Продолжаем когнитивные расследования 🔦

В предыдущем посте мы разобрали эксперимент с восьмилучевым лабиринтом. Пять европейских ежей должны были находить пищу, запоминая расположение дорожек. Результаты оказались неоднозначными: отдельные животные временами показывали очень хорошие результаты, однако стабильного улучшения всей группы исследователи не обнаружили.

Но лабиринт - далеко не единственный способ проверить способности мозга. Исследователи пытались понять, может ли еж учиться, запоминать опасность, формировать условные реакции и использовать информацию от органов чувств для выбора поведения.

В экспериментах изучали реакцию европейских ежей на запахи потенциальных хищников. Животным демонстрировали запах и наблюдали, что происходило дальше. Ежи начинали внимательнее исследовать источник запаха, меняли направление движения, проявляли настороженность и избегали «опасных» участков. И реакция сохранялась некоторое время даже после прекращения воздействия.

Это позволяет говорить об ассоциативном обучении: животное получает определенный сенсорный сигнал и связывает его с потенциальной опасностью. Можно сделать закономерный вывод - еж способен использовать прошлый опыт при последующем выборе поведения.

Формированием условных рефлексов у ежей занимались еще советские физиологи. В экспериментах исследователи закрепляли у ежей двигательно-оборонительные условные реакции и одновременно регистрировали электрическую активность мозга и физиологические показатели. Они постепенно учились реагировать на определенный сигнал определенным образом.

В работе М. К. Рыжакова 1987 года ежам предъявляли условный сигнал, после которого следовал неприятный безусловный стимул. Ученые смотрели, сможет ли еж связать эти два события и начать реагировать уже на один условный сигнал. Одновременно регистрировали ЭЭГ, вегетативные реакции и поведение. Именно появление реакции на один сигнал показывало формирование условного рефлекса. У ежей удалось сформировать положительные условные рефлексы, а также разные формы внутреннего торможения. При длительной тренировке исследователи наблюдали выраженные нарушения поведения, которые они описывали как невротические реакции. Причем существовали и другие эксперименты. В 1994 году Орджинашвили и Журавин исследовали формирование оборонительно-двигательных условных рефлексов на звуковые стимулы разных модальностей. То есть ежу предъявляли разные звуковые сигналы и проверяли, сможет ли он научиться связывать конкретный звук с поведенческой реакцией.

А еще раньше, в 1985 году, Дустов изучал у ушастого ежа (Erinaceus auritus) инструментальные пищевые условные рефлексы. Здесь уже использовалось положительное подкрепление - животное должно было выполнить действие, чтобы получить пищу.

Особенно интересны результаты продолжительного обучения. При слишком интенсивных экспериментальных воздействиях у ежей возникали нарушения поведения и физиологических реакций. Исследователи связывали это с особенностями работы нервной системы и взаимодействия корковых и подкорковых механизмов.

То есть мозг ежа способен перестраивать поведение под новый опыт, однако длительное и интенсивное обучение становится для него серьезной нагрузкой.

Что при этом происходит внутри мозга?

Исследователи пытались ответить на этот вопрос напрямую. В экспериментах с микроэлектродами регистрировали активность отдельных нейронов коры мозга ежа. Животному предъявляли различные сенсорные стимулы и смотрели, как менялась электрическая активность нервных клеток. Такие исследования показали, что сенсорная информация (информация от органов чувств: запах, звук, свет, прикосновение, температура) поступает в неокортекс и обрабатывается с помощью распределения. Разные участки мозга имеют различную чувствительность к поступающим сигналам. Для современной нейробиологии это важно по одной причине: даже у небольшого насекомоядного с относительно простым мозгом сенсорная информация проходит через сложную систему обработки, прежде чем превращается в поведение.

Пространственная информация (информация о расположении объектов и самого животного: где находится еда, укрытие, знакомая тропа, поворот или опасный участок) хранится в гиппокампе.

Строение гиппокампальной системы европейского ежа специально сравнивали с другими млекопитающими. Исследователи изучали различные части гиппокампа и их соотношение. И это хорошо сочетается с результатами лабиринта.

Еж способен ориентироваться в пространстве, запоминать информацию о расположении объектов и использовать ее при поиске пищи. Однако эффективность такого обучения сильно отличается у разных особей.

Может ли один еж быть лучше другого и показывать лучшие результаты?

В эксперименте с лабиринтом некоторые животные иногда показывали практически идеальный результат. Один еж мог сделать семь правильных выборов из восьми, затем резко ухудшить результат, а после этого снова вернуться к почти безошибочному прохождению. Это означает, что одна только способность мозга запоминать маршрут не объясняет поведение. Конечно же, на результат могли влиять мотивация, уровень активности, стресс, исследовательское поведение и индивидуальные особенности конкретного животного. Поэтому два ежа, находящиеся в абсолютно одинаковом лабиринте, могли вести себя совершенно по-разному.

Современная этология использует понятие «индивидуальные поведенческие особенности животных». У ежей исследовали различия в смелости, исследовательской активности, реакции на новое и поведении при потенциальной угрозе.

Один еж может быстро обследовать незнакомое пространство. Другой долго оставаться возле укрытия. Третий активно исследовать новую территорию, но резко реагировать на потенциальную опасность. Если такие различия сохраняются при повторных тестах, их уже можно рассматривать как индивидуальные поведенческие особенности.

У ежа есть:

• сенсорная обработка

• обучение

• условные реакции

• память

• пространственная навигация

• индивидуальные различия в поведении.

При этом у науки пока очень мало данных, чтобы говорить о сложном мышлении ежа в человеческом смысле. Мы знаем, что он способен учиться определенным связям, запоминать информацию и использовать ее для выбора поведения. Но мы гораздо хуже понимаем, насколько далеко эти способности простираются.

• Может ли еж узнавать конкретного человека?

• Может ли запоминать отдельные предметы?

• Насколько долго сохраняется память?

• Способен ли он самостоятельно находить новую стратегию решения задачи?

На эти вопросы пока гораздо меньше экспериментальных ответов.

И поэтому следующий эксперимент с ежом может оказаться гораздо интереснее любого обычного теста на интеллект: попробовать выяснить, что именно он помнит после того, как эксперимент закончился…