Что значит быть собакой. И другие открытия в области нейробиологии животных: читать начало книги онлайн

Дальнейшая работа показала, что способность откладывать вознаграждение определялась совокупностью нескольких когнитивных факторов, самым, наверное, важным из которых выступает умение осознано переводить эмоционально заряженную реакцию немедленного удовольствия в нечто более абстрактное. Мишел научил некоторых из детей представлять картинку желанной награды, и тогда ожидание давалось им легче. И наоборот, когда угощение оставляли где-то рядом с ребенком, дождаться становилось почти невозможно.

Почти сорок лет спустя психолог из Корнеллского университета Б. Кейси провела первую нейровизуализацию мозга бывших участников эксперимента Мишела[12]. Испытуемые проходили эмоционально-ориентированную разновидность теста «можно/нельзя». Находящимся в томографе показывали изображения человеческих лиц. Лица одного пола выступали стимулом «можно», который требовал нажатия кнопки, а другого – стимулом «нельзя», нажатие исключающим. На лицах было то нейтральное выражение, то радостное или грустное. Поразительно, однако те участники, которые сорок лет назад в эксперименте Мишела не смогли отсрочить удовольствие, выдавали больший процент ошибок при реакции на эмоциональные лица, чем способные к отложенному вознаграждению участники.

Анализируя полученную картину активации областей мозга, Кейси обнаружила, что при правильном отклике на сигнал «нельзя» активируется небольшой участок префронтальной коры, называемый нижней лобной извилиной (НЛИ). Более того, у тех участников, которым в детстве отсрочка удовольствия давалась лучше, активность НЛИ при выполнении теста «можно/нельзя» оказалась выше, чем у менее терпеливых ровесников. На основании этих результатов Кейси вывела взаимосвязь между пожизненной способностью к отложенному вознаграждению и реактивностью НЛИ.

Результаты нейровизуализации в экспериментах Кейси совпадали с тем, что мы выявили у собак. Участок мозга, идентифицированный нами как связанный с правильным выполнением теста «можно/нельзя», выглядел явным аналогом той области, которую Кейси идентифицировала у человека. И теперь, чтобы проверить эту связь, нам нужно было провести собачью версию зефирного эксперимента.

Объяснить собаке, что нужно подождать, как объяснял Мишел детям, мы не могли: поди растолкуй нашим испытуемым, что, не дождавшись, они получат менее желаемое лакомство. И вообще, не факт, что собакам важно, какое там лакомство – лишь бы его давали. Так что зефирный эксперимент требовалось упростить.

Питер предлагал что-то в духе «положить лакомство перед собакой и заставить дожидаться разрешения». Все мы видели ролики с собаками, которые удерживают лакомство на носу, пока хозяин не разрешит съесть. Но никто из участвующих в проекте собак этого делать не умел, нужно было их научить.

Чтобы упростить задачу, мы просили хозяина уложить собаку, затем ставили лакомство в неглубокой плошке на расстоянии полутора-двух метров от ее морды. Питер прикрепил к плошке веревку, перекинутую через блок, и, если собака, не выдержав, кидалась к лакомству, просто выдергивал плошку у нее из-под носа. Собака получала награду лишь тогда, когда покидала место по команде.

Мы планировали выяснить, сколько продержится каждая из собак, прежде чем кинется к лакомству. Полученные результаты предполагалось взять за отправную точку как показатели самоконтроля у испытуемых. Но сложности возникли с самого начала.

Кэйди никуда не сорвалась. Она просто положила голову на лапы и смотрела на Патрицию в ожидании следующей команды. Через пять минут Кэйди заснула. А лакомство съела, только когда Патриция подманила ее к плошке.

Точно так же, но по совершенно иным причинам повел себя буйный португальский вассерхунд, носивший очень подходящую ему кличку Рывок (Tug)[13]. Он участвовал в проекте третий год и принадлежал к числу тех, кого оказалось труднее всего обучить замирать в томографе. В проект он попал двухлетним, поэтому, возможно, свою роль сыграла молодость, но в основном дело было в его неуемной энергии. И только благодаря чудесам дрессировки (заслуга его хозяйки, Джессы Фейган) ему удалось все же поучаствовать в нашем проекте. В зефирном эксперименте Рывок мгновенно улегся по команде Джессы, но, учитывая его непоседливость, я думал, что он тут же вскочит и кинется к лакомству. Ему очень хотелось. Он буквально поедал плошку взглядом. Потом он посмотрел на Джессу и начал лаять. Но с места не сдвинулся.

Кэйди и Рывок обозначили более обширную проблему. В собачьем варианте зефирного эксперимента у нас не получалось отделить самоконтроль от дрессировки. Нечестно было бы наказывать собаку, которая просто не понимала, что делать. И, хотя ни тот ни другая не нарушили команду «Лежать!», мотивы у Кэйди и Рывка, судя по поведению, отличались. Рывок очень хотел получить лакомство, но удержался на месте, выразив при этом свою досаду лаем. Кэйди либо осталась равнодушна к лакомству, либо была слишком заторможена, чтобы что-то предпринять без команды Патриции. Ни тот ни другой случай не требует самоконтроля.

Проработав так какое-то время, мы решили от зефирного эксперимента отказаться. Нам требовалось некое испытание на самоконтроль, которое не зависело бы от того, насколько выдрессирована собака.

И снова мы обратились к литературе по психологии развития человека. На этот раз подсказку нам дал предшественник Мишела – не кто иной, как сам «дедушка» возрастной психологии Жан Пиаже. Наибольшую известность ему принесла комплексная теория когнитивного развития, в рамках которой он сформулировал концепцию поэтапного формирования когнитивных навыков. На сенсомоторной стадии – от рождения до появления зачатков речи (то есть примерно до двух лет) – ребенок познает окружающий мир путем взаимодействия. Где-то к году он усваивает, что пропавший из поля зрения предмет не исчезает безвозвратно. «Постоянство объекта» – важная веха в развитии. После нее игра в «ку-ку» уже не приносит такого удовольствия, потому что появление маминого лица из-за разомкнутых ладоней больше не является неожиданностью.

На основе «ку-ку» точного эксперимента не проведешь, поэтому Пиаже придумал кое-что посерьезнее. В опыте «А или Б» перед ребенком ставят две коробки. Экспериментатор прячет под коробку А игрушку, потом, после небольшой паузы, достает – к восторгу ребенка. Так повторяется несколько раз, и ребенок нередко начинает сам тянуться к коробке, чтобы достать игрушку. Затем экспериментатор ломает шаблон – прячет игрушку под коробкой Б. Дети младше десяти месяцев продолжают тянуться к коробке А, хотя совершенно ясно видят, как экспериментатор убирал игрушку под другую коробку. К году почти все дети определяют местонахождение игрушки правильно.

Ошибки участников эксперимента «А или Б» свидетельствуют о несогласованности между сенсорным восприятием ребенка (он видит, куда кладут игрушку) и моторной деятельностью (тянется не к той коробке). У наблюдателя складывается впечатление, будто ребенок выбирает неправильную коробку по привычке, машинально. Этот ошибочный повтор называется персеверацией, и связан он с незрелостью лобных долей[14]. Сравнительные исследования подтверждают наличие этого явления и у животных. Обезьяны резусы легко выполняют задание на поиск еды, но, если у них повреждена префронтальная кора, они ошибаются в точности как девятимесячные человеческие дети[15].

Прелесть эксперимента «А или Б» в его простоте. Ребенку-участнику не нужно объяснять, что от него требуется, а заменив игрушку на лакомство, можно проводить такие эксперименты с очень многими видами животных. В знаковом исследовании 2014 года группа ученых-исследователей совместными усилиями провела через эксперимент «А или Б» тридцать шесть видов животных, в том числе обычных и человекообразных обезьян, лемуров, птиц, слонов, грызунов и собак[16]. В среднем 89 % собак отслеживали перемещение лакомства в емкость Б и выбирали ее при первой же подмене. Эти показатели сравнимы с результатами человекообразных (шимпанзе – 87 %, бонобо – 100 %, гориллы – 100 %), значительно выше, чем у койотов (29 %) и многих обычных обезьян (капуцины – 86 %, макаки-крабоеды – 67 %, саймири – 16 %). Птицы в большинстве своем справились не блестяще, кроме разве что некоторых видов голубей (55 %). Как ни странно, из слонов с «А или Б» не справился никто.

Анализируя полученные данные, исследователи обнаружили, что надежнее всего предсказать успех представителя того или иного вида в эксперименте «А или Б» позволяет размер мозга. Обладатели более крупного мозга (за исключением слонов), как правило, справлялись лучше. Правда, здесь имелся подвох, поскольку величина мозга в данном случае зависит от размеров самого животного. При сравнении в пересчете на массу тела связь между размером мозга и результатами сохранялась, но не такая четкая. У средовых факторов (доля фруктов в рационе, размер сообщества у данного вида и т. п.) такой корреляции с результатами эксперимента, как у размеров мозга, не наблюдалось.

Но размер мозга как таковой всех отличий не объясняет. Собаки, несмотря на относительно небольшой мозг, в «А или Б» почти не отставали от приматов. Зато от собак значительно отставали койоты, даром что близкие родственники и обладатели почти такого же мозга. А о чем говорит тот факт, что не все представители вида справлялись с заданием? Возможно, как и в зефирном эксперименте Мишела, одним особям испытание дается лучше, чем другим. Если так, не исключено, что между активностью лобных долей в «можно/нельзя» и успехами в «А или Б» существует связь. Таким образом мы нашли задание для нашего следующего эксперимента.

Через несколько месяцев после завершения томографической стадии экспериментов «можно/нельзя» мы разработали свою вариацию на тему «А или Б». Отгородив детскими воротцами часть комнаты, соорудили коридор метра два шириной и метра три длиной, на дальнем конце которого закрепили три ведерка. Среднее будет служить дистрактором (заведомо неправильным, отвлекающим вариантом), чтобы видно было, осознанно собака выбирает или наугад. Правое и левое ведра – это А и Б. Чтобы исключить вероятность поиска по запаху, мы приклеили лакомство скотчем позади каждого из ведер.

Начинать выпало золотистой ретриверше Перл. Под напряженным предвкушающим взглядом собаки моя дочь Хелен положила угощение в одно из ведер. И отвернулась, чтобы не давать визуальных подсказок.

Показывая, что съесть лакомство можно, Марк подвел Перл к нужному ведерку, и собака, виляя хвостом, тут же съела угощение.

Убедившись, что Перл поняла суть игры, мы повторили опыт еще два раза, но теперь Марк впускал Перл с дальнего конца коридора, чтобы она добиралась до ведерка А сама. На четвертый раз Хелен сперва поместила угощение в ведро А, затем переложила в ведро Б. Стоя позади Перл я видел, как она повернула голову, следя за рукой Хелен. Перл знала, где теперь находится лакомство.

Марк пустил ее в коридор.

Перл подбежала к среднему ведру. Ничего там не найдя, она сунулась в ведро А – и тут ее тоже постигло разочарование.

Я посмотрел на Питера и пожал плечами. По классическим правилам Перл испытание «А или Б» провалила. Не полностью – все-таки она почти добралась до ведра Б, выбрав сперва среднее, – но провалила.

Чтобы избежать подобной неопределенности в дальнейшем, мы решили, что у собаки должно быть несколько попыток после перекладывания лакомства. И результаты будут оцениваться по совокупности. Перл соображала хорошо: на второй попытке она двинулась прямиком к ведру Б. В целом эксперимент «А или Б» принес поразительный разброс в результатах. Дзен и Большой Джек выбрали ведро Б сразу после первой подмены, Кэйди и Эдди справились хуже всех: правильное ведро они выбрали только с одиннадцатой попытки.

Собакам, чаще других ошибавшимся в «можно/нельзя», как правило, требовалось больше попыток в «А или Б». И поскольку в обоих испытаниях измерялся, хоть и разными способами, самоконтроль, совпадение результатов свидетельствовало, что мы на верном пути к определению главной особенности каждой из наших собак.

Результаты эксперимента можно обобщить в виде простой схемы-цепочки: низкая активность лобных долей – высокий процент ошибок в «можно/нельзя» – более упорная персеверация в «А или Б». Пока это просто корреляция, делать выводы о прямой причинно-следственной взаимосвязи нельзя, но данные о функционировании лобных долей у человека и у животных убедительно свидетельствуют в пользу ключевой роли лобной коры и у собак тоже. В экспериментах по мотивам опытов Мишела/Кейси собаки с более высокой активностью лобной коры лучше справлялись с когнитивными заданиями на самоконтроль, чем собаки с менее активной лобной корой. А значит, ответ на вопрос, что испытывает собака, проявляя самоконтроль, кроется где-то в нашем собственном мозге. Мы все с этим ощущением встречались, отказываясь кто от второй порции десерта, кто от спонтанной покупки, а кто от вредной привычки. Судя по данным нейровизуализации, собаки испытывают примерно то же самое.

Результаты наших экспериментов были важны по двум причинам.

Во-первых, с практической точки зрения. Чего только не делают и к каким только приемам не прибегают хозяева собак, отучая их таскать еду со стола, раскапывать клумбы и мусолить всевозможные предметы гардероба! Собаки есть собаки, им это все очень нравится. Однако и они тоже разные. Я спокойно оставляю Келли бегать одну по всему дому, когда ухожу на работу, но отпустить ее с поводка на неогороженной территории не решусь никогда. Никакой самоконтроль не победит склонность терьера срываться за любым мелким зверьком или, что гораздо опаснее, за машиной. Ее привилегии определяются не только тем, что она собака, но и особенностями характера. Другие наши собаки пользуются другими привилегиями, тоже в зависимости от своих склонностей.

[12] B. J. Casey, L. H. Somerville, I. H. Gotlib, O. Ayduk, N. T. Franklin, M. K. Askren, J. Jonides, et al. “Behavioral and Neural Correlates of Delay of Gratification 40 Years Later,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108 (2011): 14998–15003.

[13] Здесь и далее «говорящие» клички животных даются в переводе для передачи описываемых автором особенностей характера и внешности испытуемых, однако, поскольку речь идет о реальных животных, участвовавших в исследовании и фигурирующих в опубликованных автором и его коллегами научных работах, оригинал клички приводится в скобках при первом упоминании. – Прим. пер.

[14] B. Milner, “Effects of Different Brain Lesions on Card Sorting: The Role of the Frontal Lobes,” Archives of Neurology 9 (1963): 90–100; A. M. Owen, A. C. Roberts, J. R. Hodges, B. A. Summers, C. E. Polkey, and T. W. Robbins, “Contrasting Mechanisms of Impaired Attentional Set-Shifting in Patients with Frontal Lobe Damage or Parkinson’s Disease,” Brain 116 (1993): 1159–1175.

[15] A. Diamond and P. S. Goldman-Rakic, “Comparison of Human Infants and Rhesus Monkeys on Piaget’s AB Task: Evidence for Dependence on Dorsolateral Prefrontal Cortex,” Experimental Brain Research 74 (1989): 24–40.

[16] E. L. MacLean, B. Hare, C. L. Nunn, E. Addessi, F. Amici, R. C. Anderson, F. Aureli, et al., “The Evolution of Self-Control,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111 (2014): E2140 – E2148.