отсутствия у голубей до высокого уровня ее развития (на уровне хищных млекопитающих и дельфинов) у врановых птиц. Хищные птицы (Falco tinunculus, F. vespertilus, Pernis aviporus и др. виды) занимают промежуточное положение: у них уровень успешных решений при первом предъявлении лишь незначительно (хотя и достоверно) превышает случайный.
Эта характеристика становится более полной и убедительной в сопоставлении с данными по другим видам элементарного мышления у врановых и голубей.
Врановые птицы достигают уровня развития приматов по следующим видам когнитивных тестов:
- по скорости и стратегии образования установки на обучение;
- по способности к оперированию эмпирической размерностью фигур;
- по возможности образования довербальных понятий;
- по способности к употреблению символов.
В отличие от них голуби - значительно более примитивно организованные представители класса птиц. Они не способны к решению элементарных логических задач, к формированию установки на обучение и обладают крайне ограниченной способностью к допонятийному уровню обобщения. Тем не менее, даже у них проявляется способность к решению наиболее простой задачи - к экстренной интеграции независимо образованных навыков.
Способность к экстраполяции представляет собой относительно универсальную когнитивную функцию, в той или иной степени доступную широкому диапазону видов позвоночных, начиная с рептилий. Таким образом, самые первые и примитивные биологические предпосылки мышления человека возникли на ранних этапах филогенеза позвоночных.
Более высокоорганизованные животные способны к решению большего числа когнитивных тестов, и справляются с более сложными логическими задачами. Это соответствует представлениям Л. В. Крушинского о том, что эволюция элементарной рассудочной деятельности животных шла, по-видимому, в направлении увеличения числа законов, которыми животное способно оперировать.
Рассудочная деятельность и сложность строения мозга. Л.В. Крушинский и его сотрудники в 70-е годы ХХ века предприняли исследование морфофизиологических основ элементарной рассудочной деятельности животных. Эти работы включали сопоставление сложности строения высших ассоциативных структур переднего мозга птиц и млекопитающих с уровнем развития у них способности к рассудочной деятельности. На основе таких сопоставлений было предпринято экспериментальное исследование роли отдельных образований мозга в способности к экстраполяции и в способности к обучению. Ряд экспериментальных работ были специально посвящены сравнению способности животных к решению элементарных логических задачи и к обучению.
«Цефализация», сложность нейронного строения и уровень рассудочной деятельности. В лаборатории Л. В. Крушинского изучалась связь сложности организации мозга и общего уровня эволюционного развития в классах птиц и млекопитающих. Нейроморфологические данные, накопленные к 70-м годам ХХ в., свидетельствовали, что индекс цефализации - относительный объем высших отделов мозга (новой коры у млекопитающих и гипер- и неостриатума у птиц) растет по мере повышения уровня эволюционного развития вида. Л. В. Крушинский показал, что как у птиц, так и у млекопитающих степень цефализации в пределах каждого класса позвоночных представляет собой существенный параметр, определяющий уровень развития рассудочной деятельности.
А. Портман получил следующие величины индексов относительного объема полушарий птиц: голубь -4,0; курица - 3,27; утка (Anas platirhinchos) - 6,08, сокол (Falco tinninculus) - 8,24, канюк (Buteo buteo) - 9,78; сорока (Pica pica) - 15,81; грач (Corvus frugilegus) - 15,68; ворона (C. corоne) - 15,38.
У млекопитающих также обнаруживается зависимость между уровнем развития элементарной рассудочной деятельности и относительным размером мозга. Л. В. Крушинский приводит следующие величины квадратического показателя головного мозга (по Я. Я. Рогинскому) для ряда видов млекопитающих: мышь - 0,0088; крыса - 0, 0123, кролик - 0, 0705; кошка - 0,195; собака - 0,464. Приматы и дельфины обладают наиболее дифференцированным и крупным мозгом среди млекопитающих.
В ряду млекопитающих происходит также увеличение площади ассоциативных зон коры больших полушарий, в частности префронтальной (лобной) области. Это также является индикатором усложнения строения высших отделов мозга. Такая же закономерность описана и в отношении ассоциативных областей мозга птиц.
В этой связи следует отметить и еще одно немаловажное обстоятельство. Сравнительные исследования Л. В. Крушинского и его сотрудников показали, что нет прямой и непременной связи между степенью развития элементарной рассудочной деятельности и уровнем развития новой коры». Мозг птиц построен по иному плану, чем мозг млекопитающих. В процессе филогенеза особого развития у них достигли особые, отсутствующие у млекопитающих, отделы стриатума, в то время как у млекопитающих сформировалась новая кора. Именно за счет этих отделов стриатума увеличился объем полушарий и переднего мозга врановых птиц
Наряду с увеличением относительных размеров высших отделов мозга, другим важным фактором, определяющим степень развития рассудочной деятельности, следует считать сложность нейронной организации мозга. В филогенетическом ряду позвоночных наблюдается увеличение разнообразия нейронного строения мозга, с прогрессирующим увеличением числа так называемых звездчатых нейронов, а также усложнение систем контактов между нейронами. Были выявлены особенности цитоархитектоники переднего мозга вороны и голубя.
Особенно сложным строением отличаются нейроны гиперстриатума вороны. Они имеют более длинные и более извилистые дендриты, что определяет большее число контактов с другими клетками. Количество шипиков на дендритах также значительно больше, чем на дендритах нейронов мозга голубя.
Специфическая особенность строения мозга птиц - так называмые мультинейронные комплексы. Это клеточные ассоциации сложной пространственной структуры, состоящие, по-видимому, из функционально связанных нервных элементов. Исследования демонстрируют конкретное строение таких мультинейронных комплексов: у ворон они могут включать до 20 нейронов, у голубей до 10.
В двух классах позвоночных - млекопитающих и птиц - усложнение строения мозга в ряду видов, коррелирует с повышением уровня развития их элементарного мышления. Это прослеживается и в увеличении числа тестов, которые более развитые животные способны решать, и в повышении уровня их сложности.
Сопоставление способности к экстраполяции и к обучению. Роль экологических факторов в успешности решения тестов. Решение элементарных логических задач, даже при их повторных предъявлениях, представляет собой самостоятельный феномен, по своей природе отличный от других форм индивидуально-приспособительного поведения, в частности от инструментального обучения. Об этом свидетельствуют отличия в поведении животных в контрольных тестах, которые по своей структуре сходны с элементарной логической задачей, за исключением того, что в них отсутствовала логическая структура. «Решить» такой тест при первом предъявлении невозможно, безошибочного выполнения его можно достичь только путем обучения методом проб и ошибок.
В поведении мышей при обучении навыку отыскания исчезнувшего корма и при решении теста на экстраполяцию также оказались существенными. Была обнаружена группа мышей, носителей хромосомной мутации, у которых доля правильных решений теста на экстраполяцию достоверно превышала случайный уровень. Их поведение сравнивали с мышами линии СВА, которые решали тест на 50%-м случайном уровне.
В тесте на экстраполяцию мышь может следить за направлением исчезновения корма, затем идет либо в «правильном» направлении - в сторону исчезновения корма, к соответствующему боковому отверстию в стенке камеры, либо в противоположном направлении. Контрольный тест на обучение навыку обходить ширму с определенной стороны проводился в той же камере, что и исследование способности к экстраполяции, и был сходен с тестом на экстраполяцию по структуре. Мышь также начинала пить молоко из поилки, которую от нее закрывали (т. е. как и в основном тесте прекращали доступ к корму), однако никакого движения кормушки в поле зрения мыши не происходило. Подкрепление мышь находила всегда около одного из боковых из отверстий. После этого она снова подходила к центральному отверстию и т. д., 10 раз за опытный день.
Уже после трех дней обучения у мышей обеих групп время подхода к поилке сократилось, у них сформировался инструментальный пищедобывательный УР на место подкрепления. В тестах на экстраполяцию за такой же период время подхода к поилке у мышей разных групп изменилось по-разному: у «способных» к экстраполяции мышей с хромосомной мутацией оно практически не изменилось, тогда как у неспособных мышей СВА оно сократилось.
