Интеллектика. Как работает ваш мозг Шереметьев Константин

Накопив бесценный опыт в построении отражающих элементов, природа приступила к построению целостной отражающей системы – головного мозга.

Появление головного мозга привело к принципиально новым возможностям систем отражения, которые мы сейчас и рассмотрим. Но сначала несколько замечаний о том, насколько аккуратно нужно относиться к описанию работы головного мозга.

Где искать причину поведения

Где начало того конца, которым заканчивается начало?

Козьма Прутков

Прежде чем мы начнем разговор о возможностях головного мозга, нужно сделать важное замечание. При описании работы мозга легко впасть в заблуждение – и это происходит со многими людьми. Это заблуждение состоит в приписывании мозгу причины поведения организма.

Пока мы говорили о системе отражения простейших, было очевидно, что поведение бактерии определяется воздействием внешней среды. Мы говорим «бактерия движется к свету» в том смысле, что бактерия реагирует на свет. Можно это выразить и другими словами: «Цель бактерии – достичь центра светового пятна». Но эта фраза уже имеет двойной смысл, так как неясно, кто поставил эту цель бактерии: окружающая среда или она сама. И наконец, если мы скажем, что «бактерия хочет достичь центра светового пятна», то мы сами себя запутаем, ибо такой подход напрочь закрывает нам дорогу к пониманию причин перемещения бактерии. При таком подходе появляется какое-то мистическое начало, управляющее бактерией. Это мистическое начало будет уклоняться от любого анализа, так как его реально не существует, оно привнесено неправильным описанием процесса. Телега поставлена впереди лошади. Вместо реально существующей причины, а именно светового стимула, привнесена вымышленная причина, не имеющая места в действительности.

Мы видим, что даже на таком простом примере можно запутаться, если неправильно описывать то или иное явление. Теперь обратимся к описанию мозга. Животные, обладающие мозгом, демонстрируют явное целенаправленное поведение. Среди множества высказываний о таком поведении сплошь и рядом встречаются фразы: «Собака хочет есть», «Соловей любит петь», «Петя мечтает стать продавцом мороженого». Исследователь, пытающийся разобраться в поведении и воспринимающий эти фразы буквально, вынужден ввести понятие некоторой непознаваемой сущности, которая, собственно, «хочет», «любит», «мечтает». Для человека (а иногда и для животных) в качестве такой сущности обычно используется душа. Дальше исследователь заходит в тупик, так как любые дальнейшие рассуждения приводят к порочному кругу. Душа определяется через действия, а причиной действий является душа.

Разорвать такой порочный круг достаточно просто. Головной мозг – это система отражения окружающего мира, своеобразное зеркало. Любые психические процессы запускаются стимулами внешней среды и нужны для отражения этих стимулов. Правильное описание психических процессов должно начинаться со слов «в ответ на…». Например, в ответ на снижение питательных веществ в крови у собаки формируется чувство голода. В ответ на начало брачного сезона соловей использует песню для привлечения самки.

Описание человека будет чуть сложнее. В ответ на рассказы взрослых у ребенка начинает формироваться модель идеальной жизни. В ответ на удовольствие от съеденного мороженого эта модель приобретает законченную форму в виде стремления стать продавцом мороженого.

В дальнейшем изложении мы для краткости не всегда будем использовать эти слова, но для правильного понимания работы мозга достаточно мысленно подставить эти слова в начало описания психического явления – и любой психический процесс становится доступным для анализа.

Восприятие реальности мозгом

Поведение животных, имеющих головной мозг, отличается столь большой сложностью и целесообразностью, что возникает впечатление эволюционного разрыва. Кажется, что природа неожиданно сделала непонятный скачок в эволюции. Но это только на первый взгляд.

Эволюция мозга, как и эволюция других органов, протекала по достаточно простой схеме. Сначала за какую-либо функцию отвечает множество клеток, при этом каждая клетка выполняет и другие функции. Но затем природа постепенно формирует орган, который предназначен именно для данной функции.

Это хорошо видно на примере столь сложного органа, каким является человеческий глаз. На первый взгляд, трудно представить, как он мог появиться случайно. Но стоит посмотреть на его эволюцию, и все становится очевидным. У гидры на прикосновение реагируют все нейроны. У дождевого червя уже появляются специализированные светочувствительные клетки. Затем специализированные клетки объединяются в группы, образуя светочувствительные глазные ямки у планарии. И, наконец, набор специализированных клеток снабжается мышцами и другими функциональными клеточными структурами для управления самим процессом получения информации. Таков глаз морского червя. Поэтому постепенная эволюция может приводить к появлению очень сложных структур.

В результате специализации клеточных структур головные ганглии получили дальнейшее развитие в головном мозге, а прочие ганглии – в спинном мозге.

Кажущийся разрыв в эволюции мозга обусловлен тем, что появление мозга с его принципиально новым способом отражения реальности дал животным такие преимущества, что они полностью вытеснили своих безмозглых конкурентов. Поэтому в настоящее время хозяевами Земли стали обладатели мозга. Хозяевами воды – рыбы, хозяевами воздуха – птицы, хозяевами суши – млекопитающие. А все прочие организмы они используют в качестве корма.

Чем же так отличается мозг от набора ганглиев? В первую очередь тем, с какой информацией он работает.

На первый взгляд, если мозг отражает реальность, то он отражает ее так, как это делает зеркало. То есть полностью воспроизводит образ внешней среды. Но это не верно.

Органы чувств животного способны подать в мозг гигантское количество информации. Если бы мозг попытался обрабатывать все, то он сошел бы с ума. Поэтому органы чувств передают в мозг не ту информацию, которую они получают, а интерпретацию этой информации. Для этого мозг использует специальные элементы – детекторы.

Можно пояснить этот процесс следующим примером. Командир послал группу разведчиков на другой берег реки. Каждому разведчику поставлена определенная задача. Одному – найти место для переправы, другому – определить наличие постов противника, третьему – оценить численность противника, четвертому – следить только за тем, будет враг форсировать реку или нет, и так далее. В результате командир получит именно ту информацию, которая ему нужна для проведения операции. Задача получения несущественной информации – например, о том, созрели вишни или нет, – разведчикам не ставится, а следовательно, командир ее не получит.

Каждый разведчик в данном случае – это детектор. Он нацелен на поиск определенной информации.

Так же и в мозге существуют специальные нейроны, которым, как и разведчикам, поручено сообщать о наличии специальной информации. Например, есть нейроны, которые реагируют на контур объекта. Не имеет значения, в какой области зрительного поля появится объект. Нейроны следят за выделением контура и докладывают об этом в мозг.

Есть нейроны, которые реагируют на наличие в поле зрения горизонтальных полосок. Они срабатывают всегда, когда такая полоска есть в поле зрения. На вертикальные и наклонные полоски эти нейроны не реагируют. На рисунке 7 видно, как быстро воспринимается горизонтальная полоска на фоне множества наклонных.

Рис. 7. Восприятие горизонтальной полоски

При повреждении зрительной области мозга возникает эффект так называемого слепого зрения. Больной ничего не видит, но правильно угадывает, какую линию ему показывают: горизонтальную или диагональную. Это означает, что нейроны правильно определяют линию, а сбой происходит на верхнем уровне, где все линии должны быть сведены в единый образ.

Есть нейроны, которые реагируют на новизну. Они говорят мозгу: «Обрати внимание, что-то изменилось». Мозг тут же дает команду глазам более внимательно присмотреться к этому месту.

И вот когда все детекторы отработали, мозг, собственно, и начинает процесс отражения реальности.

Следует обратить внимание на важный момент восприятия реальности мозгом. Возьмем, например, восприятие цвета. По существу, это явное искажение реальности. Световой спектр электромагнитных волн непрерывен, но мозг его воспринимает как дискретный. При восприятии непрерывного спектра световых волн специальные нейроны разбивают его на отдельные участки спектра, которые мы называем цветами.

Налицо явное искажение восприятия. Но такое искажение позволяет быстро выявлять в окружающей среде валентные признаки, например красный цвет – цвет крови, а следовательно, признак опасности. Хищные животные обычно имеют ярко-красную окраску. Не случайно в качестве запрещающего цвета светофора выбран красный. Человек реагирует на него очень быстро.

Но это еще не все. Стоит только внимательно присмотреться к восприятию цвета, как выявляются совершенно изумительные подробности, которые позволяют понять основные принципы работы мозга. Глаз восприимчив именно к тому спектру электромагнитных волн, который меньше всего поглощается атмосферой. В результате глаз выделяет в окружающей среде именно те волны, которые доставляют максимальное количество информации об объектах. То есть глаз видит то, что хорошо освещено.

Во время хорошего дневного освещения присутствуют все цвета одновременно, поэтому вроде бы глаз должен докладывать о наличии полной цветовой палитры. Напротив, так как естественная освещенность не имеет существенного значения, она воспринимается глазом как отсутствие цвета. То есть глаз не видит то, что постоянно (а следовательно, неинтересно).

Поэтому восприятие реальности мозгом, начиная уже с органов чувств, обладает способностью игнорировать ненужную информацию и дорисовывать нужную.

В некоторых случаях невалентная информация вообще не попадает в мозг, если он занят важной деятельностью. Например, при регистрации электрических токов у спокойно сидящей кошки видна четкая реакция на тикающий метроном. Но при появлении мыши реакция на метроном исчезает. Нацелившись на мышь, кошка перестает слышать посторонние звуки.

Так же и командир может слушать разведчика, который рассказывает о переправе, но тут вбегает другой и кричит: «Они наступают!» Командир приказывает замолчать первому разведчику и полностью переключается на второго. То есть мозг даже не получает ненужной информации.

И, наконец, сам командир, выслушав донесения разведчиков, передаст в штаб только одну фразу: «На моем участке фронта сосредотачиваются крупные силы противника», – избавив тем самым штаб от анализа больших объемов информации.

Так и здесь: по мере продвижения информации от органов чувств к мозгу подключаются нейроны более высоких уровней абстракции, которые выделяют движущиеся объекты или представителей своего вида.

В мозг от органов чувств поступает не фотография окружающей среды, а модель мира, сконструированная из набора типовых отражающих элементов – детекторов.

Мозг при восприятии создает свою внутреннюю реальность. Чем больше развито животное, тем сильнее внутренняя реальность отличается от внешней. Процесс решения задач осуществляется с помощью абстракций, которые получены от органов чувств и которые воспринимаются как образ мира. Эти абстракции позволяют очень быстро выявлять наиболее существенные изменения обстановки и выделять те объекты, которые представляют интерес для животного. Дальнейшее поведение также строится на достижении определенных целей в мире этих абстракций. Другими словами, мозг позволяет животному реагировать не на изменения света или звука, а на появление матери, хищника, водопоя и т. д.

У приматов отдельные группы нейронов образуют детекторы лиц, которые позволяют быстро отличать одно лицо от другого.

Мозг выделяет в окружающем мире действующие объекты и позволяет реагировать не на отдельные признаки объектов, а на поведение этих объектов в целом. Можно считать, что мозг составляет из признаков объекта понятие об этом объекте.

Мозг выполняет свои функции путем использования абстракций, которые отражают отдельные объекты окружающей среды.

Сами детекторы зависят от развития мозга. Чем более развит мозг, тем большее количество детекторов участвует в отражении реальности. Детекторы более высокого уровня надстраиваются над детекторами более низкого уровня и продолжают процесс интерпретации. Этот процесс един для всех животных, обладающих мозгом, и, более того, является основным процессом восприятия реальности. Назовем этот процесс каскадной интерпретацией (рис. 8).

Рис. 8. Процесс каскадной интерпретации

Головной мозг рыб

Первыми головным мозгом обзавелись рыбы. Сами рыбы появились около 70 миллионов лет назад. Ареал обитания рыб уже сравним с площадью Земли. Лососи (рис. 9) плывут на нерест тысячи миль из океана в ту реку, где они в свое время вывелись из икры. Если это вас не удивляет, то представьте, что вам без карты нужно добраться до неизвестной реки, пройдя при этом хотя бы тысячу километров. Все это стало возможным благодаря головному мозгу.

Рис. 9. Лосось

Вместе с мозгом у рыб впервые появляется особый вариант обучения – импринтинг (впечатывание). А. Хаслер в 1960 году установил, что тихоокеанские лососи в определенный момент своего развития запоминают запах того ручья, в котором они родились. Затем они спускаются по ручью в реку и плывут в Тихий океан. На океанских просторах они резвятся несколько лет, а потом возвращаются на родину. В океане они ориентируются по солнцу и находят устье нужной реки, а родной ручей находят по запаху.

В отличие от беспозвоночных, рыбы в поисках пищи могут путешествовать на значительные расстояния. Известен случай, когда окольцованная семга проплыла за 50 дней 2,5 тысячи километров.

Рыбы близоруки и отчетливо видят на расстоянии всего 2–3 метра, зато имеют хорошо развитый слух и обоняние.

Принято считать, что рыбы молчаливы, хотя на самом деле они общаются при помощи звуков. Звуки рыбы издают с помощью сжатия плавательного пузыря или скрежещут зубами. Обычно рыбы издают треск, скрежет или щебет, но некоторые могут выть, а амазонский сом пирарара научился кричать так, что его слышно на расстоянии до ста метров.

Главное отличие нервной системы рыб от нервной системы беспозвоночных состоит в том, что головной мозг имеет центры, отвечающие за зрительную и слуховую функцию. В результате рыбы могут различать простые геометрические фигуры, и, что интересно, рыбы также подвержены влиянию зрительных иллюзий.

Головной мозг взял на себя функцию общей координации поведения рыбы. Рыба плывет, подчиняясь ритмичным командам мозга, которые через спинной мозг передаются плавникам и хвосту.

У рыб легко вырабатываются условные рефлексы. Их можно научить подплывать к определенному месту по световому сигналу.

В опытах Розина и Майера золотые рыбки поддерживали постоянную температуру воды в аквариуме, приводя в действие специальный клапан. Они достаточно точно удерживали температуру воды на уровне 34 °C.

Как и у беспозвоночных, в основе размножения рыб лежит принцип большого потомства. Сельдь ежегодно откладывает сотни тысяч мелких икринок и не заботится о них.

Но есть рыбы, которые ухаживают за молодняком. Самка Tilapia natalensis держит икру во рту, пока из нее не вылупятся мальки. Некоторое время мальки держатся стайкой около матери и в случае опасности прячутся у нее во рту.

Выхаживание мальков у рыб может быть достаточно сложным. Например, самец колюшки строит гнездо, а когда самка отложит в это гнездо икру, он плавниками гонит воду в это гнездо для вентиляции икры.

Большой проблемой для мальков является узнавание родителей. Цихлидовые рыбки считают своим родителем любой медленно движущийся предмет. Они выстраиваются сзади и плавают за ним следом.

Некоторые виды рыб живут стаями. В стае нет иерархии и явно выраженного вожака. Обычно группа рыб выбивается из стаи, а затем вся стая следует за ними. Если отдельная рыбка вырвется из стаи, то она тут же возвращается. За стайное поведение у рыб отвечает передний мозг. Эрих фон Хольст удалял у речного гольяна передний мозг. После этого гольян плавал и питался как обычно, за исключением того, что у него отсутствовала боязнь вырваться из стаи. Гольян плыл туда, куда он хотел, не оглядываясь на своих сородичей. В результате он стал вожаком стаи. Вся стая считала его очень умным и неотступно следовала за ним.

Кроме того, передний мозг дает возможность рыбам образовывать имитационный рефлекс. Опыты Э. Ш. Айрапетьянца и В. В. Герасимова показали, что если в стае одна из рыб проявляет оборонительную реакцию, то другие рыбы подражают ей. Удаление переднего мозга прекращает образование имитационного рефлекса. У нестайных рыб имитационного рефлекса нет.

У рыб появляется сон. Некоторые рыбы для того, чтобы вздремнуть, даже ложатся на дно.

В целом, мозг рыб хотя и демонстрирует хорошие врожденные способности, к обучению способен мало. Поведение двух рыб одного вида практически совпадает.

Мозг земноводных и рептилий претерпел незначительные изменения по сравнению с рыбами. В основном, отличия связаны с улучшением органов чувств. Существенные изменения в мозге произошли только у теплокровных.

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.

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 боольшим 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.

Психическое здоровье животных

Поисковое поведение требует очень больших энергетических затрат. Исследование нового и неизведанного всегда содержит потенциальную опасность. Поэтому животное должно быть постоянно настороже и в то же время продолжать эту опасную, но привлекательную деятельность.

Это приводит к особому виду отражения, которое мы будем называть психикой. Психика – это новый этаж в системе отражения, поэтому нужно рассмотреть его подробнее.

Каждый орган животного выполняет определенную функцию. Например, легкие снабжают кровь кислородом, а сердце обеспечивает кровоснабжение всего организма. Каждый орган имеет сложные взаимосвязи с другими органами. Например, легкие для правильной работы должны быть снабжены мышцами, которые обеспечивают расширение и сжатие грудной клетки, и кровеносной системой, которая подводит кровь для снабжения кислородом. Функционирование любого органа должно быть согласовано с функционированием всего организма. Если организм выполняет тяжелую работу, то легкие должны работать интенсивнее. Рассогласование означает болезнь.

Психика – это виртуальный орган, необходимый для построения модели мира. Этот орган также требует обеспечения для своей работы. Это обеспечение состоит в наличии понятий о мире. Также психика должна быть согласована с поведением всего организма. В конкретной ситуации психика должна обеспечить адекватное отражение этой ситуации, активизировать наиболее важные понятия. Проще говоря, психика должна понимать ситуацию.

До появления коры все функционирование нервной системы задано генетически, а следовательно, автоматически является согласованным. Но кора приводит к появлению совершенно нового явления – некоторой виртуальной ральности, которая возникает только в момент знакомства конкретной особи с конкретными обстоятельствами. Образуется уникальный набор понятий, который может быть как согласован, так и рассогласован. В последнем случае мы имеем дело с психическим заболеванием.

Принципы образования психических расстройств были изучены в следующих экспериментах. Животное помещалось в клетку, в которой находился рычаг. Через пол клетки подавался электрический ток. Животное металось по камере и случайно нажимало на рычаг, который выключал ток. Очень быстро животное обучалось контролировать ситуацию, и никаких психических расстройств не наступало.

В другом эксперименте рычага не было, и животное никак не могло справиться с ситуацией. Оно металось по камере, но найти выход не могло. В какой-то момент, убедившись, что усилия бесполезны, животное забивалось в угол и отказывалось от поискового поведения. В этот момент в клетку помещался рычаг для выключения тока, но животное уже не делало никаких попыток его использовать. У животного образовывалось психическое расстройство. Расстройство психики, как и расстройство любого органа, сказывалось на состоянии всего организма. У животных начинала выпадать шерсть, появлялась язва желудка, повышалось давление.

Таким образом, приобретение психики означает и приобретение возможности психических болезней. Критерием психического здоровья у животных является наличие поискового поведения.

У здорового животного поисковое поведение становится основой общего поведения. И наоборот, прекращение поискового поведения говорит о психическом расстройстве, неврозе или общей болезни животного.

Все это говорит о том, что для животных, имеющих кору головного мозга, психическое здоровье становится столь же важным, как и здоровье любого другого органа. А критерием здоровой психики является наличие поискового поведения.

Животное является здоровым, если ему интересно жить.

Это серьезное дело – игра

Поисковое поведение и развитие понятий о мире у млекопитающих начинается с самого детства. Но так как детеныш слишком мал и беспомощен, то желательно, чтобы развитие понятий проходило в безопасной обстановке – в противном случае цена ошибки будет слишком высока. Это приводит к появлению игры. Игра – это необходимое условие развития умственных способностей. В игре происходит формирование понятий, которые затем будут определять поведение животного. Именно игра способствует тому, что понятия о мире будут согласованы, а следовательно, животное будет психически здоровым.

Игры для млекопитающих – очень важный элемент выживания. Игры особенно развиты у хищников. Для них умение владеть своим телом, отслеживать добычу, прятаться и нападать – особенно важно.

Немецкий этолог Р. Шенкель проследил игровое поведение львят с первых дней жизни. Основу игры львят составляют движения подкрадывания, нападения и борьбы, причем партнеры все время меняются ролями.

Призыв к игре – это вытянутые вперед лапы. Так лев обращается к львенку, а собака обращается к нам. Медведи для приглашения к игре осторожно обхватывают партнера передними лапами.

Часто игру начинают взрослые животные. Львица дразнит львят кончиком хвоста, павиан корчит юному павианчику страшную рожу. Самки шимпанзе щекочут детенышей, переворачивают их, кусают понарошку. Но даже если рядом нет партнера по играм, то животное начинает играть само, используя для этого любые предметы.

Буйволы любят скользить по льду, радостно мыча, лоси любят совершать дикие прыжки в снегу.