Борис Сергеев - Как мозг учился думать
Несмотря на впечатляющие успехи шимпанзе, далеко не все ученые согласны называть систему жестов, с помощью которой общаются с обезьянами, настоящим языком. Вряд ли они правы. Хочется думать, что «говорящие обезьяны» в конце концов переубедят этих скептиков. С точки зрения учения академика И.П. Павлова, жестовый язык шимпанзе вполне достоин называться второй сигнальной системой. Таким физиологическим термином ученый назвал человеческую речь. Во всяком случае эта система коммуникации заслуживает того, чтобы называться начальной стадией развития второй сигнальной системы.
На страницах этой книги мы познакомились со многими животными – от самых примитивных, вроде инфузории туфельки, до овладевших тестовым языком шимпанзе. Мы старались разобраться в их поведении, выяснить, что в нем зависит от врожденных программ и что вносится в него благодаря личному опыту животных.
Изучая животных, особенно важно понять, чему они могут научиться и какую пользу дает им умение усваивать новое. Сравнивая способность различных животных к обучению, удается проследить, как постепенно совершенствовался мозг. Давайте вернемся к началу книги, чтобы еще раз перечислить самые основные этапы развития функций мозга.
На самых ранних этапах эволюции живых организмов одноклеточным существам и многоклеточным животным, у которых хотя уже и появились нервные клетки, но еще не организовались в нервную систему, приходится довольствоваться набором врожденных реакций. Они и у высших животных, и даже у человека имеют существенное значение, ведь в процессе эволюции, в процессе естественного отбора эти реакции совершенствовались и поэтому способны обеспечить жизнь организмов при строгом постоянстве условий существования. Они годятся для тех животных, которые питаются взвешенными в толще воды питательными веществами, микробами, которых тоже специально выслеживать и ловить не нужно, или в крайнем случае мелкими организмами, настолько многочисленными, что они прямо сами в рот лезут.
Эти примитивные животные способны научиться очень немногому, не пугаться зря безвредных раздражителей, не принимать случайно заносимые в воду ветром песчинки за пригодную в пищу добычу или накапливать возбуждение в каких-то системах организма, чтобы потом на любое воздействие на всякий случай отвечать оборонительной или пищевой реакцией. Вот и все, да и эти примитивные навыки способны у них сохраняться очень недолго: десятки минут, редко час или больше.
Превращение скоплений нервных клеток в обособленную нервную систему не дает еще возможности животным приобретать какие-то принципиально новые навыки. Разве что они вырабатываются у таких животных немного легче и сохраняются значительно дольше, чем у самых примитивных созданий. Образование различных навыков в определенной ситуации может оказаться очень полезным. Однако еще никому не известно, часто ли у этих животных вырабатываются навыки. Не исключено, что многим из них ни разу в жизни не приходится сталкиваться с подобной необходимостью.
Потребовалось дальнейшее серьезное усовершенствование мозга, чтобы оно существенно, принципиально отразилось на его деятельности. Такой этап наступил, когда мозг приобрел способность к образованию условных рефлексов – важнейшему виду временных связей.
Возможность вырабатывать различные условные рефлексы позволяет животным легко приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Благодаря условным рефлексам, ответные реакции организма всегда адекватны возникшей ситуации, а навыки более примитивных животных лишь в самых общих чертах отражают сложившуюся ситуацию и потому такой адекватности гарантировать не могут. Если велика вероятность столкнуться с опасностью, низшие животные на каждое новое воздействие будут отвечать оборонительной реакцией. Но может быть легкое движение воды, заставившее гидру на всякий случай сжаться в комочек, вызвано небольшим животным, вполне пригодным ей в пищу, а шанс пообедать окажется упущенным. Или инфузория, привыкшая не бояться легкого движения воды, погибнет, так как вовремя не отреагирует на появление крохотного хищника.
В условном рефлексе отражены конкретные знания. У всех животных наших северных лесов вырабатывается оборонительный рефлекс на тревожный крик сойки. Тут ошибки произойти не может. Ясно, откуда грозит опасность, далеко ли она, а значит, известно, в какую сторону нужно отступать и нужно ли при этом торопиться.
По сравнению с более примитивными навыками, условные рефлексы очень легко образуются. Например, в отличие от привыкания нет необходимости, чтобы вызывающие их образование раздражители повторялись десятки раз подряд. Образование условных рефлексов в большинстве случаев происходит уже после пяти–десяти, максимум пятнадцати сочетаний раздражителей, и совсем не обязательно, чтобы они следовали один за другим без существенных интервалов. Даже если сочетания будут происходить раз в час, в день или в неделю, условный рефлекс все равно образуется.
Благодаря способности животных образовывать условные рефлексы, все непосредственно важные для них закономерности внешнего мира получают отражение в их мозгу, фиксируются там за счет образования временных связей. Эти сведения, в силу способности условных рефлексов, затормаживаются, легко поддаются уточнению, приводятся в соответствие с изменением окружающей обстановки.
Одновременно с возникновением способности к образованию условных рефлексов развивается другая очень важная способность мозга – умение замечать все новое, обращать внимание на впервые возникающие неожиданные раздражители. У некоторых животных мозг устроен так, что они не способны воспринимать постоянно воздействующие на них стимулы, а значит, не в состоянии на них и реагировать. Неподвижные предметы лягушка видит, только когда движется сама. Но стоит ей усесться неподвижно, и через одну-две минуты окружающий мир поблекнет и превратится в сероватую пелену, на которой, как на пустом экране, будет виден только подвижный предмет, если он попадет в поле зрения лягушки. При такой организации зрения не проморгаешь приближения ни одного подвижного предмета. Это очень удобно: лягушка заранее успеет решить, что это движется, опасный ли хищник, или дичь, и будет вести себя соответствующим образом.
Способность замечать новизну и реагировать на нее, то есть ориентировочный рефлекс, а в отношении высших животных правильнее сказать ориентировочно-исследовательская деятельность – такая же врожденная реакция, как и другие безусловные рефлексы. Когда ориентировочный рефлекс достиг определенного совершенства, что произошло у птиц и млекопитающих, он стал использоваться для образования ассоциаций, особого вида временных связей.
Мы помним, что ассоциации способны возникать между раздражителями, которые никакой реакции у животных не вызывают, ни оборонительной, ни пищевой, только ориентировочную. Благодаря образованию ассоциаций в мозгу животных могут получить отображение любые закономерности внешнего мира, в том числе такие, которые непосредственного значения для них не имеют, что значительно расширяет их знакомство с явлениями окружающего мира. Для лисицы поющий соловей не представляет непосредственного интереса: птица, сидящая на ветвях, для нее недоступна. Однако весной, когда рыжая хищница постоянно сталкивается с пернатым певцом, в ее мозгу возникают ассоциации между запахом, внешним видом и звуками песни соловья. Это означает, что теперь лисица знает, как выглядит существо, запах которого донес до нее из кустов весенний ветерок, и какие звуки оно способно издавать.
Ассоциации обычным рефлексом не назовешь. Они используются не для непосредственного изменения поведения животного – эту функцию выполняют условные рефлексы, – а для внутренних потребностей мозга, для его скрытой от глаз мыслительной деятельности. По существу, любая мысль – это цепочка ассоциаций, вырабатываемых и накапливаемых в течение всей нашей жизни.
Для животных, живущих семьями или более крупными коллективами, очень полезно обмениваться информацией, согласовывать свои действия. И действительно, все животные пользуются сигналами, в состоянии их производить и отвечать на воспринятые сигналы соответствующей реакцией. Систему таких сигналов принято называть языком животных, хотя сигналы эти врожденные, ни к кому персонально не адресуются, возникают у животных непроизвольно, а реакции на них заранее предопределены и осуществляются как обычные безусловные рефлексы. Лишь наиболее развитые животные оказываются способными «понимать» сигналы других видов животных, употреблять заимствованные сигналы, самостоятельно создавать новые и произвольно пользоваться ими. Все эти способности имеют огромное значение в жизни животных, но от них еще ужасно далеко до языка человека.
