Знания о мышлении животных дополняют картину мира

Беседа о мышлении животных с доктором биологических наук, профессором, заведующей Лабораторией физиологии и генетики поведения на Кафедре высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ Зоей Александровной Зориной.​

— Расскажите об истории вашей лаборатории.

— Основал лабораторию известнейший отечественный специалист по поведению животных, член-корреспондент РАН покойный Леонид Викторович Крушинский. Выдающийся ученый заложил основы наших исследований. И с конца 50-х годов направления Л.В. Крушинского остаются в науке «горячими точками» и продолжают разрабатываться. Причем, если в каких-то отношениях биолог был первопроходцем, то сегодня в развитии науки эти направления стали магистральными.

Главное из этих направлений, которые разрабатывалось в нашей лаборатории, и важнейшая заслуга Леонида Викторовича — изучение мышления животных. Наряду с этим ученый был одним из основоположников изучения генетики поведения. Это была молодая наука, которая складывалась в 1950-1970-е годы. Л.В. Крушинский занимался павловской физиологией высшей нервной деятельности (ВНД). Ученый был и натуралистом. Прекрасно знал и любил лесную жизнь и знал поведение животных в природе. Жизнь животных в лесу для него была предметом наблюдения и изучения. Все это вкупе — широкое знание физиологии, этологии, естественного поведения животных — привело ученого к гипотезе, что у животных есть не только условные рефлексы, но и более сложные формы поведения.

Такое представление складывалось в начале 1960-х годов. Этот исторический период был сложным и для отечественной, и для зарубежной науки. В нашей стране господствовала ортодоксальная версия павловского учения. Согласно этой ортодоксальной версии все в психике животных и человека сводилось к выработке условных рефлексов. Причем говорить о том, что у животных есть зачатки более сложных функций, присущих и составляющих суть человеческой психики, было почти запретно. Хотя, начиная с 10-х годов XX века, ученые пытались искать у животных зачатки мышления.  

В этом отношении отечественная наука развивалась параллельно с мировой и отнюдь не отставала. Первым свидетельством, что у животных есть зачатки мышления, были опыты русского и советского зоопсихолога Надежды Николаевны Ладыгиной-Котс. В 10-е годы XX века ученая в ходе изучения поведения детеныша шимпанзе обнаружила, что он способен не только к выработке условных рефлексов, но и к таким важнейшим функциям человеческого мышления как способность к обобщению и к абстрагированию. То есть, к мысленной сортировке информации, объединению предметов, событий, явлений по общим признакам и формированию понятий.

Параллельно в этот же период немецкий ученый Вольфганг Кёлер доказал, что животные способны решать новые задачи, не формируя постепенно нужный ответ, а экстренно. То есть в той ситуации, с которой они впервые столкнулись и которую требуется немедленно разрешить.

Экспериментатор предлагал шимпанзе заметную и желанную приманку. Животные видели приманку, но не могли достать, так как она была слишком далеко — за преградами. Но рядом лежали предметы (орудия), с помощью которых приманку можно было достать. Использование в новой ситуации орудий для решения задачи — это один из способов продемонстрировать наличие мышления у животных. Это открытие произошло в начале ХХ века. Однако основное развитие зарубежной и отечественной науки шло по линии изучения условных рефлексов – различных форм обучения.

Но на рубеже 1950-1960-х годов Леонид Викторович, исходя из наблюдений за поведением животных в природе и за охотничьими собаками, пришел к выводу, что не только приматы, но и более примитивные животные обладают зачатками мышления. И тогда началось сравнительное и экспериментальное изучение рассудочной деятельности (элементарного мышления) у животных, относящихся к разным видам широкого круга позвоночных. Это был крупный научный шаг.

В современной науке в основной методологии изучения поведенческих и психических процессов сложились два подхода. Первый подход — применение комплекса адекватных методик. «Умное» решение задачи животными одного вида может быть связано с его видовыми особенностями, с частными приспособлениями. И с целью доказать, что это проявление генерализованной функции мышления, следует применять комплекс разных тестов. Тесты направлены на то, чтобы животные решали новые задачи экстренно, без возможности обучаться этому постепенно.

Второй подход — сравнительный подход. Это интегральный метод современной биологии. И со времен Дарвина все исследования во всех отраслях науки ведут в сравнительном плане. Например, установлено, что простые условные рефлексы вырабатываются у широчайшего круга позвоночных и даже у некоторых беспозвоночных почти одинаково. Это универсальные приспособления. У всех видов, независимо от систематического положения, есть элементарная способность сформировать с одинаковой скоростью временную связь между нейтральным раздражителем и полезной реакцией. Однако при изучении более сложных психических процессов, прежде всего мышления, обнаруживаются существенные различия между видами с разными уровнями развития мозга.

Когда Леонид Викторович начинал работу, стоял главный вопрос – придумать элементарную логическую задачу, готового решения которой у животного нет. Но при этом есть «мотив, делающий задачу актуальной, а решение ее необходимым». Так сформулировал структуру акта мышления у человека великий отечественный психолог Александр Романович Лурия. И такая задача (сначала одна, потом и другие) и была предложена.

Так возникло в нашей стране направление, которое со второй половины 20 века и по сегодняшний день продолжает активно развиваться.  В тот период в стране никто не занимался такими исследованиями. Позднее в подобные исследования включился с других позиций и на других объектах крупнейший приматолог, физиолог ВНД Леонид Александрович Фирсов.

Когда я начинала работать в лаборатории МГУ в 1960-е годы, ее ученые были, своего рода, диссидентами. Научное сообщество говорило об условных рефлексах, а мы придумали «какое-то мышление». Но аналогичная ситуация была и на Западе. Сегодня же изучением высших психических функций — мышления, сознания, зачатков речи — занимается масса исследователей. Но так было далеко не всегда.

— С чем связано отрицание этого подхода?

— Время на тот момент еще не пришло. Павловское учение об условных рефлексах — это мощная теория. И, действительно, способность к обучению — важнейшая психическая функция и способ выживания организмов в среде. Но, благодаря политическим моментам, в СССР учение Павлова было господствующим, как и бихевиоризм на Западе. Теория «стимул-реакция» все захватила и подавляла. С течением времени при углубленном изучении поведения появлялась необходимость искать и находить нечто более сложное, чем только условные рефлексы. Тем более, что и Дарвин в последней трети 19 века говорил: «Из всех человеческих способностей разум, конечно, ставится на первое место. Но весьма немногие отрицают в настоящее время, что и животные обладают некоторой степенью «рассуждающей способности» (reasoning), а не только инстинктами и способностью к образованию ассоциаций». Но этот факт со времен Дарвина и до сих пор отрицают многие.

— Почему исследование рассудочной деятельности животных важно для науки?

— С эволюционных позиций, искать зачатки мышления у животных — логически необходимый путь в развитии науки о поведении животных. Сверхзадача — это познавательный интерес с целью представлять, откуда взялось мышление человека, и каковы его эволюционные истоки. Можно, конечно, искать и практическое значение таких исследований. Но в «народном хозяйстве» пользы эти результаты не принесут. Зато знания о мышлении животных дополняют картину мира по мере того, как открываются новые факты о его наличии у ряда видов.

— Какие сформировались представления о мышлении животных на сегодняшний день?

— На первых порах, в начале 20 века открытия Ладыгиной-Котс и Кёлера показали, что у животных есть зачатки мышления. Мышление — самый сложный психический процесс. Это, с одной стороны, обработка информации, обобщение, абстрагирование, создание опосредованного отражения окружающего мира. С другой стороны, мышление —, как говорил выдающийся психолог Андрей Владимирович Брушлинский, это всегда отыскание, открытие существенно нового и способность к решению новых задач. Эти два положения — это основа. На протяжении всего 20 века  изучению, какие из этих элементов есть у животных, от чего это зависит, и каков возможный спектр проявлений мышления. Кстати, в 2010 году можно было отпраздновать 100-летие экспериментальных изучений мышления животных.

— Как часто ваши студенты становятся свидетелями проявления мышления у животных?

— Этот вопрос стал стандартным тестом. Как правило, студенты отвечают, что часто. Один из таких примеров: студент увидел, «как ворона нашла корку хлеба и размачивала ее в луже. Это же надо догадаться!» Вроде бы да, но, если вы изучаете поведение вида на разных этапах и в разные возрасты, то открывается интересная картина.

Мы выращивали врановых для опытов. Брали птенцов, подбирали слетков с перебитыми крыльями, докармливали и выхаживали их в вольере. И я обнаружила, что птенец, которого еще надо кормить с рук, уже на этой стадии кладет корм в воду. Причем, это действие как навязчивая идея: утром вода чистая, а к вечеру компот из кусочков мяса, палок, игрушек. Это некий повседневный вид поведения каждой птицы.  

Другое дело,  описано несколько случаев, когда ворона макала сушку в лужу, а после относила ее на рельсы трамвая. Это понимание свойств предметов и явлений, с которыми она сталкивается.  В частности, птицы подбирают мертвых животных, которые попадают под колеса автомобилей. Многие из них с этой целью стерегут на автотрассах. Птицы бросают орехи на трассу, чтобы колесо автомобиля раскололо скорлупу. Случай с сушкой — индивидуальная ситуация. Сушка — это не орех, привычный элемент среды. Происходит оценка ситуации и изобретение способа, которым можно «экзотическую еду» сделать съедобной.

 — Расскажите об основных направлениях науки о мышлении животных.

— Существует масса различных направлений, которые пересекаются между собой. И самое интересное возникает как раз при междисциплинарных исследованиях. В начале 20 века психологов, которые исследовали животных, называли зоопсихологами.  Физиологии, психологи, которые изучали механизмы обучения, стали называться в Америке сравнительными или экспериментальными психологами. Сегодня зоопсихология жива, благодаря тому, что этот предмет включен в стандарты образования. Во всех психологических вузах в программу входит эта дисциплина. Зоопсихология — обязательный предмет образования психологов.

Другое направление — этология  — наука, которая изучает происхождение и эволюцию психики человека, исследуя животных. С самого начала акцент делали на изучении способностей к обучению, в меньшей степени к мышлению. То есть все, что связано с приобретаемыми в индивидуальном развитии формами поведения. Но следует помнить, что поведение человека и животных имеет мощную врожденную основу. У каждого вида существует набор поведенческих реакций, необходимый для выживания. Врожденные формы поведения обеспечивают общение, движение, питание, терморегуляцию и многое другое. Причем, у каждого конкретного вида это особые формы. Есть врожденные признаки поведения, характерные для больших филогенетических групп. Например, все птицы летают. Но у разных отрядов полет тоже разный: парящий, машущий и т.д. Так же как и у млекопитающих имеются разные способы передвижения. Всем известен характерный заячий след, только они так передвигаются по снегу. Когда речь идет об ухаживании и образовании пар, мы видим, что каждая птица поет свою песню. Глухарь и тетерев исполняют целые «оперы с элементами хореографии», которые строятся  по сходным схемам. Но самки никогда их не перепутают, И тетерка не полетит на глухариный ток. У самок врожденное опознание песни самца, а у самца «программа», по которой он поет свою песню с мелкими вариациями. И вот, у каждого вида своя визитная карточка с набором врожденных признаков, характерным для этого вида. То же самое и в питании, в кормовом поведении: «расскажи мне, как ты ешь, и я расскажу, кто ты».

Я была участницей экскурсии по сибирской тайге в период плодоношения кедра, когда вся земля засыпана шишками. И зоологии знают,  какое животное кормилось этой шишкой, поскольку все едят шишки, но каждый вид по-своему. Медведь оставляет только стержень, а кедровка вынимает орешки. И даже грызуны грызут по-разному орешки. У морских птиц тоже особый способ ловли рыбы у каждого вида.

Эту сторону поведения — врожденные формы, обеспечивающие выживание видов в типичных условиях среды (инстинкты), как раз изучает этология. Эта отдельная наука оформилась в середине 30-х годов 20 века, когда встретились два орнитолога — Конрад Лоренц и Николас Тинберген. Взгляды и подходы этих ученых к изучению поведения совпадали, и они объединились и стали обсуждать проблемы вместе. И так постепенно образовалась наука, которая стала комплексным подходом к анализу поведения. Название этой науки «этология», от слова «этос» — характер, привычка, особенность. Что важно, наука не образовалась, а оформилась, поскольку испокон веков ученые изучали поведение животных, особенно его врожденные основы. Материал копился: во все времена работали полевые зоологи, которые описывали поведение животных. Сопоставив весь имеющийся материал и данные о некоторых механизмах поведения, основоположники этологии создали такую науку. Этология рассматривала поведение во всей его сложности.

Широко известно описание задач этологии, которое сделал нидерландский этолог и орнитолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Николас Тинберген. Ученый со студенческих лет изучал поведение животных. В первую свою экспедицию он поехал лаборантом в Гренландию. На острове этолог наблюдал за социальным поведением собак в упряжках и за размножением прилетевших птиц.

Второй основоположник этологии — австрийский зоолог и зоопсихолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии или медицине Конрад Лоренц. Ученый с юных лет был нацелен на наблюдение за животными. И к 30-м годам 20 века он был одним из первых, кто описал особенности и структуру социального поведения животных, изучая поведение колонии галок на чердаке в своем имении. Он пометил их кольцами и знал, кто из птиц старше, кто кого притесняет, кто кому подчиняется и т.д.

Кроме того, у каждого из основоположников был материал с описанием врожденных стереотипов поведения у тех или иных видов. Тинберген наблюдал за морскими птицами, а Лоренц за врановыми, гусями и утками. Позднее Тинберген в знаменитой статье «Задачи и методы этологии» пишет, что «исследователь поведения после того, как он детальнейшим образом описал качественно и количественно поведенческий признак должен ответить на четыре вопроса:

• Как этот признак развивается в онтогенезе?
• Как он сформировался в филогенезе?
• Каковы его физиолого-генетические механизмы?
• Каковы его приспособительные значения?»

Практически каждый из первых трех пунктов изучают по отдельности разные науки: онтогенез – биология развития; филогенез – эволюционисты, зоологи и физиологи; механизмы – физиологи и психологи. В то время, как приспособительное значение признаков волнует только этологов.

Главный объект исследования этологов – это целостное поведение животного. Предпочтительно в природной среде обитания, к которой оно приспособлено. Однако если животное в неволе, то это изучение не реакций, вызванных какими-то воздействиями, а тоже спонтанное поведение, свойственное данному виду.

Именно этологи вскрыли значение многих поведенческих признаков, которые, казалось, и не вызывали вопросов. Ученые доказывают, что в поведении всё имеет какое-то приспособительное значение. К примеру, элементы ухаживания у птиц – это сложные церемонии. Я уже упоминала глухарей и тетеревов. Но меня заворожили новозеландские птицы – шалашники. Самец для привлечения самки строит из веточек «шалаши», «беседки» или «арены». Эти сооружения – не жилище и не гнездо, но на него реагирует самка. Каждый вид украшает «шалаш» по-своему. Одни – розовыми цветочками, другие предпочитают синий цвет. Самец разжевывает синие ягодки, расщепляет ветку в виде кисточки и красит свое сооружение синим цветом. Некоторые виды выкладывают перед шалашом поляну или ракушками, или ягодами, или шишками. Я видела фотографию, на которой сооружение украшено голубыми прищепками. Самец наворовал прищепки у людей и украсил таким способом свое сооружение. Все это – элемент видового поведения, функция которого обозначить, что «я такой весь из себя!». Соловей поет, самец кукушки кукует, а шалашник строит некое сооружение. Лебеди же демонстрируют синхронное плавание с различными пируэтами. Это очень красиво!

Все элементы врожденного поведения не случайны, каждое действие имеет важную функцию, значение которой не всегда очевидно. Так, например, считается, что когда щенки во время сосания совершают ритмичные движения лапками, они массируют железу, чтобы лучше шло молоко. Но, оказывается, это один из этапов необходимых в развитии, в формировании, в том числе, мозга. Импульсация от движущихся лапок стимулирует мозг и создает определенный уровень активации, что способствует формированию необходимых связей внутри мозга.

– Возвращаясь к лаборатории, расскажите об исследованиях, которые ведутся в ней.

На протяжении всех лет существования лаборатории мы занимаемся комплексным изучением мышления с помощью разных методик. И заслуга Леонида Викторовича Крушинского в том, что он придумал первые две методики, которые позволили дать сравнительную характеристику элементарного мышления многих видов животных. Благодаря этому мы поняли, на каких этапах филогенетического развития появлялось мышление.

Одна из методик называется «Экстраполяция направления движения пищевого раздражителя, исчезающего из поля зрения». Перед животным ставят ширму, в ней щель, за щелью две кормушки, в одной корм, другая – пустая. Когда животное пытается подкрепиться, кормушки разъезжаются, скрываются за непрозрачными занавесками и пропадают из виду. Вопрос в том, как надо обойти ширму, чтобы обнаружить исчезнувший корм. Для решения задачи следует мысленно представить движение кормушки вне поля зрения, когда она скрылась, и обойти ширму с соответствующей стороны. Животные в природе производят такую реакцию. Но, как оказалось, решают такую задачу не все виды животных. Рыбы и амфибии на такое не способны. В то время как рептилии, у которых мозг сложнее – первый прообраз мозга высших  животных, с этой задачей справляются.

По способности решения этой простейшей задачи животные разных видов существенно различаются. Голуби, куры, у которых небольшой объем мозга, задачу не решают. А врановые птицы справляются практически безошибочно даже с более сложными вариантами. В пределах класса млекопитающих — лабораторные мыши и крысы ничего не решают в отличие от диких грызунов. Прекрасно справляются хищные, дельфины и обезьяны. Вот такая градация была обнаружена. В 60-х гг. установили, что врановые птицы, решают и более сложную логическую задачу, так же как и хищные млекопитающие. Этот интересный факт доказывал, что птицы (с их, казалось бы, примитивным мозгом) на одном уровне с хищными млекопитающими.

После была изобретена и апробирована на многих видах другая задача. Перед животным ставят приманку. Когда животное двигается к цели, приманку накрывают коробкой, кладут на платформу и накрывают кубиком — объемной фигурой. Рядом на другую платформу закрепляют квадрат в виде плоской фронтальной проекции. Убирают экран, и эти платформы разъезжаются и вращаются. Животное видит, что одна фигура объемная, а другая – плоская. Вопрос: где приманка? Оказывается, что хищные млекопитающие не способны на него ответить. Они не понимают, что приманка может быть только в объемной фигуре. Хищники ищут приманку на полу, раз ее нет за квадратом.

Зато с задачей справляются дельфины с их огромным мозгом и обезьяны. Выяснилось, что ее решают и врановые птицы. Это высшие представители класса птиц, которые достигают уровня приматов. С 70-х годов врановые и приматы были обследованы с помощью большого количества тестов. И теперь мы можем утверждать, что врановые птицы по спектру решаемых задач сопоставимы с человекообразными обезьянами. И справляются с наиболее сложными задачами, так же как и шимпанзе. Они способны образовывать абстрактные понятия. Например, после долгого обучения они могут сформировать понятие сходства.

Существует методика «выбор по образцу»: вот карточка с рисунком (образец), и две кормушки, накрытые карточками с различными изображениями – стимулы для выбора,  один из которых соответствует образцу. И человекообразные обезьяны, и врановые, и попугаи постепенно формируют отвлеченное понятие сходства. Они с первого раза выбирают по сходству любой предмет или картинку из незнакомой категории, которые они никогда не видели. И вплоть до того, что они способны выявлять и оперировать аналогиями.

В нашей лаборатории мы показали, что и попугаи могут то же самое. Что они делают: на карточке – два крестика синий и желтый, для выбора – два квадратика – красный и зеленый, красный прямоугольник и зеленая пирамида. Для выбора – нечто других цветов и других форм, сходства перцептивного – никакого. Но эти птицы, так же как человекообразные обезьяны, знают из своего опыта – их научили, что-то здесь должно соответствовать образцу. И они выбирают два одинаковых кружочка, раз у них на образце два одинаковых крестика. Хотя это разные фигуры с другими цветами. Но аналогия только в соотношении элементов, поскольку другой стимул состоит из элементов разной формы. И то же самое сделано и по цвету, и по форме, и на огромном материале. Каждый раз перед ними новая комбинация этих стимулов. И они выбирают стимул, структура которого аналогична образцу, но не обладает перцептивным сходством.

Когда рассказываешь приятелям, говорят: «я б с такой задачей никогда не справился». Я бы, наверное, тоже, а они способны! Человекообразные решают, и вороны, и попугаи решают. В то время как низших обезьян требуется долго этому учить. Таким образом, разница между низшими обезьянами и человекообразными – радикальна!

– Какое будущее у науки о мышлении животных?

– Все дальше и дальше, глубже и глубже. Нас ждет более объемная картина и еще много интересного.

– На какие вопросы о мышлении животных, возможно, в скором времени мы получим ответы?

– Сейчас все глубже исследуют проблемы одного из таких аспектов сознания: узнают ли себя животные в зеркале. За счет разработки методик и их углублений постепенно станет понятно, почему те же низшие обезьяны не узнают себя в зеркале. Часть шимпанзе и горилл (не поголовно) понимают, что в зеркале их отражение. Низшим обезьянам это не понятно. Разработаны такие методики, подходы, когда их заставляют обратить внимание на себя некими путями. Тогда они начинают понимать: перед зеркалом удобно чиститься, и очень интересно рассматривать собственные гениталии.

– Как начинался ваш путь в науке? 

– Это было очень давно и в некоторой мере случайно. Я в школе отвечала за кружок по ботанике и увлекалась Индией. Даже хотела поступать на востоковедение. Но официально в тот год принимали мужчин или с рабочим стажем, или из армии. Моя подруга спросила меня: «а почему бы тебе не пойти на биофак, помнишь, какой кружок был?». Я даже помню, где это происходило. Мы шли по берегу Москвы-реки к Ленинским горам: от парка Горького мимо Андреевского монастыря. Я думаю, действительно, почему бы и нет. У нас была великолепный биолог Клара Исааковна, которая училась в Гейдельберге. Всю семью учительницы пересажали, только она уцелела. В нашей школе была сестра репрессированного комсомольского вождя Косарева. Директриса пригревала таких людей, которых боялись брать другие. И учителя, и биолог в том числе, у нас были замечательные! После школы поступила на кафедру высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ. Я угадала пойти в лабораторию Крушинского. Как я на третьем курсе в лабораторию пришла, так и не уходила. Теперь же я ею заведую.