Как мозг учился думать - Борис Сергеев

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 малыщи 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 неудалось 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 такими искажающим очкам и уже через полчаса перестает ошибаться.