"Парадоксы мозга" - читать интересную книгу автора (Сергеев Борис)

От муравья до гориллы

Кто из животных самый умный? Если судить по русским сказкам, – Лиса Патрикеевна. Современные дети, проводящие немало времени у телевизора, с этим не согласятся, они уверенно скажут – заяц. Ну, а специалист по зоопсихологии, опираясь на твердо установленные научные факты, отдаст пальму первенства человекообразным обезьянам.

Из обитающих в настоящее время на земле наших четвероруких родственников и генетически, и по строению головного мозга ближе всего к нам шимпанзе. Видимо, они и есть самые умные и способные. Шимпанзе легко обучаются, когда мы хотим привить им какой-нибудь навык, а предоставленные сами себе, охотно копируют наши действия.

Об обезьяньем уме и способности обучаться знали давно. Французский дрессировщик П. Гаше-Супле, имевший, как и наш знаменитый соотечественник В.Л. Дуров, вкус к психологии, считал, что обезьянам равны только слоны и некоторые породы собак. В качестве критерия умственного развития он пользовался способностью обучаться, точнее – податливостью к дрессировке. Как опытный дрессировщик, он не мог не знать, что одни трюки даются животным легче, а другие труднее, но не смог предложить перечня контрольных задач по обучению, придумать конкретные тесты, на основании которых можно было бы давать точную оценку умственным способностям животных. Вместо этого он делал упор на способность животного подчиняться воле человека, включая в это понятие и степень их приручаемости.

Способность обучаться, несомненно, является одной из важнейших характеристик развития интеллекта. Об этом уже шла речь. Сейчас необходимо рассмотреть одну из важнейших особенностей психики высших животных – развитие у них ориентировочно-исследовательской деятельности.

При знакомстве с человекообразными обезьянами у нас на севере, где они, помещенные за надежную решетку и тщательно опекаемые человеком, освобождены от всех забот – добывания пищи, необходимости всегда быть начеку, ежедневного строительства гнезд для ночлега, а потому имеют достаточно большой досуг, поражаешься, сколько времени и с каким самозабвением шимпанзе способны отдаваться изучению любой игрушки, любого сложного предмета, оказавшегося в их клетке. Самое удивительное, что эта игра, длящаяся часами, осуществляется совершенно бескорыстно.

Конечно, разобрав последовательно шесть матрешек, обезьяна не откажется съесть орех или сливу, оказавшуюся на месте седьмой, но интерес к игрушке сразу же коренным образом меняется. Животное больше не будет подолгу возиться с матрешками, разнимать их и пытаться складывать снова, засовывать одну половинку в углубление другой, исследовать это углубление пальцем, стукать матрешек друг о друга или бросать на пол, прислушиваясь к звукам, которые они издают. Теперь, получив игрушку в собранном виде, шимпанзе, не теряя времени даром, доберется до сливы, если она туда положена, и потеряет интерес к самим матрешкам. А если внутри ничего не найдет, то может не на шутку рассердиться, но игра с матрешками уже не возобновится.

Любопытство или любознательность выражается у обезьян в ориентировочно-исследовательской деятельности? По мере того как ученые в своих исследованиях спускались вниз по филогенетической лестнице животного царства, они обнаружили, что реакции животных на новизну, на новые и непонятные им явления или предметы меняются. Из ориентировочно-исследовательских они постепенно превращаются в чисто ориентировочные. Явление это легко объяснимо. Деградация ориентировочно-исследовательской деятельности обусловлена многими обстоятельствами.

Первая причина чисто техническая. Низшие животные не располагают необходимыми приспособлениями для осуществления исследовательской деятельности. Поставьте перед собакой матрешку и понаблюдайте, что она станет с ней делать. В сравнении с обезьяной ее возможности мизерны. Большинство собак ограничится тем, что тщательно обнюхает игрушку и, если не обнаружит запаха съестного, другой собаки или какого-нибудь зверя, тотчас же утратит к матрешке интерес. Редкая собака сочтет необходимым лизнуть ее, взять в зубы или тронуть лапой. Вот и все ее исследовательские возможности.

Вторая причина – уровень развития мозга. Чтобы заниматься исследовательской деятельностью, нужно уметь шевелить мозговыми извилинами, а для этого необходимо, чтобы они были. С дефицитом мозговой деятельности связаны и другие изменения ориентировочно-исследовательского поведения. Широкую любознательность, которую мы наблюдали у обезьян, сменяют узкоспецифические интересы. Менее развитые животные редко задаются вопросом: «Что это такое?» Обычно их интересует: «Не опасно ли это?», «Съедобно ли?» А в период размножения: «Не суженая ли (или суженый) передо мной?»

Какой уровень развития мозга необходим для осуществления ориентировочных реакций? По этому вопросу у ученых нет единого мнения. Одни исследователи связывают появление у животных типичных ориентировочных реакций с началом формирования коры головного мозга, то есть начиная с рептилий. Другие приходят к выводу о существовании ориентировочного рефлекса уже на стадии рыб, высших моллюсков, насекомых, ракообразных и червей.

Наблюдения за муравьями-разведчиками на принадлежащей им территории показывают, что их внимание привлекает все – пища, враги, состояние дорог, надземных и подземных сооружений, строительные материалы, наличие продовольственных запасов на промежуточных базах, встречные муравьи-фуражиры и муравьи-разведчики. Не менее наглядно проявляется ориентировочная реакция у морского червя полихеты-нереис, когда она обследует встретившуюся ей норку.

Способности замечать новизну, отвечать на нее ориентировочно-исследовательской реакцией не приходится обучаться. Это умение животные получают от своих родителей в готовом виде. И.П. Павлов был полностью согласен с тем, что ориентировочный рефлекс – реакция врожденная, но считал, что он занимает как бы промежуточное положение между условным и безусловным рефлексами, так как легко подавляется (затормаживается) по мере того, как новый раздражитель, повторяясь, становится обычным.

Как убедились в лабораториях Павлова, условный рефлекс вырабатывается, когда в коре головного мозга встречаются два возбуждения. Первое – более слабое, вызванное раздражителем, который никакой реакции, кроме ориентировочного рефлекса, не вызывает, второе – более сильное, связанное с действием безусловного раздражителя – оборонительной, пищевой или другой важной для организма реакции. Невольно возникает вопрос: а что будет, если провести сочетания двух раздражителей, вызывающих лишь ориентировочный рефлекс?

В лабораториях Павлова еще в начале развертывания работы по изучению мозга поняли, что условный рефлекс – это частный случай весьма распространного явления: образования временной связи. Когда мы знакомимся с новым человеком, невольно вглядываемся в его лицо, запоминаем отдельные черты. Их сочетание неповторимо, характерно только для данного конкретного человека. Из этих черт, признаков возникает и хранится в мозгу образ этого человека. Поэтому, встретившись с ним вновь, мы его безошибочно узнаем. А образ формируется благодаря образованию множества временных связей между отдельными раздражителями, отдельными признаками: формой лица, размером и цветом глаз, формой и величиной носа, характером изгиба бровей, особенностями губ, лба, подбородка, скул, ресниц, ушей, цвета кожи… Даже особенности волос, а для мужчин и растительности на подбородке и на верхней губе, хотя эти признаки весьма непостоянны, непременно входят в образ каждого человека.

Можно ли доказать, что именно таким путем благодаря образованию множества временных связей формируется образ? Оказывается, можно! В природе очень редко действуют одиночные раздражители. Обычно любое явление обрушивается на животное целым комплексом взаимосвязанных сигналов. Поэтому наряду с обычными простыми раздражителями типа звонка, действия касалки, вспышек света в лабораториях И.П. Павлова стали использоваться комплексы, составленные из нескольких подобных раздражителей. Оказалось, что образование условного рефлекса на простой раздражитель ничем существенным не отличается от образования условных рефлексов на их комплекс. Разве что при использовании комплексов они вырабатываются чуть-чуть быстрее и бывают более прочными, чем на одиночные раздражители.

Изучая условные рефлексы на комплекс, физиологи, конечно, поинтересовались, как реагируют животные на отдельные его компоненты. Предположим, что рефлекс вырабатывался на одновременный комплекс – совместное действие трех раздражителей – звонка, касалки и света электрической лампы. Проба этих компонентов, когда рефлекс на комплекс уже хорошо укрепился, выявила интересную подробность: свет вызывал очень слабый рефлекс, действия касалки – чуть-чуть больший, а звонок – почти такой же рефлекс, как целый комплекс.

Исследователи были подготовлены к подобным результатам. Уже давно было известно, что величина условного рефлекса находится в известной зависимости от характера условного раздражителя. Обычно на зрительные раздражители, если они не меняют своего местоположения в пространстве, и на слабые кожные раздражители условные рефлексы не достигают значительных величин. Зато на звуковые и обонятельные стимулы величина условного рефлекса может быть внушительной. Павлов объяснил это явление физиологической силой раздражителей. Оказалось, что на входящие в комплекс слабые раздражители, испытанные по отдельности, всегда возникает слабый условный рефлекс или они вообще не способны его вызывать.

Ученые предполагали, что по мере упрочения условного рефлекса на комплекс его слабые компоненты в конце концов приобретут способность вызывать условный рефлекс, а на те, что его уже вызывали, величина рефлекса возрастет. Проверка действия компонентов через месяц-два, через полгода ежедневной тренировки рефлекса на комплекс не только не выявила увеличения величины рефлекса на слабые компоненты, а, наоборот, обнаружила значительное ослабление или исчезновение его на сильные раздражители. Этот процесс можно было ускорить, если время от времени испытывать действие отдельных компонентов, не сопровождая их подреплением, действием безусловного раздражителя.

На первый взгляд, у подопытных собак наблюдались парадоксальные явления – раздражители, каждый из которых, действуя отдельно, не вызывал никаких пищевых реакций, при совместном использовании приводили к значительному слюнотечению. Это объясняется тем, что в процессе выработки условного рефлекса собаки начинают воспринимать комплекс как особый, самостоятельный, целостный раздражитель. В их мозгу образуется «образ» этого комплекса, и только он оказывается связанным с пищевым центром, только он способен вызвать в нем возбуждение.

Изучение комплексных раздражителей, казалось бы, решило вопрос формирования образов. Однако сам Павлов не был полностью удовлетворен этим, ведь подавляющее большинство образов возникает у нас без участия безусловных раздражителей. Тихий шелест листвы, своеобразный аромат и целый комплекс самых разнообразных зрительных раздражителей, вызывающих возникновение массы ассоциаций, создают образ нашего русского леса. В него непременным компонентом не входят ни пищевые, ни оборонительные элементы. Поэтому физиологам нужно было доказать, что и у животных образы могут формироваться без участия безусловных раздражителей.

И.П. Павлов был уверен, что ассоциации, легко возникающие у людей и хорошо известные психологам, могут вырабатываться и у животных. Мы уже упоминали, что эта уверенность легла в основу созданной им концепции механизмов психической деятельности. Он предполагал, что при сочетании раздражителей – одновременном предъявлении света, действия касалки и звонка – между ними возникнут временные связи – ассоциации и благодаря им сформируется образ комплексного раздражителя. Но как это доказать? Как узнать, что творится в мозгу собаки? Ее об этом не спросишь. Собаке необходимо задавать вопросы в такой форме, чтобы она смогла на них ответить и этот ответ был бы нам понятен. Такую форму диалога удалось придумать.

Схема экспериментов оказалась удивительно простой. Сначала проводили 20–40 сочетаний двух раздражителей, например касалки и звонка. Потом, чтобы выяснить, образовалась ли между ними временная связь, на один из этих раздражителей вырабатывали условный рефлекс, после чего проверяли второй раздражитель. Если после выработки условного рефлекса на действие касалки звонок тоже оказывался способен вызывать условный рефлекс, это означало, что между сочетавшимися ранее раздражителями действительно возникла временная связь.

Новый эксперимент позволил убедиться в возможности образования ассоциаций и проследить, как они соединяются между собой и как функционируют такие цепочки. В приведенном примере сначала возникла ассоциация звонок – касалка, затем касалка – пища. В результате получилась цепочка из двух звеньев, способная передавать информацию от центра к центру. Действие звонка возбуждает соответствующие центры звукового анализатора, отсюда возбуждение передается в кожный анализатор, а оттуда – в пищевой центр, вызывая соответствующую реакцию животного.

Образование временных связей, или ассоциаций, между «индифферентными» раздражителями осуществляется на основе возбуждения, вызванного новизной, стимулирующей развитие ориентировочной реакции животного. Прочные ассоциации возникают только у высокоразвитых существ – млекопитающих и птиц. Особенно значительной стойкостью они обладают у обезьян, благодаря чему их значение в жизни этих животных сильно возросло. Таким образом, формирование ассоциаций возможно лишь тогда, когда конструкция мозга станет достаточно совершенной.

Способность животных пользоваться новым типом временных связей – важный этап развития психики, открывший безграничный простор для их познавательной деятельности. Если образование условного рефлекса является усвоением лишь важнейших для животных закономерностей внешнего мира, то образование ассоциаций – это улавливание связей между любыми явлениями, даже не представляющими для них непосредственного интереса. Именно широкое оперирование ассоциациями сделало нас людьми, позволив овладеть речью. Ассоциации обеспечили связь отдельных понятий с определенными словами, ставшими обозначениями и сигналами этих понятий. В основе нашей речи и нашего мышления лежат бесчисленные ассоциации, ежедневно формируемые человеческим мозгом. Временная связь – основа ассоциаций, основа всех видов психической деятельности.

Прослеживая, как в процессе эволюции живых организмов от самых примитивных созданий до человека включительно развивается какая-нибудь функция, удается глубже понять особенности ее осуществления у человека, где возможности эксперимента по вполне понятным причинам весьма ограничены. Сравнительно-физиологический подход – важный метод познания наиболее сложных функций, в первую очередь функций головного мозга. Он является краеугольным камнем эволюционной физиологии. Основоположником этой новой научной дисциплины, получившей в нашей стране широкое признание, является ленинградский физиолог, выдающийся советский ученый академик Л.А. Орбели.