Жанна Резникова - Экспериментальные исследования способностей животных к количественным оценкам предметного мира

Ж. И. Резникова

Экспериментальные исследования способностей животных к количественным оценкам предметного мира

Постановка проблемы

Четыре ноги хорошо, две ноги — плохо.

Способность к счету является, несомненно, одной из высших психических функций живых организмов. Вопрос о том, в чем заключается понятие «истинного счета» и действительно ли некоторые животные умеют считать, до сих пор является дискуссионным. Очевидно, что во многих случаях способности животных остаются скрытыми от наблюдателя до тех пор, пока не будут найдены адекватные методики. К настоящему времени как животными, так и экспериментаторами достигнуты определенные успехи, и наши знания в этой области продолжают пополняться.

Пожалуй, ни одна область когнитивной этологии не опирается в такой же степени на непосредственное сравнение способностей животных и человека как исследование компетентности в количественных оценках. Между тем, адекватный «язык» для сравнительного анализа в этой области науки еще не разработан. Все критерии для сравнения взяты из области психологии, в частности, возрастной психологии. Действительно, без знания о закономерностях развития способностей к суждению о пропорциях и количестве у маленьких детей трудно понять и представить себе как эти способности функционируют у человека, а тем более у других биологических видов. В то же время развитие представлений и понятий о числе у человека связано с языковым развитием и, таким образом, обладает высокой специфичностью.

Из опытов Ж. Пиаже и его последователей известно, что соответствующие способности развиваются у детей весьма медленно. Двухлетние малыши, научившись говорить, нередко удивляют родителей, «пересчитывая» ступеньки, когда поднимаются по лестнице. Однако гордиться их математическими способностями еще рано, так как дети просто повторяют механически заученный ряд, соотнося его с моторными действиями. Им еще непонятно, что, сделав шаг, а за ним еще один, они прибавили к ряду две ступеньки. Если ребенок моложе четырех лет, переливая воду из высокого и узкого сосуда в широкий и низкий, повторяет вслед за взрослым, что воды осталось столько же, сколько и было, то на вопрос, заданный несколько минут спустя, он уверенно ответит, что воды больше в узком и длинном стакане. Человек в этом возрасте уже опирается на опыт, позволяющий ему судить о количестве воды по ее уровню в сосуде, но не обладает представлениями об «истинном количестве». Точно так же, приведя в соответствие два ряда, скажем, светлых и темных пуговиц — одна против другой — ребенок ответит, что их поровну, но если в одном ряду промежутки между пуговицами увеличить, то он скажет, что пуговиц больше в том ряду, который выглядит длиннее. Сходные опыты психологи, работающие с детьми, проделывали с разными предметами и веществами. Например, если взять два одинаковых пластилиновых шарика и один вытянуть в колбаску, то, по мнению ребенка, пластилина во втором предмете «станет» больше. Понятия об истинных пропорциях и количествах формируются по мере созревания соответствующих нервных структур в мозгу человека, а суждения, например, о соотношении скоростей становятся доступными ребенку лишь в возрасте 10-11 лет. В это время в его школьных учебниках и появляются задачи о сближающихся поездах и наполняющихся бассейнах.

Выявить и адекватно описать представления животных о количественных соотношениях предметов нелегко, так как у человека, в отличие от других биологических видов, они опираются на речь и приобретенные знания, и это трудно сопоставить с невербальными представлениями о числах и о количествах у других видов. Для нас точки, расположенные по углам воображаемого треугольника, соответствуют числу «три», так как мы знаем, что данная фигура имеет три угла. Для голубя это может соответствовать «количеству», которое можно склевать быстро и без помех. Вербальное обозначение числа — скажем, «пять» — для человека может соответствовать и кучке из пяти апельсинов (крупных предметов) и линии из пяти крупинок (мелких предметов), и пяти свисткам, и пяти стукам в дверь (условным сигналам). Вполне вероятно, что представители других биологических видов могут судить о количестве как предметов, так и звуков (а возможно, и запахов). Но для того, чтобы выявить эти способности, необходимо специально исследовать вопрос о возможности кроссмодального переноса.

Современные методы изучения количественных оценок у животных опираются на критерии, предложенные Гельманом и Галлистелом для исследования детей (Gelman, Gallistel, 1978) и впоследствии несколько адаптированные для применения к животным (Davis, Perusse, 1988). Выделяют несколько типов «нумерической компетенции» (numerical competence). (1) Способность различать множества по числу элементов (numerosity discrimination) соответствует суждению «больше — меньше» и не требует знаний об абсолютном числе элементов; (2) оценка (estimation) — это способность «прикинуть» число элементов во множестве (например, в стае «около 50 уток»); (3) счет (counting) — способность определить абсолютное число элементов путем их пересчета.

Процесс счета характеризуется также и принципами абстракции (могут быть пересчитаны любые предметы, скажем, птицы в стае или окна в здании) и независимости от порядка пересчета (так, если мы хотим пересчитать число цветов на ветке, на имеет значения, с какого цветка начать).

История объективных исследований нумерической компетенции у животных восходит к началу 20-го столетия. У истоков этой области лежит несколько ранних экспериментов, и один из них является поучительным анекдотом, на который более столетия ссылаются во многих учебниках, статьях и докладах как на пример, говорящий о необходимости строгого контроля в экспериментах. Речь идет об орловском рысаке по кличке Умный Ганс, которого его хозяин, барон фон Остен, демонстрировал как способного не только различать написанные на доске цифры, но и осуществлять арифметические операции и даже извлекать корни (см. статью Анастасии Рыбенко в нашей библиотеке). Ганс обозначал результаты соответствующим числом ударов копыта. Для обсуждения и ревизии этих достижений была собрана комиссия психологов и зоопсихологов. Фон Остен совсем не собирался вводить экспертов в заблуждение, он искренне верил в исключительные умственные способности лошадей, среди которых Ганс был самым способным, но не единственным его учеником. Далеко не сразу удалось установить, что конь реагирует на неуловимые для людей изменения в поведении хозяина. Поэтому он отвечал только на те вопросы, на которые фон Остен сам знал ответ. Итак, лошади не умеют извлекать корни. Каковы же пределы нумерической компетенции животных? В данном обзоре проанализированы результаты исследований экспериментаторов, работавших с самыми разными существами, от двуногих до шестиногих.

Две ноги

… Правда, с протестом выступили птицы, поскольку им показалось, что и у них лишь две ноги.

Значительная часть исследований, посвященных изучению способности животных к счету, была проведена на птицах. Первая детальная работа принадлежит Отто Келеру (Koehler, 1941, 1960). Он настолько подробно изучил поведенческие реакции птиц на количественные параметры внешних раздражителей, что работы, посвященные этому вопросу — не только на птицах, но и на других животных — стали делить на до- и после-келлеровские (Emmerton, 2001). Келер пришел к выводу, что у птиц есть способность количественно сравнивать группы одновременно предъявляемых предметов, а также способность оценивать количество следующих друг за другом раздражителей независимо от ритма их предъявления. Он разработал целый ряд экспериментов для оценки этих способностей.

В одной из задач исследователь предъявлял ворону или попугаю карту с определенным числом точек на ней и обучал его открывать коробку с тем же числом точек на крышке независимо от их цвета, формы и взаимного расположения, которые постоянно менялись. Ставший знаменитостью ворон Якоб научился решать все предлагаемые задачи такого рода.

В следующей серии опытов птиц обучали съедать определенное число зерен. На полоску картона помещали слева одно зерно, а справа — два, и затем через дверцу впускали голубя. Когда голубь подходил к двум зернам, ему разрешали их съесть, когда же к одному — его прогоняли. Группы положительных и отрицательных стимулов меняли местами, чтобы не закрепился навык на место. Голуби легко отличали 1 от 2,2 от 3 и так далее, вплоть до 5 от 6, дальше выбор делался неточным. Однако в данном случае наблюдался не настоящий счет, а скорее различение двух групп зерен по величине.

Ближе к настоящему счету ситуация, в которой птица различает число зерен не в группах, расположенных в поле зрения одновременно, а в группах, следующих друг за другом по времени. Сначала голубя приучали выбирать группу из двух зерен при наличии еще одного. После того, как первое зерно съедалось, голубю не разрешали трогать оставшееся зерно. Затем одно зерно из группы постепенно передвигали к центру полоски. Когда зерно достигало середины полоски, порядок 2:1 менялся на 1:1:1, то есть все три зерна располагались на одной линии на равном расстоянии одно от другого. Голубь по-прежнему съедал два зерна и не трогал третье. Но он мог клевать левое и среднее, среднее и правое, либо два крайних зерна. Контрольные опыты, в которых голубям предоставили полную свободу действий, выяснили, чему именно птицы научились. Когда на картоне находилось одно зерно, голубь съедал его, когда два — съедал оба. Однако когда клали четыре зерна, голубь съедал два, а два оставлял. Следовательно, голубь усвоил, что ему разрешено съесть два зерна, а не то, что ему нужно оставить одно. Точно так же из 3, 4, 5 голуби съедали 2 зерна, остальные оставляли. Далее, они научились съедать 3 зерна из 4-7, затем — 6 из 7-13. Последнее задание явилось пределом возможности голубя.