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

Вопрос о распознавании лиц имеет самое непосредственное отношение к коммуникации. Что представлено в собачьем мозге? У собак определенно заложен нейрональный механизм распознавания лиц, а теперь все больше исследователей обнаруживают у них и способность считывать эмоции. Лица и эмоции – это одна из областей пересечения семантических карт человека и собаки. Судя по всему, эти категории важны и для нас, и для них.

Как выясняется, лица имеют значение не только для собак и приматов. Для овец тоже [100] K. M. Kendrick and B. A. Baldwin, “Cells in Temporal Cortex of Conscious Sheep Can Respond Preferentially to the Sight of Faces,” Science 236 (1987): 448–450. . И для коз [101] C. Nawroth, J. M. Brett, and A. G. McElligott, “Goats Display Audience-Dependent Human-Directed Gazing Behaviour in a Problem-Solving Task,” Biology Letters 12 (2016): 20160283. . И, что самое поразительное, для некоторых видов птиц [102] J. M. Marzluff, R. Miyaoka, S. Minoshima, and D. J. Cross, “Brain Imaging Reveals Neuronal Circuitry Underlying the Crow’s Perception of Human Faces,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109 (2012): 15912–15917. . В замечательной статье, опубликованной в 2012 году, исследователи описывают эксперимент с двенадцатью воронами, пойманными под Сиэтлом. В момент поимки на ловцах были одинаковые маски, в неволе же за воронами ухаживали люди в разных масках. Так продолжалось месяц. Затем воронам вводили радиоизотопную метку и показывали им человека либо в маске ловца, либо в маске смотрителя. Радиоизотопы на какое-то время скапливались в тех частях мозга, которые активизировались во время нахождения рядом с этим человеком. Затем воронам вводили легкий наркоз и проводили позитронно-эмиссионную томографию мозга, выявлявшую области недавней активности. Маска ловца вызывала активность в миндалине и некоторых участках ствола, то есть это лицо было связано у птицы со страхом и необходимостью спасаться. Маска смотрителя активировала область, аналогичную хвостатому ядру, которое у собак связано с положительными эмоциями, мотивацией и желанием приблизиться.

Наличие у этих животных способности распознавать лица не так уж удивительно. Судя по всему, она имеется у многих общественных видов. Коровы по-разному реагируют на изображения знакомых и незнакомых соплеменниц [103] M. Coulon, B. L. Deputte, Y. Heyman, and C. Baudoin, “Individual Recognition in Domestic Cattle (Bos Taurus): Evidence from 2D Images of Heads from Different Breeds,” PLoS ONE 4 (2009): e4441. , слоны, как и дельфины, узнают себя в зеркале [104] J. M. Plotnick, F. B. M. de Waal, and D. Reiss, “Self-Recognition in an Asian Elephant,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103 (2006): 17053–17057. . Вот у кошек пока не очень понятно, различают они лица или нет. Может, им просто все равно [105] S. G. Lomber and P. Cornwell, “Dogs, but Not Cats, Can Readily Recognize the Face of Their Handler,” Journal of Vision 5 (2005): 49. .

Эксперимент с предметной отнесенностью слов затянулся на гораздо более долгий срок, чем мы рассчитывали. И только когда мы предельно упростили задания, собаки начали демонстрировать что-то выходящее за рамки случайного тыка. Два слова, два предмета, но даже на такую малость у нас ушло полгода. Хозяева тренировали собак дома, и каждые две недели мы отслеживали их успехи, давая каждый раз по десять попыток. Два объекта помещались у стены, и собака должна была выбрать названный хозяином. Когда у собаки получалось правильно указать восемь из десяти, мы переходили к томографии.

Келли отбор не прошла.

Я был слишком занят разработкой эксперимента, и на то, чтобы дрессировать собственную собаку, выводя ее на требуемый уровень, не оставалось ни времени, ни сил. Но обкатка, проведенная с ее участием, помогла облегчить задачу остальным испытуемым.

Даже у тех собак, которые достигли 80-процентной планки, трудно было определить, что именно они понимают. В ходе тестирования у каждой выработались собственные «заскоки»: кто-то упорно выбирал одну и ту же сторону, хотя мы каждый раз меняли предметы местами, другие выбирали один и тот же предмет. Причем предпочтения варьировались от тренировки к тренировке. Тем не менее нужно было переходить к сканированию, дальнейшее промедление грозило бунтом: хозяевам уже надоело отрабатывать это задание, и черепаший темп эксперимента снижал общую мотивацию. Поэтому мы назначили дату сканирования для первой группы испытуемых.

Поскольку я не мог предсказать, как пройдет этот этап эксперимента, важно было разработать его с учетом нескольких возможных исходов. Основная задача состояла в том, чтобы с помощью фМРТ посмотреть, как испытуемые обрабатывают те два слова, которым их научили. Задача не из легких. Даже если собаки понимают разницу между словами, на снимках мозга она может быть выражена недостаточно четко. Она и у человека не всегда выражена, а в нашем случае, в отличие от экспериментов Галланта, все осложнялось тем, что слова были семантически схожими – оба обозначали предметы. Возможно, резкое различие между предметами по какому-то параметру – материалу или размерам – позволило бы выявить разницу в тех участках мозга, которые эти параметры обрабатывают. Но рассчитывать на это не стоило.

Поэтому мы добавили контрольное условие, которое часто используется в человеческих языковых экспериментах, – бессмысленные слова. Мы взяли названия всех предметов, на которых хозяева тренировали своих собак, и обработали с помощью компьютерной программы, которая генерирует бессмыслицу, совпадающую со значащими словами по числу слогов и диграфов (диграфы в английском – это двухбуквенные сочетания типа sh или ng). В результате у нас получились такие наборы звуков, как «боббу», «пранг», «клофт» и «зельв». Теперь можно было сравнивать отклики не только на выученные собаками слова, но и на бессмысленные.

Собаки, разумеется, понятия не имели, какие слова существуют в английском языке на самом деле, а какие просто сгенерированы. Если мы увидим разницу в отклике мозга на реальные и бессмысленные слова, это будет означать, что животные по крайней мере отличают часто повторяемое от услышанного впервые.

И наконец, мы добавили еще одно контрольное условие. После каждого произнесенного слова собакам будут демонстрировать предмет. В большинстве случаев – именно названный, но примерно в трети попыток предмет будет незнакомым. Если собака понимает значение произнесенного слова, замена предмета ее удивит, и удивление будет заметно по активности мозга. Кроме того, после бессмысленных слов предмет всегда будет предъявляться незнакомый – для дополнительного контроля.

С этапом МРТ-сканирования большинство собак справились хорошо. Разве что бессмыслицу людям было интереснее произносить, чем собакам слушать. Нескольких собак знакомые слова приводили в возбуждение – вплоть до выскакивания из томографа на поиски названного предмета. Увы, несмотря на очевидное доказательство понимания слова, в этом случае мы лишались возможности получить данные нейровизуализации. Однако в основном собаки находили в себе силы удержаться на месте, обеспечив нам в итоге выборку из двенадцати сканов