Грегори Бернс - Что значит быть собакой. И другие открытия в области нейробиологии животных

В отличие от человеческой головы, собачья состоит в основном из мышц, костной ткани и воздушных полостей. Челюстные и шейные мышцы обеспечивают силу укуса, а полости в черепе – это пазухи, входящие в систему обоняния. Мозг, надежно укрытый всеми этими слоями, занимает не больше четверти объема головы. Лобные доли представляют собой крошечный отдел мозга сразу за глазными яблоками. Если у человека под лобные доли отведена вся передняя треть мозга (это много, даже для приматов), то у собаки на них приходится лишь одна десятая общего объема мозга.

У человека на лобные доли возложено немало разных функций: это и речевая деятельность, и абстрактное мышление, и планирование, и социальное взаимодействие, а также множество других когнитивных процессов, которые мы пока не понимаем. Но небольшой размер лобных долей у собак не означает, что эти когнитивные процессы у них исключены (хотя речь очевидно отсутствует). Лобные доли располагаются в передней части мозга и отделяются анатомической границей в виде глубокой борозды. У приматов эта борозда проходит от темени к околоушной области и называется центральной, или роландовой. Спереди от этой борозды находятся нейроны, контролирующие движение, а позади – нейроны, отвечающие за тактильные ощущения. Таким образом, по центральной борозде проходит граница между ощущениями и действием.

У собак центральной борозды нет. Вместо этого у них имеется глубокая борозда, проходящая через темя и похожая на перевернутую скобку, – эта борозда называется крестообразной. Выявленный Питером участок расположен у ее нижнего конца. Другие исследователи отмечали во время выполнения схожих заданий активность в аналогичной области как у людей, так и у других приматов [10] K. Rubia, S. Overmeyer, E. Taylor, M. Brammer, S. C. R. Williams, A. Simmons, C. Andrew, and E. T. Bullmore, “Functional Frontalisation with Age: Mapping Neurodevelopmental Trajectories with FMRI,” Neuroscience Biobehavioral Reviews 24 (2000): 13–19; A. R. Aron, T. E. Behrens, S. Smith, M. J. Frank, and R. A. Poldrack, “Triangulating a Cognitive Control Network Using Diffusion-Weighted Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Functional MRI,” Journal of Neuroscience 27 (2007): 3743–3752; A. Aron, T. W. Robbins, and R. A. Poldrack, “Inhibition and the Right Inferior Frontal Cortex,” Trends in Cognitive Sciences 8 (2004): 170–177. , а значит, мы, по сути, идентифицировали ту часть собачьего мозга, которая, как и у приматов, тормозит двигательный порыв.

Однако обнаружение этого участка в собачьем мозге просто подтверждало, что мы на верном пути, не более. Теперь требовалось сделать следующий шаг – разобраться, как эта зона осуществляет самоконтроль. Вот тогда нам, возможно, станут понятнее различия между Кэйди, Либби, Джеком и Келли. Может быть, мы даже сумеем помочь собакам, которые страдают недостатком самоконтроля, что обрекает их на заточение в приюте.

Первой зацепкой для нас стала разница в выполнении задания «можно/нельзя». Как и люди, одни собаки справлялись лучше других, и у нас выстраивалась довольно четкая корреляция между уровнем активности префронтальной коры и результатами испытания. Чем выше активность префронтальной коры, тем ниже процент ошибочных реакций. Это соотношение позволяло предположить, что собаки, которые задействовали при выполнении задания более обширную площадь своей невеликой префронтальной коры, справлялись лучше, чем задействовавшие меньшую. Дальнейшей нашей задачей было проверить, подтвердят ли свой успех отличившиеся в задании «можно/нельзя» в других испытаниях на самоконтроль.

Наиболее известные эксперименты по самоконтролю у человека ставил стэнфордский психолог Уолтер Мишел [11] W. Mischel, Y. Shoda, and M. L. Rodriguez, “Delay of Gratification in Children,” Science 244 (1989): 933–938. . С начала 1970-х годов он с коллегами изучал способность к отсроченному удовольствию (вознаграждению) у детей. В ходе эксперимента, который впоследствии назвали зефирным, Мишел предлагал четырехлетним детям на выбор два угощения – любимое (печенье, например) и менее любимое. Но с условием: экспериментатор выходил из комнаты – обычно минут на пятнадцать, и, чтобы получить любимое угощение, ребенку нужно было его дождаться. Или можно было позвать его обратно звонком колокольчика, и тогда экспериментатор сразу возвращался, но с менее любимым угощением.

Годы спустя, когда дети стали подростками, Мишел обнаружил, что четырехлетки, сумевшие дождаться отсроченного вознаграждения, оказались – по оценкам родителей – более целеустремленными в учебе, чем не дождавшиеся. Кроме того, терпеливые были менее склонны к фрустрации и лучше умели противостоять искушениям. Нетерпеливые же дети, как, наверное, и следовало ожидать, выросли в нетерпеливых подростков.

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] 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. . 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.