Как мозг учился думать - Борис Сергеев

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.

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.

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».

Ассоциации очень напоминают условные рефлексы. Ивану Петровичу хотелось думать, что они легко образуются и у животных, но он не знал, как это проверить. У человека нетрудно выяснить, вызывает ли у него вспышка молнии представление о том, что вслед за ней должен последовать удар грома. Человек о возникающих у него ассоциациях расскажет сам. Но как спросить об этом собаку?

Очень долго физиологи не могли придумать способа для изучения ассоциаций, но в конце концов проблема была решена. И.П. Павлов поручил исследование двум своим старейшим и надежным сотрудникам. Они должны были выяснить, возникают ли у собак ассоциации и как они образуются. Исследователи решили, что ассоциации следует вырабатывать примерно так же, как условные рефлексы. В камере, где находилась собака, на пять секунд вспыхивал свет, а затем начинал гудеть гудок. Или использовались другие раздражители: сначала звучал звонок, потом начинала действовать касалка, особый приборчик, предназначенный для раздражения кожи. Каждую пару раздражителей применяли тридцать раз. Предполагалось, что этого вполне достаточно, чтобы возникла ассоциация. Но как убедиться, что она образовалась? Для этого нашелся простой способ. Проведя тридцать сочетаний света и гудка, ученые затем вырабатывали на гудок обычный пищевой рефлекс. Повторяю, рефлекс вырабатывали на гудок, но выяснилось, что и свет, который никогда пищей не подкреплялся, теперь тоже начинал вызывать у собаки пищевую реакцию. Это свидетельствовало о том, что ассоциация между светом и гудком образовалась.