От амёбы до гориллы, или Как мозг учился думать

Сергеев Борис Федорович

Вторая важная часть пищевой программы начинается, когда птенец уже хорошо летает. Теперь родители берут его с собой на охоту. Сначала он — простой зритель, принимающий участие лишь в разделке добычи. Затем ему поручают добить обессилевшую дичь, потом — поймать раненого, но еще способного передвигаться зверька. Позже настанет время экзамена. Мать или отец высмотрят молодого и неопытного зайчонка. Они заставят его побегать по степи, но сами не нападают, предоставляя право сделать это молодому орлу. Если ему это сразу не удается, родители будут снова и снова снижаться к земле, выгоняя затаившегося под кустом зверька. Так будет продолжаться, пока ученик не покажет, на что он способен. Вот теперь экзамен на аттестат зрелости сдан. Но чтобы стать первоклассным охотником, орлу придется еще совершенствоваться и совершенствоваться.Чомги, обучая птенцов ловить рыбу, подбрасывают им уже немного помятых мальков. Если малыши не хватают их тотчас, родители дают рыбешке немного отплыть, снова ее ловят и опять бросают птенцам, пока те не поймут, что от них требуется.В курсе «добыча пропитания» могут быть очень сложные программы. Важной частью меню дарвиновских вьюрков являются личинки насекомых, живущих в гнилой древесине. Внимательно прислушавшись к звукам, исходящим из старой, трухлявой ветки, птица начинает проделывать отверстие в коре, пока не вскроет ход личинки-древоточца. Затем вьюрок отыскивает остренькую палочку или отламывает от соседнего кактуса подходящую иглу и, ловко орудуя ею в ходе, проделанном личинкой, накалывает хозяйку или выгоняет ее наружу.Птенцы вьюрков с раннего детства любят «играть» с острыми палочками, шарят ими в щелях, но добыть личинку — дело сложное. Этому нужно долго учиться, наблюдая за родителями. Сначала нужно уметь отличить мягкие травинки от твердых палочек, острые от тупых, короткие от длинных. Затем наступает время научиться изготовлению и усовершенствованию орудий охоты. Иглу от кактуса нужно отломить. Слишком длинную палочку — укоротить. Когда все эти навыки птенец отработает, остается овладеть самой техникой охоты.Второй важнейший курс — обучение технике безопасности. Каждый звереныш должен знать, кого ему надо бояться, какие опасности его могут подстерегать и как нужно себя вести, чтобы избежать неприятностей. Самку калана иногда называют морской выдрой. Она знакомит своего детеныша со всеми опасными для него существами. Она объясняет ученику, что от одних врагов нужно искать спасение на дне океана, от других — в густых зарослях морских водорослей — ламинарий, от третьих — на мелководье или даже на прибрежных скалах.Молодой туренок, кочуя с родным стадом по занимаемому им участку, узнает, что следует опасаться и волка, и барса, и особенно человека. Он изучит тропинки, по которым следует убегать от врагов, места, где можно перескочить через пропасть, запомнит отстойники — высокие отвесные скалы, где можно пережидать опасность.Кроме общей программы обучения многим животным полагается проходить спецкурсы. Новорожденный детеныш калана утонуть не может, он просто легче воды. Но ему следует уметь лежать на спине, переворачиваться на животик, позже — забираться матери на грудь.Еще совсем маленьким он должен уметь набрать полные легкие воздуха, когда мать в минуту опасности решит нырнуть с ним на дно. Затем ему предстоит научиться передвигаться, сначала по поверхности воды, а потом самостоятельно нырять.

У детеныша серого кита другие проблемы. Как это ни покажется странным, но новорожденный китенок совершенно не умеет плавать. Брошенный на произвол судьбы, он будет судорожно работать своим хвостом, но от этого только

скорее станет погружаться на дно. Мать и нянька должны постоянно поддерживать его и внимательно следить, чтобы он не набрал в легкие морской воды.Серые киты давно бы перестали существовать, если бы на земле исчезли тихие, заброшенные человеком морские лагуны, хорошо защищенные от океанской волны. Только в этих спокойных заливах китихи могут благополучно вынянчить своих детенышей.К сожалению, даже в самой хорошей школе овладеть всем объемом знаний ученики не успевают. Каждому школяру приходится немало поработать и самостоятельно, выполняя «домашние задания». Молодой бельчонок разгрызет любой орех, но сделает это неумело и провозится с ним долго. Однако уже после нескольких упражнений юная белка будет это делать так же быстро и ловко, как и ее мать.Детеныши, живущие вместе с родителями, систематически учатся, проходя обязательные курсы обучения, и даже сдают экзамены. Объем приобретаемых ими знаний зависит от их усердия и, что еще важнее, от того, насколько широко образованы их родители. Чем больше знают и умеют отец и мать, тем более знающими, более приспособленными к жизни окажутся их дети. Это значит, что у них будет больше шансов выжить, чем у детей менее умелых родителей. Став взрослыми, они в свою очередь передадут своим детям все знания, полученные в детстве от матери и отца, а также все то, чему научатся позже. Неудивительно, что в борьбе за существование чаще выживают представители «высокообразованных» династий, а династии менее способных, менее умелых животных погибают, не оставив потомства.Выходит, что для животных, живущих семьями, прямой расчет хорошо учиться и очень важно иметь отлично устроенный мозг. У низших животных он совершенствовался медленно. В устройстве мозга у представителей различных классов низших позвоночных животных — круглоротых, рыб, земноводных и пресмыкающихся — не очень существенные отличия. Зато в процессе эволюции класса млекопитающих он развивался бурными темпами. Мозг ежа и землеройки еще похож на мозг черепахи. Мозг кролика, кошки, собаки значительно сложнее. А устройство мозга дельфинов и обезьян, особенно человекообразных, уже близко к человеческому. Вот как оказалось выгодно жить семьями и стадами. Возможность учиться у старших создала благоприятные условия для быстрого совершенствования мозга высших животных.

заочное обучение

Цирк любят все. В каком бы городе ни шло цирковое представление, в кассах никогда не остается нераспроданных билетов. Разнообразие номеров в цирковых программах столь велико, что они способны удовлетворить вкусы любого зрителя. Но особенно единодушно оживляются трибуны, когда на манеже появляются дрессированные животные. И действительно, кого могут оставить равнодушными медведи за рулем автомобиля, прыгающие через горящий обруч тигры или танцующие слоны.Дрессировщики свято хранят свои профессиональные тайны, но больших секретов в их мастерстве нет. Любая дрессировка — это выработка у животных разнообразных условных рефлексов. Каждый, у кого дома живет кошка, собака или канарейка, невольно становится дрессировщиком.Условные рефлексы у домашних животных на первый взгляд не похожи на обычные. Понаблюдайте, как ведет себя на прогулке воспитанная собака. Она спокойно идет рядом с хозяином, не натягивает поводок, не бросается за пробежавшей мимо кошкой. Если хозяин пустил ее побегать, она тотчас возвращается на его зов, по команде садится, ложится, подает голос и безукоризненно выполняет много других команд. При этом хозяин редко вознаграждает своего любимца конфеткой или ломтиком сыра, но собака не перестает его слушаться. Почему же так получается? Мы ведь помним, что условные рефлексы угасают, если их перестают подкреплять.Каждый, кому приходилось иметь дело с собаками, знает, что их можно многому научить, не поощряя лакомством и не пользуясь плеткой. Это, конечно, не означает, что у собак условные рефлексы вырабатываются вовсе без подкрепления. Просто им для домашних животных может служить не только пища или боль. В этой главе будет рассказано о том, как в этом случае образуются условные рефлексы.Собака, попав в наш дом, видимо, воспринимает семью своих хозяев, как таких же, как она, собак, только почему-то передвигающихся на двух ногах. Она отлично разбирается, кто в нашей «стае» является вожаком, какое место в ней занимает ее непосредственный хозяин и какое отведено ей. Еще с детства она усваивает, что с хозяином спорить бесполезно и самое благоразумное — ему подчиниться. Собака прекрасно понимает, когда хозяин ею доволен, а когда на нее сердится. Его похвала, сказанная ласковым голосом, ласковое поглаживание, почесывание за ухом, другие формы поощрения, вполне заменяют такой вид подкрепления, как пища, а выговор, сделанный строгим голосом, действует не хуже удара хлыстом.Многие дрессировщики любят прибегать к болевому воздействию, для закрепления нужного навыка. Действительно, нередко достаточно всего одного подкрепления, чтобы образовался прочный оборонительный условный рефлекс. Он будет безукоризненно осуществляться на протяжении многих дней, недель или даже месяцев, и в этот период применять болевое воздействие больше не придется. В данном случае рефлекс тоже каждый раз получает подкрепление, но подкрепление совершенно особое. Давайте разберемся, что здесь служит подкреплением.В лабораториях у собак в качестве оборонительных условных рефлексов чаще всего вырабатывают отдергивание лапы. Перед началом опыта к собачьей ноге прикрепляют электроды и специальный рычажок. При выработке условного рефлекса сначала включается условный раздражитель, например гудок, а спустя две-три секунды электрический ток, конечно, не слишком сильный. Под воздействием электрического раздражения собака начинает дергать лапой, двигая рычажок, к которому привязана. Когда она поднимает рычажок достаточно высоко, электрический ток автоматически отключается, но стоит лишь лапке с рычажком чуть-чуть опуститься, ток тотчас включается снова. Если одной процедуры оказывается недостаточно, ее повторяют столько раз, сколько требуется, чтобы собака, услышав гудок, высоко поднимала лапу и держала ее поднятой до тех пор, пока звучание гудка не прекратится.Отвечая на раздражитель условно-рефлекторной реакцией, собака избавляет себя от электричества. Недаром этот вид оборонительных рефлексов называют избегательным. Осуществляя четкую оборонительную реакцию, животному удается избегнуть неприятного воздействия. Избавление от боли и служит подкреплением. Если бы собаку все время подхлестывали ударами электрического тока, несмотря на осуществление ею условного рефлекса, то не было бы смысла поднимать лапу. В таких условиях условный рефлекс не вырабатывается, а у животного может даже развиться невроз — особое заболевание головного мозга.Существует много видов условных рефлексов, вырабатывающихся с помощью не совсем обычного подкрепления. К их числу относятся так называемые условные рефлексы второго порядка. От обычных условных рефлексов (от условных рефлексов первого порядка) они отличаются тем, что образуются без непосредственного участия безусловных рефлексов. Вместо пищи и болевого воздействия в этом случае используют условные раздражители, способные вызвать четкий условный рефлекс. Например, если хотят выработать у нашей собаки оборонительный условный рефлекс второго порядка на свет, то поступают следующим образом: сначала включают свет, а через две-три секунды к нему присоединяют гудок. На гудок у нас уже выработан условный рефлекс, и естественно, что собака тотчас поднимет лапу. Если, продолжая тренировать условный рефлекс на гудок, время от времени проводить сочетания света и гудка, то образуется оборонительный условный рефлекс второго порядка: наша собака будет теперь поднимать лапу на вспышку света.Используя в качестве подкрепления условный раздражитель второго порядка, у собак можно выработать условный рефлекс третьего порядка, а у обезьян, имеющих более развитый мозг, удается образовать условные рефлексы четвертого, пятого, даже двадцатого порядка. Образование условных рефлексов второго и более высоких порядков возможно лишь у животных с совершенным мозгом. Вот почему у пчелы может быть образован, да и то с большим трудом, только условный рефлекс второго порядка, а у шимпанзе даже рефлексы высоких порядков вырабатываются легко и быстро. Для животных способность образовывать условные рефлексы второго и более высоких порядков имеет огромное значение. Для того чтобы научиться бояться волка, чтобы вид его, голос и запах вызывали у зайца оборонительный рефлекс — бегство или затаивание,— нет необходимости, чтобы волк каждый раз причинял ему боль, хватая за загривок. В этом случае гораздо практичнее заочное обучение, то есть выработка условных рефлексов второго порядка. Их образование связано с меньшим риском, чем условных рефлексов первого порядка, а эффект они обеспечивают такой же. Дрессировщики, подготавливая цирковой номер, кроме простых условных рефлексов, широко пользуются выработкой условных рефлексов второго порядка. Без них многие трюки и целые цирковые программы осуществить оказалось бы невозможно.Когда готовят для сцены какой-нибудь трюк, пользуются двумя приемами: или дрессировщик терпеливо ждет, когда животное само совершит нужное ему движение, или побуждает его совершить это движение и сейчас же дает за это лакомство. После нескольких подкреплений рефлекс становится прочным. Можно обоими способами научить медведя стоять на задних лапах. Косолапые мишки и сами любят принимать вертикальную позу. Посидев часок-другой около его клетки, нетрудно дождаться, когда он встанет на дыбы, или, подняв высоко пряник, заставить за ним потянуться. Смотришь, за один-два дня можно научить делать это по команде.Трудней заставить животное выполнять такие движения, которые ему несвойственны. Приходится идти на хитрость или прибегать к силе. В старину на базарах и ярмарках не обходилось без выступлений цыган с дрессированным медведем. Самый обычный номер — пляшущий медведь. Процедура обучения известна. Сначала Топтыгина учили стоять на задних ногах, затем, потянув за вставленное в нос кольцо, заставляли ходить и каждый шаг, естественно, поощряли пищевыми подачками. На следующем этапе нагревали лист железа, накрывали его стареньким половичком и заводили на него четвероногого артиста. Железо жгло пятки, мишка невольно переминался с ноги на ногу и получал за это мед. Немного терпения, и он запоминал, что на половичке следует переминаться с ноги на ногу, если желаешь полакомиться медом. Номер с танцующим медведем был готов.Примерно так же в наши дни учат медведей езде на велосипеде. Сначала заставляют молодого мишку встать на задние ноги, затем сзади подставляют табуретку и требуют, чтобы мишка оперся о нее крестцом, и тотчас подкармливают. Да ученик и сам чувствует, что так он держится устойчивее. Теперь его нетрудно заставить и сесть на табуретку, а когда он с ней достаточно освоится — и на седло неподвижно закрепленного велосипеда. На следующем уроке мишку учат ставить ноги на надежно закрепленные педали. Если он сам не догадывается это сделать, ставят насильно. Потом таким же образом учат нажимать на педали, затем ехать, придерживая велосипед, чтобы косолапый артист не упал, пока ученик не научится сам балансировать. Наконец, учат пользоваться рулем и ехать в нужном направлении. Сходным способом подготавливают многие номера, но, к сожалению, он не может быть применим во всех случаях дрессировки.Голуби легко поддаются обучению, пока оно идет на земле. Для воздушных трюков нужны особые приемы. Предположим, дрессировщик хочет, чтобы птица вылетела из-под купола цирка, перекувырнулась в воздухе над центром арены и улетела через открытую дверь в цирковую конюшню. Специально обучать голубя технике кувыркания не приходится. Представителям некоторых пород голубей этот навык передается по наследству. Задача только в том, чтобы придумать, как объяснить птице, чего от нее ждут: куда ей следует лететь, в каком месте нужно перекувырнуться и что делать дальше. Вот если бы тренер мог летать вместе со своим учеником под куполом цирка и после каждого кувыркания протягивать на ладони лакомство. Тогда обучение не требовало бы серьезного труда, но летающих дрессировщиков не бывает.

Для пернатых артистов существуют специальные приемы тренировки. Сначала дрессировщик садится рядом с голубем, берет в зубы свисток и четыре-пять раз в минуту подает сигнал, каждый раз давая после него ученику пшеничное зернышко. Процедура не сложная, голубь быстро запомнит, что вслед за свистком немедленно появляется корм. Однако тренер не торопится и повторяет уроки, пока голубь не научится по свистку бросать все дела и спешить за угощением. Теперь можно приступать к тренировке на арене. Дрессировщик усаживается внизу, а ассистент несет голубя наверх. Когда ученик, немного полетав, спускается вниз, его каждый раз возвращают под купол, пока он в конце концов не перевернется. Тогда немедленно раздается знакомый свисток, и проголодавшаяся птица сломя голову летит за вознаграждением.Тренировка продолжается до тех пор, пока голубь не заметит, что свисток звучит, только когда он перекувыркивается в воздухе, и теперь при каждом полете выполняет эту фигуру. Однако на следующих уроках свисток звучит, только когда птица кувыркается над ареной или недалеко от нее, затем только в том случае, если фигура выполнена над центром арены. В следующий раз дрессировщик садится в дверях, и голубь летит за кормом туда. Еще несколько подобных уроков, и воздушный акробат готов для выступления — у него образовался условный рефлекс второго порядка.При прохождении курса «среднего образования» родители и другие учителя молодых несмышленых животных широко используют метод образования у учеников условных рефлексов второго порядка. Этот «педагогический» прием обеспечивает усвоение молодыми животными обязательных программ обучения. Умение образовывать условный рефлекс второго порядка — важное приобретение мозга. Позволяя животным обучаться «заочно», оно значительно упростило педагогический процесс и обеспечивает значительное увеличение объема приобретаемых животными знаний.

клевать или нет?

Мы уже имели возможность убедиться, что низшие животные прекрасно осведомлены, какой пищей им следует питаться. Детеныши высших животных такими талантами не наделены. Им приходится учиться по внешнему виду отличать вкусную и полезную пищу от вещей несъедобных или ядовитых. А теперь попробуем разобраться, нужно ли учиться узнавать предметы, отличать шарик от кубика, длинную палочку от короткой, красный цвет от зеленого. И как животные учатся на глаз определять расстояние до заинтересовавших их предметов. Для выяснения этого вопроса лучше всего подходят только что вылупившиеся из яйца цыплята. С одной стороны, эти желторотики — вполне самостоятельные существа, а значит, годятся для серьезного исследования. С другой стороны — ученые могут быть уверены, что, находясь в яйце, за стенкой из непрозрачной скорлупы, они не могли тренировать свое зрение. Значит, цыплята или должны появляться на свет с умением «узнавать» предметы, или можно будет понаблюдать, как они этому учатся.Только что выклюнувшийся в инкубаторе цыпленок, едва успев обсохнуть и согреться, начинает клевать мелко нарубленный яичный желток. Если за малышом понаблюдать внимательно, можно заметить, что новорожденный делает это далеко не идеально. Иногда он промахивается, а в тех случаях, когда попадает в желток, ему не всегда удается подхватить порцию пищи. В общем, цыплята справляются со своей работой не лучшим образом. Но, если вспомнить, как трудно и долго учатся пользоваться ложкой человеческие детеныши, становится совершенно очевидно, что способность клевать у цыплят врожденная.Ну хорошо, клевать цыплята умеют от рождения; но могут ли по внешнему виду отличить кусочек желтка, крошки хлеба от песчинок и других несъедобных предметов?Ученые решили выяснить, как птенцы решают, что годится в пищу, а что клевать не стоит.Сотню инкубаторных цыплят выпустили на манеж, на стенках которого были нарисованы четыре картинки: кружок, овал, пирамидка и звездочка. В стенки манежа были встроены специальные чувствительные датчики. Когда цыпленок клевал картинку, датчик посылал электрический сигнал, а счетчик, спрятанный за стенкой, подсчитывал число клевков.Голодные цыплята не заставили себя просить, они действительно клевали картинки, однако относились к ним избирательно. Некоторые картинки их привлекали особенно сильно, а другие они клевали лишь изредка. Каждый желторотик клюнул овал и кружочек по двести — триста раз, в то время как пирамидку и звездочку — всего двадцать — двадцать пять раз! Значит, малыши действительно знают заранее, какую форму должна иметь пища. Еще отчетливее способность различать форму предметов выявилась, когда картинки заменили маленькими фигурками: шариком, эллипсоидом, пирамидкой и звездочкой. Эту колючку малыши предпочитали вообще не трогать!

Ученые называют зрение дистантным видом органов чувств. Чтобы определить с помощью осязания, что за предмет находится у нас в кармане, его необходимо взять в руку, ощупать, то есть вступить с ним в непосредственный контакт. Чтобы почувствовать вкус, пищу нужно положить себе на язык. А зрение позволяет нам узнавать предметы, находясь от них иногда на значительном расстоянии. Преимущества зрения этим не исчерпываются. Оно позволяет нам тем же бесконтактным способом определять местоположение в пространстве любого интересующего нас предмета и оценивать расстояние до него.Еще недавно считали, что умению определять расстояние на глаз нужно учиться. Предполагали, что, когда ребенок тянет руку к заинтересовавшему его предмету или бежит через комнату, чтобы им завладеть, зрительные впечатления сравниваются с мышечными ощущениями в протянутой руке или в мышцах ног, отмеряющих шагами ширину комнаты. Ученые были уверены, что только постоянные упражнения приводят к тому, что маленький человек в конце концов научится точно определять на глаз любое расстояние.Долго не удавалось придумать эксперимент, чтобы проверить это предположение. Помогли крысы. Новорожденных крысят сто дней выращивали без света. Им разрешали бегать, лазать, резвиться, но в полной темноте. Детеныши других животных темноту переносят с трудом. Без света рецепторы глаз и зрительные системы мозга развиваются плохо. Выращенные в темноте животные на всю жизнь остаются подслеповатыми. Но для крысят отсутствие света не опасно. Они и в естественных условиях первые месяцы жизни проводят в глубоких норах, в подземельях, в других укрытиях, куда свет не проникает.Крысенка, как и любое другое

животное, не спросишь, что он видит. Об этом можно судить только по его поведению. Как и другие грызуны, крысята появляются на свет слепыми и совсем беспомощными. К тому времени, когда у них откроются глаза, они еще и ползать толком не способны. По поведению такого беспомощного существа невозможно понять, правильно он оценивает расстояние или делать это еще не умеет. Вот почему опыт решено было провести на вполне развитых стодневных животных. А чтобы они не могли за это время научиться зрительной оценке расстояний, их с рождения выдерживали в темноте.Эксперименты преследовали цель — выяснить, способны ли животные совершать прицельные прыжки. Молодых крыс, впервые оказавшихся в освещенном помещении, сажали на небольшую платформу. На расстоянии двух-трех сантиметров от нее находилась другая платформа, где крысу ждала вкусно пахнувшая пища. Животные без труда перепрыгивали с платформы на платформу и каждый раз получали за это вознаграждение. Убедившись, что крысы поняли задание, ученые раздвинули платформы на значительное расстояние и снимали на кинопленку поведение животных. Кинокадры подтвердили, что прыжки крысят оставались точными. Ни одно животное не промахнулось, не свалилось на пол, не шлепнулось в центре платформы, где лежало угощение, и не повисло на ее краю. Это означало, что крысы точно оценивали расстояние между платформами и правильно соизмеряли свои усилия, чтобы осуществить прицельный прыжок. И все это они сумели сделать с первого раза без предварительной тренировки.Один эксперимент не делает погоды. Обычно в процессе исследования используют разные методы и разных животных. Очень интересные результаты были получены в опытах с цыплятами. Их не приходится неделями выдерживать в темноте, дожидаясь, пока они подрастут и возмужают, что очень удобно.Схватить с пола зернышко можно, лишь подойдя к нему на определенное расстояние, а затем точно соразмерив движение головы и шеи, иначе неизбежен промах. Наблюдения говорили о том, что и у цыплят способность определять расстояние — врожденная. Правда, оставались некоторые сомнения, а вдруг цыплята невероятно способные ученики, схватывающие все на лету и уже через несколько минут овладевающие умением определять расстояние на глаз, а нам кажется, будто эта способность у них врожденная.Чтобы разобраться в этом вопросе, большой партии цыплят надели очки, в которых все предметы должны были казаться ближе. Зернышко, лежащее в пяти — семи сантиметрах от цыпленка, они должны были видеть на полтора-два сантиметра ближе. Другой партии надели очки, удаляющие изображение. В них зерно, лежащее у ног, должно было казаться на полтора-два сантиметра дальше. Выпущенные на манеж, где был рассыпан корм, цыплята принялись клевать. Однако усилия пропадали даром. Никому из них не удалось схватить ни хлебной крошки, ни просяного зерна. Клювики цыплят первой партии стукали перед лежащими на полу зернами, а малышей второй группы — позади них. Ничего неожиданного здесь не было. Удивительным было другое: и через день, и через три, и через неделю «очкарики» не научились правильно определять расстояние и склевывать норм. Если бы цыплят не кормили искусственно, они умерли бы с голоду, так ничему и не научившись. Этот эксперимент показал, что умение точно оценивать расстояние у цыплят врожденное, не требует усовершенствования и не поддается никакой коррекции. В отличие от цыплят человек легко привыкает к таким искажающим очкам и уже через полчаса перестает ошибаться.Аналогичные результаты были получены еще в одном эксперименте. Давно известно, что молодые животные боятся высоты, а раз боятся, значит, умеют, хотя бы приблизительно, оценить расстояние до земли. Реакцию новорожденных животных изучали в специальном манеже. Он представляет собою большой лист толстого стекла, легко выдерживающий тяжесть животного, укрепленный в горизонтальном положении на высоте одного-полутора метров от пола. Поперек стекла стелится узкий коврик, образующий дорожку, на которую помещают подопытных животных. С одной стороны от дорожки снизу на стекло рисунком вверх наклеиваются обои. Со стороны кажется, что эта половина стекла лежит на чем-то твердом. С другой стороны дорожки обои наклеивали прямо на пол. Взрослому человеку совершенно ясно, что здесь стекло нависает над небольшой пропастью глубиною в один-полтора метра.С помощью стеклянного манежа изучили поведение молодых птиц, зверят и даже детей, еще не научившихся ходить. Оказалось, что цыплята, крысята, котята, ягнята, львята, тигрята, детеныши ягуара, снежного барса, различных обезьян, щенки гиен, слонята, а также младенцы сходят (или сползают) с дорожки только в «мелкую» сторону, а на «глубокую» забредать избегают. Значит, они верно оценивают расстояние до пола, а инстинкт им подсказывает, что падение с такой высоты приятных ощущений не доставит. Даже трехдневные детеныши обезьян явно испытывали волнение, когда экспериментаторы их помещали прямо на стекло с «глубокой» стороны манежа. Только водяные черепахи и утки не боялись высоты, да это и неудивительно. Иначе они не решались бы с берега войти в прозрачную воду.Многочисленные эксперименты, выполненные на самых различных животных, убедили ученых, что основные зрительные реакции, из которых складывается умение видеть окружающий мир таким, каков он есть, в действительности врожденны как для животных, так и для человека. Причем низшие животные, как и цыплята, не могут путем обучения внести изменение в свои зрительные ощущения.Головастики наших северных лягушек — вегетарианцы. Однако расставшись с хвостом и выйдя на берег маленькими лягушатами, они без всякой подготовки становятся хищниками. Способы охоты и охотничье «оружие» у всех одинаково. Это язык. Снаряд не слишком дальнобойный, но зато весьма удобный. Лягушки, увидев подходящую дичь, выстреливают в нее своим языком. Он вылетает изо рта с такой скоростью, что увидеть это человеческим глазом невозможно, приклеивается к добыче и почти так же быстро втягивается обратно в рот. Чтобы стрелять из «лягушачьего ружья», как и из любого другого, нужно обладать хорошим глазомером. Юные лягушата нигде не учатся охотничьим приемам. С первых дней жизни на берегу они успешно добывают дичь и от голода, как правило, не страдают.Глаз у лягушки, как и у других позвоночных животных, устроен так, что изображение летящей над головой мухи попадает на зрительные рецепторы его нижней части. Мозг, анализируя полученную информацию, «понимает», что предмет, чье изображение оказалось на этом участке сетчатки, может находиться только над головой, и дает команду выстрелить туда языком. Напротив, изображение червяка, ползущего по земле перед животным, попадет на рецепторы верхней части глаза. Мозг, анализируя эту информацию, знает, что предмет должен находиться внизу, и язык выстреливает именно туда. Ученым захотелось узнать, может ли мозг лягушки перестроиться, будет ли способен научиться по-новому оценивать информацию, поступающую от глаз.Лягушку трудно научить пользоваться очками. Поэтому вместо того чтобы оснастить ее глаза призмами, переворачивающими изображение, лягушек прооперировали. Каждый глаз повернули в орбите на 180° и в таком положении подшили. Вполне понятно, что лягушки теперь неправильно оценивали информацию и при виде летящей над головой мухи упорно стреляли языком вниз, а при виде ползущего по земле червяка — вверх. Удивительным было то, что и через год и через пять лет лягушки так и не смогли научиться пользоваться своими перевернутыми глазами.Для человека внесение подобных искажений в процесс зрительного восприятия не опасно.Человеку можно надеть такие очки, что весь мир он увидит вверх ногами. Впервые их рискнул испытать на себе английский психолог Д. Стрэттон. В течение всего эксперимента он носил очки, не снимая. Сначала Стрэттон видел все в перевернутом виде, и жизнь была невыносимой. Ученый шагу не мог ступить, пройти по комнате, не наткнувшись на мебель, не опрокинув что-нибудь по дороге. Но уже к вечеру второго дня он начал лучше ориентироваться. На четвертый день зрение стало переучиваться, хотя временами он еще видел окружающее неправильно. На пятый день ученый уже мог гулять в саду, а на седьмой любоваться красивыми пейзажами. После нескольких дней ношения очков эффект переворачивания исчез и мир стал выглядеть как прежде. Эффект переучивания оказался настолько полным, что очки не мешали пользоваться автомобилем, ездить на велосипеде, играть в теннис.Видимо, никто из животных привыкнуть к переворачивающим очкам не в состоянии. Цыплята не научились правильно воспринимать расположение окружающих предметов даже после месячного ношения очков. А они всего на 7° сдвигали изображение в сторону. Только обезьяны приспосабливались к жизни в перевернутых очках, но при этом теряли свою обычную жизнерадостность. Видимо, переучивание у них никогда не бывает полным.Значит, учиться видеть не нужно. И для животных, и для человека эта способность является врожденной. Но только человек путем тренировки может научиться правильно воспринимать мир, если глаза начнут посылать в мозг искаженную информацию. Зрение для человека является ведущей системой сбора информации. С его помощью мозг учится правильно понимать информацию других органов чувств.О ведущей роли зрения поведал оригинальный эксперимент. В маленькой камере, стоящей на столе, дно затянуто непрозрачной материей. В центре на материю помещают металлический диск диаметром три сантиметра. В камеру можно заглянуть только через уменьшающую линзу, и благодаря этому диск кажется значительно меньше, чем на самом деле.Испытуемому позволяют оценить размер диска на ощупь, исследуя его рукой снизу через ткань дна камеры. И вот что странно: ни у кого из испытуемых величина диска не вызвала недоумения. При ощупывании рукой все воспринимали его таким же маленьким, каким он казался через уменьшающую линзу.В другом эксперименте в камеру помещали металлический квадрат, а уменьшающую линзу заменили цилиндрическим оптическим устройством, благодаря чему квадрат казался испытуемому длинным прямоугольником. И в этом случае ощупывание квадрата рукой не изменило оценки: он воспринимался как продолговатый прямоугольник. Оказывается, когда различные органы чувств снабжают нас противоречивой информацией, мы верим показаниям зрения. Не это ли свойство нашего мозга мы невольно подчеркиваем, когда говорим, что «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать».Зрение настолько доминирует над остальными органами чувств, что с его помощью нетрудно переучить осязание. Для этого испытуемому дают возможность в течение тридцати минут смотреть через уменьшающую линзу на квадраты различной величины и ощупывать их рукой через ткань. За полчаса рука и мозг привыкают воспринимать металлические фигурки значительно более мелкими, чем они есть на самом деле. Затем испытуемому показывают образец и просят на ощупь, не глядя на них, найти квадраты такой же величины. Обычно отобранными оказываются более крупные фигуры, чем использованный эталон.Даже у человека зрение с первых дней нашей жизни является главным поставщиком информации об окружающем мире, и мозгу не приходится учиться ее понимать. Новорожденным детям от семи дней и старше с помощью специального проектора так показывали различные картины, что изображение предметов повисало в пространстве между ребенком и экраном, где в действительности ничего не было. Обычно малыши тянулись к предмету, пытались его схватить и обнаруживали явные признаки неудовольствия, когда им это не удавалось. В других случаях вместо изображения предмета малышу показывали изображение чего-то текучего, неопределенного, какой-то цветной водопад. В этих случаях дети хотя и тянулись к изображению, но попытки схватить его не проявляли. Они демонстрировали ученым разное отношение к увиденным предметам, способность на глаз, без предварительного обучения, отличать телесно весомые, осязаемые вещи от чего-то такого, что в руки взять нельзя.Головастики, цыплята, крысы, а затем и дети убедили ученых, что мозгу нет необходимости учиться воспринимать зрительную информацию. Эти способности и животным, и людям передаются по наследству. Напротив, пользоваться осязанием без предварительного обучения невозможно. Почему такая разница? Очень просто! Глаз — древнее приобретение. Способность воспринимать свет возникла еще у одноклеточных животных. За миллионы лет эволюции умение анализировать зрительную информацию прочно закрепилось за мозгом и теперь передается от родителей к детям по наследству. А рука возникла совсем недавно. До человека ею владели лишь обезьяны. Лошадиным копытом и даже собачьей лапой предмет не ощупаешь. Строгие правила обработки осязательной информации еще окончательно не сложились, и мозгу каждого индивидуума этому приходится обучаться персонально.

В старших классах

трудный выбор

И в лаборатории, и в природе условные рефлексы вырабатываются обычно на достаточно определенные, конкретные раздражители. Гораздо проще выработать у собаки пищевой рефлекс на звук определенного колокольчика, гудка или свистка, чем научить ее на любой, абсолютно на любой, звук, каким бы он ни был и где бы ни раздавался, опрометью бежать к кормушке. Животные способны различать раздражители по любому конкретному признаку. Ученые давно убедились, что они умеют сравнивать самые различные раздражители и замечают, что одни предметы больше, а другие меньше, одни движутся быстрее, другие медленнее, одни звуки громче, а другие тише. Детям в возрасте трех-четырех лет подобные наблюдения помогают освоить такие понятия, как «больше», «громче», «тяжелее», «холоднее» или «медленнее». А способны ли животные сформировать подобные понятия и пользоваться ими? Оказалось, что им совсем не безразлично, как раздражители относятся друг к другу по величине, силе, громкости, яркости, тяжести, продолжительности, скорости и так далее. Они обращают на это внимание и делают из своих наблюдений определенные выводы.Убедил в этом ученых простой опыт. Собак помещали в камеру, где находилось несколько кормушек. Время от времени над кормушками появляются два круга, большой и маленький. Те кормушки, над которыми возникал большой круг, всегда оставались пустыми, а там, где оказывался маленький,— был корм. Этот круг каждый раз появлялся над новой кормушкой, но собака в конце концов понимала, что нужно бежать туда, где круг поменьше, и никогда не ошибалась.

А. И. Карамян (1908)

Член-корреспондент АН СССР и АН АрмССР, заведующий лабораторией эволюции центральной нервной системы в Институте эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова АН СССР Арташес Иванович Карамян — советский физиолог, ученик и последователь Л. А. Орбели, внес существенный вклад в развитие эволюционной физиологии центральной нервной системы.

Тогда опыт усложнили. Большие круги убрали, а маленькие, те, что раньше сигнализировали о наличии в кормушке корма, продолжали использовать в паре с новыми совсем крохотными кружочками. Куда теперь побежит собака? Туда, где появился крохотный кружочек. Ведь у нее выработался рефлекс — пища там, где самый маленький круг. Ученые называют такие реакции рефлексом на отношение раздражителей.Представления «больше» и «меньше» применимы, конечно, не только к кругам. Это очевидно даже для животных. Если круги заменить квадратами, ромбами, треугольниками, объемными фигурами, четко различающимися по размеру, им не придется объяснять, что к чему. Собаки сами догадаются, что корм нужно искать в той кормушке, где фигура маленькая.Иногда при переходе от кругов к шарам или тем более к кубикам животные теряются. Они ведь мыслят очень конкретно. Способность делать обобщения у них развита недостаточно сильно. Тогда они относятся к очередному заданию как к совсем новой задаче и в конце концов с ней справляются. Решив три-четыре подобные задачи, животное поймет, что корм следует искать не возле маленького круга, шара или пирамидки, а возле любой маленькой фигуры, и следующая задача уже не вызовет затруднений.Улавливание соотношений между раздражителями по величине, яркости, тяжести или по другому признаку означает способность формирования одного из видов элементарных абстракций. Когда ученые впервые занялись исследованиями в этой области, у них не было уверенности, что собаки справятся с подобной задачей. Они думали, что способностью к образованию условных рефлексов на отношение раздражителей могут обладать лишь наиболее развитые животные. Вопреки ожиданию оказалось, что этот вид условных рефлексов без особого труда вырабатывается не только у обезьян и собак, но и у низших млекопитающих, вроде морских свинок и мышей, у птиц, ящериц, черепах и даже у рыб.Как теперь выяснилось, рефлекс на отношение раздражителей имеет весьма простой механизм. В этом нет ничего удивительного. Такие «понятия», как «больше» или «меньше», «доступны пониманию» даже самых простых технических устройств. Обыкновенные чашечные весы четко реагируют опусканием вниз чаши с более тяжелым грузом. Видимо, и в мозгу существуют какие-то приспособления для сравнения раздражителей по присущим им важнейшим признакам. Животным постоянно приходится что-то сравнивать. Это умение имеет в их жизни большое значение.

неприметная добавка

Загадки мозга трудно разгадывать. Далеко не сразу удается разобраться, что в его работе особенно важно, а что имеет второстепенное значение, какие формы деятельности даются ему легко, а какие требуют напряжения всех его сил. Ученым казалось, что способность животных улавливать, как по величине, тяжести, громкости и другим показателям, как соотносятся раздражители друг с другом должна свидетельствовать о высоком развитии мозга, а выяснилось, что с этим легко справляются даже рыбы. Зато нередко в работе мозга обнаруживают такие способности, которые на первый взгляд не могут существенно улучшить его работу, а в действительности переводят мозговую деятельность на новый, более высокий уровень. Таким незаметным усовершенствованием является способность к образованию ассоциаций.Последние годы жизни И. П. Павлова больше всего интересовали самые сложные формы условно-рефлекторной деятельности, особенности работы мозга человекообразных обезьян. Он приступил и к непосредственному изучению здорового и больного мозга человека. К началу XX века психологи уже накопили много сведений о человеческой психике, но Павлову хотелось знать больше. Психология — это наука, изучающая различные проявления психической деятельности мозга, а физиологов интересуют мозговые механизмы этой деятельности. Психологи в подобные вопросы не вникают.Одно из важнейших психических явлений, давно привлекавшее внимание ученых, — ассоциации. Этим термином называют связи, возникающие у человека между идеями, представлениями, чувствами. Ассоциации проявляются в том, что одна идея, определенное представление или чувство дают толчок к возникновению у человека связанных с ними идей, представлений и чувств. Пример простейшей ассоциации — связь между вспышкой молнии и последующим раскатом грома. Когда разражается гроза, каждый из нас вслед за очередной молнией невольно начинает прислушиваться, ожидая, когда раздастся гром.Психологи чаще всего изучают ассоциации между словами. Испытуемому читают специально подготовленный набор слов или коротких предложений и просят на каждое из них отвечать первым пришедшим в голову словом. Так ученые узнают, какие ассоциации между словами существуют у испытуемого. У каждого человека собственный набор ассоциаций, однако многие из них настолько универсальны, что присущи любому человеку. В этом каждый может убедиться сам. Попросите вашего товарища быстро, не задумываясь, ответить любым словом на десять — пятнадцать слов и фраз. На слово «сено» он почти наверняка ответит — «солома», а на фразу «лучший друг человека» — «собака».