Экспериментальные исследования способностей животных к количественным оценкам предметного мира

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.

Особенно интересными были случаи, когда голуби переходили дозволенную границу. Например, иногда голубь, съев пятое, разрешенное, зерно, медленно и осторожно приближался к шестому, а когда оно было рядом, неожиданно быстро хватал его и мчался прочь, хлопая крыльями.

В другом опыте определенное число коробок, содержащих по одному зерну, расставляли между пустыми коробками. Птица, открывавшая коробки одну за другой, должна была остановиться, когда находила, например, пять зерен, независимо от того, сколько коробок ей пришлось для этого открыть. Оказалось, что птицы могут осваивать до четырех таких задач одновременно! Можно, например, научить сойку одновременно таким задачам: поднимать черные крышки, пока она не найдет два зерна, зеленые крышки пока не найдет три, красные, пока не найдет четыре, и белые, пока не найдет пять зерен.

Такое поведение позволяет думать, что птицы действительно умеют считать. Удалось, например, наблюдать, как сойка, обученная поднимать крышки, пока не найдет пять зерен, взяла только четыре из них, но затем повела себя необычно: остановилась перед первой коробкой, которая была пуста, и сделала легкий поклон, затем два поклона перед второй и один перед третьей, после чего снова принялась поднимать крышки, пока не нашла пятое зерно. Келер полагал, что у птиц нет абстрактного понятия о числах в форме «цифр» или «слов», но они могут один раз покачать головой для обозначения единицы, два — для двух и т. д., то есть они учатся не считать до шести, а «действовать до шести».

Келер и его сотрудники проводили подобные опыты на разных животных и пришли к выводу, что галки и волнистые попугайчики способны узнавать множества до шести элементов, а белки, сороки и амазонские попугаи — до 7-ми.

Опыты Келера подвергались критике по поводу недостаточно высокого уровня контроля. Однако повторение их с помощью видоизмененных методик, включающих компьютерный контроль за выполнением экспериментов, подтвердило полученные ранее результаты. Так, в одном из экспериментов, голубей учили в камере Скиннера клевать один из двух ключей с нанесенными на них точками. Количество точек различалось лишь на одну. Если они клевали ключ с большим числом точек, то получали вознаграждение, а с меньшим — «наказание» (в камере выключали свет и опыт на короткий период прекращали). Голуби оказались способны отличать множества в переделах 7-ми точек, а их ответы при различиях 7/8 носили уже случайный характер (Emmerton, 2001).

Впоследствии выяснилось, что возможности птиц в принципе недооценивались. В ряде опытов подтвердилась их способность к точной оценке количества элементов в множествах и к упорядочиванию множеств по числу элементов. Так, одном из опытов голуби на первом этапе были приучены клевать ключ, если видели слайд с пятнышками «положительного» цвета (красного), и отказываться от клевания, если пятнышки были синими («отрицательный» цвет). На втором этапе голуби должны были выбирать между картинками с разным соотношением красных и синих пятен. Птицы не ошибались в выборе даже в тех случаях, когда на одном из слайдов красных, «положительных», было на одно пятно больше. Их не сбивало с толку и варьирование размеров пятнышек. В некоторых сериях опытов на одном из слайдов красных пятен хотя и было меньше, но они в целом занимали большую площадь, чем на втором, так как размер пятен был больше. Голуби уверенно выбирали картинку с большим числом красных пятен, чем синих (Honing, Stewart, 1989). Голуби продемонстрировали способность упорядочивать множества по числу элементов, используя принцип «больше, чем» (Emmerton et al.,1997).

Птиц приучали клевать правую сторону ключа, окрашенную красным, если в центре ключа они видели «много» точек (6-7), и левую, зеленую, если там было «мало» точек (1-2). После того как голуби усвоили условие задачи, им предложили новое число элементов, с которым они ранее не сталкивались, то есть 3,4 и 5. Птицы успешно относили, скажем, 3 точки к разряду «мало», если в качестве альтернативы предлагалось 4 точки.

В опытах Зориной и Смирновой (1994, 1995) было показано, что серые вороны способны сравнивать множества по числу элементов в диапазоне 1-12 и 10-20. Способность к восприятию и точной оценке таких больших одномоментно предъявленных множеств вообще не была раньше известна у животных. Наиболее существенным свидетельством высокой степени абстрагирования авторы считают способность ворон переносить обобщение, сформированное у них для множеств диапазона 1-12 на новые множества диапазона 10-20, с которыми они раньше не встречались. При первых же предъявлениях новых множеств птицы, как правило, выбирали большее множество. Такой тип переноса навыка является одним из критериев сформированности «понятия числа».

Участник «языковых» экспериментов, серый жако Алекс смог ответить на вопросы о числе предметов и об их количественных свойствах, используя английские слова. Он отвечал на вопросы о том, сколько каких предметов в гетерогенных множествах (четыре ключа, три пробки), а также о том, сколько углов в предъявляемой ему фигуре (треугольник, четырехугольник, шестиугольник). В целом было показано, что попугай способен адекватно использовать числительные для оценки гомо- и гетерогенных множеств в пределах 7-ми (Pepperberg, 1987).

Недавно было показано, что птицы способны к использованию символов для обозначения числа элементов в небольших множествах (Xia et al., 2000). Голубям в камере Скиннера предлагали ключ с изображением одного из 6-ти абстрактных символов (A, N, T, 4, U, 5). Этот ключ экспериментаторы назвали «символическим». Рядом располагался «пусковой» ключ (enter). Каждый символ, по условию задачи, соответствовал определенному числу клевков. Голуби получали награду только в том случае, если они совершали нужное число клевков по символическому ключу (в соответствии с показанным символом), а последний клевок нужно было сделать по пусковому ключу (нажать enter). После долгой тренировки 6 птиц смогли запомнить и аккуратно проделывать число клевков, соответствующее пяти символам, а 5 из них — шести.