Текст книги "Интеллектика. Как работает ваш мозг"

Автор книги: Константин Шереметьев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 38 страниц) [доступный отрывок для чтения: 14 страниц]

Появление теплокровных

Холоднокровные животные подвержены прямому влиянию внешней среды. По мере снижения температуры их активность падает. Скорость физиологических процессов с участием белков максимальна при температуре 35–38 °C. При понижении температуры скорость снижается, а при повышении начинается распад белковых структур.

Холоднокровные животные пытаются приблизить температуру тела к этой величине. Змеи отыскивают участки земли, нагретые солнцем. Пчелы поддерживают температуру в улье за счет вентиляции или испарения приносимой в улей воды. Но в любом случае эти усилия существенно подавляются колебаниями температуры окружающего воздуха. И при наступлении зимы холоднокровные животные впадают в спячку.

Для избавления от оков температуры необходима внутренняя терморегуляция. Она появилась у птиц и млекопитающих.

Теплокровные появились в самом начале кайнозойской эры, 65 миллионов лет назад, и стали быстро эволюционировать. Независимость от температуры внешней среды позволила им проникнуть в самые сложные области обитания. Сейчас они населяют все климатические пояса Земли: от знойных пустынь до зон вечной мерзлоты. Императорские пингвины сохраняют тепло своего тела даже в Антарктиде, где морозы достигают –60 °C.

В кайнозое появились и первые приматы, наши далекие предки, которые были маленькими зверьками, похожими на землероек.

Теплокровие требует хорошего аппетита. Например, лев съедает количество пищи, равное собственному весу, за неделю, а холоднокровному комодскому дракону (крупная ящерица) необходимо для этого питаться около двух месяцев. Большая синица за сутки съедает такую массу насекомых, которая равна весу ее тела.

Другая особенность теплокровных животных связана с размерами. Чем больше животное, тем меньше оно теряет тепла, так как отношение поверхности тела к объему снижается с увеличением размеров.

В результате теплокровные животные по сравнению с червями, муравьями и пчелами – это большие и вечноголодные животные. Им нужно постоянно искать себе пищу, а большое тело требует хорошего управления.

Особое значение у теплокровных животных имеет воспитание потомства. Детеныши теплокровных животных не могут сразу находить требуемое количество пищи, их нужно не только защищать, но и кормить.

Поэтому мозг теплокровных животных стал быстро развиваться и вплотную приблизился к тому рубежу, через который перешел только человек.

Головной мозг птиц

Птицы легко ориентируются на всей поверхности Земли. Каменка, вылупившаяся из яйца в Северной Гренландии, может одна найти дорогу к зимовке на юге Западной Африки. Каждую зиму кроншнепы пролетают около 9 тысяч километров от Аляски до крохотных островков в Тихом океане. Арктическая крачка (рис. 10) каждый год летает из Арктики в Антарктиду и назад. За это путешествие она преодолевает около 40 тысяч километров.

Рис. 10. Арктическая крачка

Такой навык к ориентированию сочетает в себе врожденные способности и обучение. Скворцы с берегов Балтики летят в Англию. Врожденным является полет в юго-западном направлении. Если молодых скворцов выпустить в Швейцарии, то они полетят на юго-запад в Испанию. А вот взрослые скворцы, выпущенные в Швейцарии, летят сразу в Англию, то есть они уже имеют внутреннюю карту территории.

Птицы заботятся о своем потомстве и выкармливают птенцов. Это не такое простое дело. Длиннохвостая синица приносит корм птенцам до 450 раз в день.

Птицы не только заботятся о своем потомстве, но и обучают его. Обучение состоит не в простом показе «делай как я», а в настоящем активном обучении, которое может длиться месяцами и имеет логичную и стройную систему уроков, заканчивающуюся выпускным экзаменом.

Орлы-беркуты (рис. 11) сначала кормят своих птенцов только печенью зайца, которую мать рвет на мелкие куски. Когда птенец подрастает, мать дает ему целую печень. Птенец учится самостоятельно разрывать ее. Дальше мать приносит ему полностью обглоданный скелет зайца, внутри которого остается одна печень. Птенец должен извлечь печень самостоятельно и запомнить, где она находится.

Рис. 11. Беркут

Уроки становятся все более сложными, пока птенец сам не научится разделывать добычу. На следующем «курсе» птенец обучается правильному полету. Когда же он научится летать, родители начинают его учить охотиться. Для этого опять поэтапно птенец учится выслеживать добычу, догонять уже загнанную и обессилевшую дичь и, наконец, добивать ее.

Наконец, наступает время экзамена. Родители берут птенца на охоту, но уже не учат его охотиться, а просто следят за ним. Молодой беркут должен сам поймать добычу. Если у него это не получается, то родители помогают отыскивать зверьков, но сами в процесс охоты не вмешиваются, пока «экзамен» не будет сдан успешно.

Некоторые умения у птиц являются врожденными. Молодые голуби, которым не давали летать, позже летали ничуть не хуже других своих сверстников.

Но большинство действий требует обучения. Если на колонию чаек нападает хищник, и стая с тревожными криками взмывает в воздух, молодой птенец затаивается. Через некоторое время в такой же ситуации он тоже начинает кричать и взмахивать крыльями. А затем, как и взрослые чайки, бросается на врага.

Существенную роль в жизни птиц имеют пение и звуковые сигналы. С помощью пения самцы обозначают территорию и привлекают самок.

Для общения птицы применяют набор условных криков. Например, куры используют четыре вида сигналов об опасности, которые можно назвать так: «опасность близко», «опасность вдалеке», «опасность – человек» и «опасность – коршун».

Если чайка найдет немного еды, то она съест ее молча, стараясь не привлекать внимания, чтобы не отняли. Когда еды много, то, еще даже не приступая к еде, чайка оповещает всех об этом.

Стая диких гусей взлетает только после того, как все птицы договорятся. Для этого одна из птиц подает клич: «Летим!» Если этот клич подхватывает другие, то скоро вся стая кричит: «Летим! Летим!» – и взлетает. Если на крик птицы никто не ответил, то она замолкает.

У птиц появляется уважение к старшим. Крик молодой галки об опасности обычно игнорируется. Если же сигнал опасности издаст опытная галка, то все птицы мгновенно взлетают и обращаются в бегство.

Поведение птиц определяется сочетанием «встроенных» программ поведения и программ, приобретенных в процессе обучения.

Птица, выращенная в изоляции, легко выполняет сложные действия типа строительства гнезда или ухаживания за самкой. Но многие способности птиц проявляются только при наличии особого сочетания стимулов.

У птиц также важную роль играет импринтинг. В определенный момент развития мозг птенца становится готов к восприятию образа матери. Вылупившийся гусенок импринтирует первого, кого он увидит, как свою мать, а затем повсюду следует за ней. Механизм импринта заключается в том, что специальный стимул вызывает образование рефлексной сети, которая сохраняется на всю жизнь.

Если в момент готовности к импринтингу не оказывается рядом матери-гусыни, то импринт образуется на любой движущийся предмет. Конрад Лоренц описал случай, когда гусенок импринтировал шарик для пинг-понга и повсюду следовал за ним. Другой гусенок импринтировал самого доктора Лоренца.

Импринт уже не меняется, и впоследствии гусенку можно предъявлять настоящую мать, но он ее не сочтет матерью.

Импринтинг – это очень важная вещь для подстройки к внешнему миру. Природа оставляет маневр для развития мозга в определенном направлении, а не помещает его в строгие рамки врожденных инстинктов. В результате животное существенно лучше приспосабливается к внешней среде, так как развивает только те способности, которые необходимы в реальной обстановке.

Импринт возможен только в определенное время. У вылупившегося гусенка – обычно в течение нескольких часов после вылупления. Если в этот момент никого похожего на мать так и не появится, то способность к импринту пропадает, и больше гусенок никого матерью признавать не будет.

Импринты сопровождают весь период взросления птенца. Зяблик научится петь только в том случае, если в определенный момент взросления услышит песни взрослых птиц. Если же в этот момент пения не было, то петь он уже не научится.

И наоборот, если птенец услышит в этот момент более сложную песню, то научится петь лучше, чем представители своего вида. Тинберген описал случай, когда птенец снегиря воспитывался в обществе канареек. Этот снегирь научился петь песни канареек, а затем даже научил этим песням своего внука.

Это показывает, что природа решила к инстинктивным способностям добавить импринты для более точной подстройки под реалии внешнего мира.

По принципу импринтинга развиваются и сексуальные предпочтения. В одном эксперименте Лоренц стал объектом сексуального внимания галки. В ритуал ухаживания галок входит засовывание червей в клюв любимому. Лоренц об этом узнал, когда спал на лужайке. Когда он отказался от лакомства, то галка засунула червяка в ухо Лоренцу.

Импринты имеют большое значение и для человека. Многие способности, например способность к овладению языку, развиваются по принципу импринтинга. Маленький ребенок легко овладевает языком или несколькими языками в возрасте от двух до пяти лет. Взрослому для этого приходится уже прилагать массу усилий. Если же ребенок в этом возрасте не услышит человеческой речи, то полноценно говорить он уже не сможет.

Птицы умеют считать. Например, в экспериментах над сойками удалось добиться, чтобы сойки клевали по два зернышка из коробочек с черными крышками и по три – из коробочек с зелеными крышками. Самые способные могли считать до пяти зернышек.

Птицы начинают ценить красоту. Само понятие красоты появляется еще у насекомых. Предназначение восприятия красоты в том, чтобы сразу оценить гармоничность сочетания всех качеств партнера. У большинства насекомых поиск партнера производится на основе химических веществ, поэтому красота насекомым не особо нужна. Но у одного вида стрекоз ухаживание построено именно на зрительной стимуляции. Поэтому эта стрекоза выглядит столь эффектно, что даже получила название «красотка-девушка» (Calopteryx virgo) (рис. 12).

Рис. 12. Стрекоза Calopteryx virgo

Развитый мозг птиц вывел чувство красоты на первый план. Брачное поведение птиц во многом определяется красотой ухаживания.

Изначально пение птиц предназначалось для обозначения территории. Но развитие пения, появление рулад, подражание пению других птиц появилось как продолжение эстетического чувства.

В таком же направлении развивались танцы у журавлей. Истоки журавлиного танца состоят в демонстрации силы и возможностей самца. Журавль сначала принимает угрожающую позу по отношению к самке, но затем обращает ее на другой предмет. Как заметил Лоренц, этот танец можно перевести так: «Я могуч и ужасен – но я не против тебя, а против вон того, того и того». Но танцевать журавлям понравилось, и они могут это делать просто от хорошего настроения. Журавли танцуют парами, иногда совершают танцевальный полет и затем продолжают танцевать. А иногда они начинают танцевать всей стаей.

Гармония совместных действий позволяет лучше согласовывать поведение. У императорских пингвинов самец и самка насиживают яйца по очереди в складках кожи. Передача яйца – это опасная операция, требующая согласования. Поэтому выглядит она так. Когда самец хочет получить у самки яйцо для насиживания, он подходит к ней и кланяется. Она кланяется в ответ. Затем они поют дуэтом, и самка передает яйцо.

Красота позволяет сделать процесс ухаживания более быстрым. Павлин раскрывает хвост из 200 перьев, каждое из которых украшено красным глазком. Самка просто замирает от такого зрелища и влюбляется с первого взгляда, что сильно экономит время.

У фазанов хвост не столь впечатляющ, поэтому они используют флирт. Самец распускает свой хвост перед самкой. Только самка в восторге начинает любоваться этим зрелищем, как самец сворачивает хвост и поворачивается к самке задом. Самка в растерянности. Самец, оставаясь стоять задом, опять распускает хвост. Самка понимает, что может увидеть хвост во всей красе спереди, и оббегает самца. Самец, довольный произведенным эффектом, выдерживает паузу, а потом опять поворачивается на 180 градусов. Самка опять бежит по кругу.

Птицы-шалашники решили, что к себе привлекать внимание не стоит, поэтому сами имеют невзрачную серую внешность. А самок они привлекают своим архитектурным искусством.

Шалашники строят из веток шалаши высотой до 2–3 метров и украшают их мхом. Перед шалашом они разбрасывают дикие розы и посыпают их яркими плодами. Потом шалашник начинает петь и привлекать самку. Самка подходит к шалашу и останавливается. Самец начинает демонстрировать самке украшения: он берет их клювом и протягивает. При этом старается выбирать предметы под цвет оперения или цвет глаз своей любимой. Если самке понравится шалаш и украшения, то она остается. Если она уходит, то шалашник старается найти еще более красивые предметы для своей коллекции. У одного шалашника в шалаше даже были настоящие бриллианты.

У птиц происходит отделение влюбленности от половых отношений. Серые гуси могут иметь платонические отношения. Они гуляют вместе и поют дуэтом. У этологов такое поведение получило название «бездетное содружество». В то же время они могут иметь половые отношения с другими гусями. И наоборот, молодые гуси могут неоднократно совокупляться, но не образовать пары.

Также у птиц появляются гомосексуальные браки, прочность которых не уступает гетеросексуальным. Лоренц описывает случай, когда он насильственно разорвал брачный союз двух гусаков, услав одного из них в другую колонию. Гусаки были в трауре почти целый год. Потом они все-таки подыскали себе гусынь и стали выращивать птенцов. Но когда гусаков опять соединили, они побросали свои семьи и вновь образовали пару.

Брачная пара гусаков, благодаря своей объединенной мощи, приобретает в стае наивысший ранг. Иногда к ним присоединяется гусыня, и брак становится тройным. Птицы втроем участвуют в любовных играх и выращивают потомство. У некоторых видов птиц любовный треугольник достаточно популярен, так как два взрослых самца надежнее защищают птенцов. По наблюдениям Питера Скотта, у короткоклювых гусей значительный процент семей состоит из двух самцов и одной самки.

Птицы начинают видеть сны. Рыбы и рептилии тоже спят, но они спят без сновидений. Птицы же имеют фазу парадоксального сна, которая, впрочем, длится не более 15 секунд. Биологи из Чикагского университета установили, что певчим птицам снится, что они поют.

Также у птиц впервые появляется асимметрия мозга. Способность петь у кенара пропадает только при повреждении левой половины мозга.

Хотя импринты и дают птицам возможность получения принципиально новых навыков, но в дальнейшем мозг птиц перестает быть восприимчив к новому. Обучение птиц чему-либо, чего они не делают в природе, практически невозможно.

Соображать птицы тоже не любят. Если курице показать зерно за сеткой, то курица будет стучать клювом в сетку, пытаясь добраться до зерна. Сообразить, что сетку можно обойти, она не может.

Впрочем, птицам особо соображать и не надо. Умение летать позволяет сразу покинуть опасное место, не разбираясь, почему оно опасное. А вот тем, кто летать не может и находится в самой гуще событий, пришлось развивать свой мозг дальше.

Головной мозг млекопитающих

Главный недостаток инстинктивного поведения в том, что такое поведение очень мало учитывает реальные условия жизни.

А для успешного выживания животному нужно ориентироваться прежде всего в том, что окружает его. Какие хищники живут рядом, какая пища съедобна, где она находится, где устраивать норы, как лучше прятаться, на фоне чего приходится прятаться: снега или листвы? Все эти знания существенны для животного, но они не могут быть переданы по наследству, так как условия жизни все время меняются.

Первый шаг к учету реальных условий дает импринтинг. Но импринты позволяют учесть только отдельные условия и только в определенный момент жизни. Для более эффективного выживания нужен механизм, который позволяет постоянно учиться и приспосабливаться к меняющимся обстоятельствам.

Такой механизм млекопитающим обеспечила кора головного мозга. Кора, в отличие от других структур мозга, не имеет явно выраженной функциональности. Ее возможности больше определяются опытом животного, чем наследственными факторами. В то же время коре передаются функции общего управления как поведением животного, так и функционированием его внутренних органов.

Кора головного мозга позволяет оценивать реальную обстановку и действовать с учетом конкретных условий.

Но учитывание реальной обстановки требует большого количества времени на то, чтобы освоиться в этой обстановке, построить ее модель. Кора мозга может детально отобразить все важные объекты и их поведение. Но на это уходят годы.

У млекопитающих мозг изменился качественно. Кроме развития коры полушарий мозга, сами нейроны покрылись миелиновой оболочкой, которая ускоряет прохождение нервных импульсов.

С другой стороны, появление коры привело к тому, что детеныш годами не может самостоятельно выживать. Наличие коры требует большого периода обучения, хотя результаты обучения позволяют ориентироваться в окружающей среде значительно успешнее. Забота о потомстве достигает высшей степени. В отличие от рыб, для которых главной задачей было производство множественного потомства, у млекопитающих число детенышей ограничивается единицами, но забота о них приобретает совершенно иные формы. Млекопитающие вынашивают детенышей в своем теле. Сохранность детенышей значительно увеличивается. Кормят детенышей молоком, что опять повышает независимость от внешних условий.

Импринты слишком ненадежны, любой предмет может запечатлеться в сознании в качестве матери. Кора мозга позволяет точно распознавать своих. Многие виды поведения у млекопитающих возможны только при личном знакомстве между особями.

Появление коры дало животным возможность осуществления принципиально иного поведения, а именно поведения на основе индивидуального опыта.

Глава 5. Думают ли животные?

Принято считать, что животные не способны к образованию понятий, а управляются условными рефлексами. Популярность такого мнения объясняется опытами академика Павлова по образованию условного рефлекса у собак. Эти опыты оказали настолько важное влияние на развитие психологии вообще и на развитие зоопсихологии в частности, что нужно остановиться на них подробнее.

В начале XX века академик Павлов, изучая процессы пищеварения у собак, обратил внимание на любопытный факт. Слюна у подопытных собак начинала выделяться до того, как исследователь показывал ей пищу. Павлов предположил, что если собака реагирует выделением слюны не на пищу, а на появление экспериментатора, то она как-то связывает обстановку начала эксперимента и последующие кормление. Он решил проверить догадку и провел ряд экспериментов, в которых собаки получали пищу и одновременно звенел звонок. Догадка блестяще подтвердилась. Через некоторое время собаки начинали выделять слюну по звонку, даже если им не давали пищи. Павлов назвал такую реакцию условным рефлексом.

В отличие от безусловных рефлексов, которые являются врожденными, условные образуются на любой стимул, если он сочетается с приемом пищи.

Дальнейшие опыты показали, что с помощью вырабатывания условных рефлексов можно научить собаку достаточно сложному поведению.

Опыты академика Павлова в свое время были значительным шагом вперед. В его экспериментах над собаками впервые в истории психологии были получены точные и воспроизводимые результаты.

Но, к сожалению, эти результаты были неправомерно обобщены на всю психическую деятельность животных. В результате многие зоопсихологи пытались свести любое поведение животного к процессу образования условных рефлексов. Это казалось таким простым и понятным! Любое поведение – это набор рефлексов.

Но свести деятельность животных к простому образованию условных рефлексов получалось далеко не всегда.

В 1929 году Блоджет проводил эксперименты над крысами. В этих экспериментах крысы находили приманку в лабиринтах. С каждым разом они отыскивали ее все быстрее, а в конце эксперимента уже не бегали по лабиринту, а направлялись сразу к приманке. Этот опыт хорошо объяснялся образованием условных рефлексов. Затем опыт был изменен. Одной группе крыс предварительно предлагался этот же лабиринт без всякой приманки. Крысы просто бегали по лабиринту и знакомились с ним. Другая группа лабиринт не изучала. Затем с обеими группами крыс повторялся опыт на поиск приманки в этом лабиринте. Выяснилось, что крысы, которые раньше уже были знакомы с лабиринтом, обучались находить приманку значительно быстрее.

Этот результат кажется вполне предсказуемым, но для теории условных рефлексов он стал камнем преткновения. Зачем крысы обучались, если они не получали пищи?

Блоджет назвал этот способ научения латентным. Этот термин получил широкое распространение, хотя он крайне неудачен. Слово «латентный» означает «скрытый». Но в этом опыте крысы действительно обучались и обучались совершенно явно. Они исследовали лабиринт и составляли понятие о лабиринте. Можно сказать, что они создавали внутреннюю карту лабиринта. Процесс картирования не является скрытым или побочным. Этот процесс исключительно важен для животного, ибо позволяет запоминать условия той обстановки, в которой животное находится.

Выводы Блоджета показались слишком сомнительными, потому что образование понятий для животных в тот момент считалось невозможным. Толмен повторил эти эксперименты с бо́о́льшим количеством лабиринтов и получил сходные результаты.

Спенс и Липпет решили упростить этот эксперимент. Сытые крысы помещались в ящик с двумя ответвлениями. В одном помещалась вода, в другом – пища. Так как крысы были сыты и не испытывали жажды, то они просто бегали по ящику и с равной вероятностью забегали в ответвления. Затем одну группу перестали кормить, а другую – поить. И опять выпустили в этот же ящик. Выяснилось, что голодные крысы сразу бежали в ответвление с пищей, а испытывавшие жажду – в ответвление с водой. Очевидно, что они запоминали, где находится вода и пища, а потом использовали это знание в подходящей ситуации. Столь простая ситуация никак не объяснялась теорией условных рефлексов. Ученым пришлось признать, что поведение млекопитающих является более сложным, чем это показалось в начале века.

И окончательно пришлось отказаться от условного рефлекса как причины поведения животных после опытов американского ученого И. Ф. Дэшиелла. Он показал, что пробные забеги крыс в тупики лабиринта вовсе не случайны, а, как правило, производятся в сторону «цели». После первой ориентировки в лабиринте животное выбирает общее направление движения и уже старается двигаться в этом направлении. Аналогичные данные были получены Спенсом и Шипли.

Позже было установлено, что условный рефлекс – это функция даже не мозга, а нервных ганглиев. Выработать условный рефлекс можно даже у пчел. Таким образом, условный рефлекс – это достаточно примитивный способ реагирования на окружающую среду, который появился на очень ранней стадии эволюции нервной системы. У млекопитающих условный рефлекс хотя и сохраняется, но не является основным психическим процессом.

Основной психический процесс млекопитающих состоит в обучении путем сохранения образа окружающей среды в коре головного мозга. Этот образ используется в дальнейшем, поэтому большое значение получает память, которая сохраняет образы внешней среды и помогает использовать их для более эффективного поведения.

Образ, который животное хранит и запоминает, имеет свои особенности. Каждый внешний объект для животного интересен, прежде всего, с точки зрения избегания опасности или добывания пищи. Поэтому детально запоминать и распознавать весь объект смысла не имеет. Гораздо более эффективно выделять некоторый набор ключевых признаков и определять только их. Таким образом кора делает первый шаг к появлению абстракции.

Абстракция позволяет упростить реальность и эффективно действовать даже в сложной обстановке. Быстро выделить сходные признаки хищника и убежать – для зайца гораздо безопаснее, чем если бы он сел, подпер голову лапой и раздумывал: «Что бы это могло быть?»

Но слишком абстрактное восприятие действительности тоже опасно. Сходные объекты могут вести себя по-разному. Если волк не сможет отличить больного оленя от здорового, то это может кончиться очень печально для волка. Поэтому животное должно иметь возможность уточнения и развития понятий. Это приводит к особому виду поведения млекопитающих, которое Ротенберг назвал поисковым поведением.

Поисковое поведение выделяет млекопитающих в царстве животных. Менее развитые животные всегда осуществляют поведение, которое непосредственно связано с выживанием и размножением. Поисковое поведение – это поведение особого рода. Оно не связано с конкретным решением определенных задач, а предназначено для знакомства с миром. Млекопитающие становятся любопытными. В отличие от менее развитых животных, они активно ищут в окружающей среде что-то новое, принюхиваются, прислушиваются, изучают. Поэтому каждое млекопитающее имеет понятие о каждом объекте в окружающем его мире, а следовательно, может использовать это понятие для достижения своих целей.

Кора головного мозга дает интерес к жизни.

На основе полученных знаний животные устанавливают причинно-следственные связи между событиями и успешно их используют для достижения своих целей.

Так как образование понятий о мире мы обычно называем пониманием, а использование понятий для решения задач – обдумыванием, то млекопитающие, несомненно, и понимают, и думают.