Исследования способности животных к обучению

В работах перечисленных выше ученых преимущественное внимание было обращено в основном на инстинктивное поведение. В этом разделе мы упомянем тех исследователей, в чьих работах закладывались основы изучения проблем индивидуального приспособления, т.е. таких форм поведения, как привыкание, обучение, рассудочная деятельность, – авторов, чьи работы оказали наибольшее влияние на последующее развитие науки о поведении в целом или связаны с проблемой мышления животных.

Э. Торндайк.Первой попыткой экспериментального изучения высших психических функций животных следует считать работу английского ученого Эдварда Торндайка (1874–1949), ученика У. Джеймса (см.: 2.3). Его работы послужили логическим обоснованием бихевиоризма и сравнительной психологии (см.: 1.3). Торндайку принадлежит первое систематическое экспериментальное исследование поведения животных в контролируемых лабораторных условиях. Появление таких работ диктовалось стремлением противостоять антропоморфизму в трактовке поведения, который был характерен для науки того времени и в яркой форме проявился в книге Романе -са "Animal intelligence" (1881).

Торндайк первым из психологов применил к изучению психики животных экспериментальный подход, введенный в психологию человека немецким психологом В. Вундтом (1832–1920) в противовес господствовавшему в ней в тот период методу интроспекции. В своей книге "Интеллект животных", изданной еще в 1898 г., он утверждал, что решение задачи является интеллектуальным актом, и что "правильное" движение появляется как результат активных действий индивида путем последовательного перебора различных манипуляций.

Широкую известность принесли Торндайку его опыты с так называемыми "проблемными ящиками". Эта идея была подсказана ему К. Ллойд-Морганом (см.: 2.3), собака которого самостоятельно отпирала садовую калитку. Воссоздание подобной ситуации в эксперименте представлялось в то время удобной моделью для изучения разума животных. В этих опытах животное (чаще всего кошка) помещалось в запертый ящик, выйти из которого можно было только при совершении определенного действия (нажатия на педаль или рычаг, открывающий задвижку). После множества беспорядочных движений (проб), которые в своем большинстве бывают неудачными (ошибки), животное совершает нужное действие (случайный успех) и впоследствии выполняет его быстрее и чаще, чем сначала.

По Торндайку, исходным моментом поведенческого акта является наличие так называемой проблемной ситуации, т.е. таких внешних условий, для приспособления к которым у организма нет готового двигательного ответа. Решение проблемной ситуации определяется взаимодействием организма как единого целого со средой. Выбор действий организм осуществляет активно, а формирование действий происходит путем упражнений. Концепция Торндайка была сформулирована в ряде законов:

1) закон упражнения – сила связи между реакцией на ситуацию с самой ситуацией пропорциональна частоте повторения таких со впадений;

2) закон готовности – повторение таких совпадений изменяет го товность организма к проведению нервных импульсов;

3) закон ассоциативного сдвига – если при одновременном действии стимулов один из них вызывает реакцию, то и другие приобрета ют способность вызывать ту же самую реакцию (законы 1–3 были известны в психологии и ранее, но Торндайк перенес смысловой акцент с постулирования формирования ассоциаций внутри нервной системы на установление связей между движениями и внешними событиями);

4) закон эффекта – любой акт, приводящий в данной ситуации к положительному эффекту, далее ассоциируется с ней, так что если ситуация повторяется вновь, то выполнение этого акта ста новится более вероятным, чем прежде; напротив, любой акт, оказывающий в данной ситуации отрицательное воздействие на животное, при ее повторении появляется с меньшей вероят ностью.

Своими экспериментами Торндайк существенно расширил арсенал методов объективного изучения поведения. Введенные им в практику лабораторного исследования методы (в том числе и метод "проблемных ящиков") позволяли количественно оценивать ход процесса научения. Торндайк первым ввел графическое изображение успешности выработки навыка – "кривую научения". Переход к строгой количественной оценке проявлений поведения животных в эксперименте сделал Торндайка основоположником сравнительной психологии. Зарождение этого направления было толчком для создания в Америке ряда лабораторий (гл. 1).

Кроме того, работа Торндайка впервые позволила экспериментально разделить различные формы индивидуального приспособительного поведения, показав, что в основе действий, которые воспринимаются как проявление разума животных, могут лежать более простые процессы – прежде всего обучение методом проб и ошибок (см. также: 2.7).

Работы Торндайка велись в те же годы, что и работы другого основоположника науки об обучении – И.П. Павлова, однако на протяжении многих лет они совершенно не были связаны друг с другом.

Дж. Уотсон.Американский психолог (орнитолог по своим исходным интересам) Джон Уотсон (1878–1958) сыграл огромную роль в развитии науки о поведении животных. Он был родоначальником бихевиоризма (см.: 1.3), на многие десятилетия ставшего доминирующим направлением изучения поведения, по крайней мере в США (см.: Уотсон, 1925). Он начинал работать в тот период, когда в психологии господствовали идеи интроспекционизма, согласно которым предметом психологии было содержание сознания. В противоположность этому Уотсон выдвинул положение, что предметом психологии является поведение животных и человека, т.е. комплекс секреторных и мышечных реакций организма на внешние стимулы. Анализ поведения, согласно Уотсону, должен быть строго объективным, а описание психологических процессов следует свести к соотношениям между стимулом, действующим на организм, и реакцией на него, т.е. поведением. Именно от слова "поведение" (behavior) и получило название новое направление. Объективный учет поведенческих актов, доступных для наблюдения, должен стать, по мнению Уотсона, основой экспериментального анализа психики.

"Стимул", "реакция", "ответ", "образование навыка" и т.д. – вот понятия, которыми должен оперировать психолог вместо того, чтобы использовать такие термины, как "сознание", "психическое состояние", "интеллект" и т.д.

Сформулированные Уотсоном принципы бихевиоризма получили дальнейшее и разноплановое развитие в работах теоретиков обучения: К. Халла, Э. Толмена, Б. Скиннера, Е. Газри (см. подробнее: Ярошевский, 1997).

Э. Толмен.Американский психолог Эдвард Толмен (1886– 1959) – выдающийся представитель необихевиоризма. Его психологическая система основывалась на признании совместимости бихевиоризма с другими направлениями в психологии, в том числе с гештальт-психологией (см.: 1.3). Подобно У. Джеймсу (см.: 2.3), Толмен был убежден, что животные ведут себя целенаправленно, однако его представления были совершенно лишены антропоморфизма. Он считал, что схема Уотсона "стимул–реакция" наивна и недостаточна для описания поведения, поскольку сводит его к совокупности элементарных ответов на стимулы, так что поведение как таковое теряет свое своеобразие.

На основе многочисленных экспериментальных исследований процесса обучения у крыс (главным образом с помощью лабиринтов) Толмен выдвинул представление о том, что животное учится выявлять смысловые связи между стимулами ("что ведет к чему"), причем усвоенное обнаруживается в исполнительной деятельности только частично. Сего точки зрения, в процессе обучения животное приобретает знания (cognition) обо всех деталях ситуации, которые сохраняются в такой форме (внутренние представления), чтобы их можно было использовать, когда они понадобятся. Тем самым животное создает "когнитивную карту", или "мысленный план", всех характеристик лабиринта, а затем строит свое поведение с его помощью. Образование "мысленного плана" может происходить и в отсутствие подкрепления (латентное обучение).

Для объяснения полученных им экспериментальных фактов Толмен ввел представление о существовании в рамках бихевиористской схемы "стимул–реакция" так называемых промежуточных переменных, т.е. внутренних процессов, которые "вклиниваются" между стимулом и ответной реакцией и опосредуют двигательную реакцию (которая в этом случае называется зависимой переменной) на стимул (называемый независимой переменной). К промежуточным переменным он относил, в частности, мотивацию и формирование мысленных (внутренних) представлений. Сами эти процессы, по его мнению, должны быть исследованы строго объективно – по их функциональному проявлению в поведении.

При описании поведения животных Толмен использовал также такие понятия, как "ожидание" (expectation), "гипотезы" (hypotheses), "знак-гештальт" (sign-gestalt), "познавательные, или когнитивные, карты, мысленный план" (cognitive maps) и др. Свою концепцию Толмен изложил в капитальном труде "Целенаправленное поведение у животных и человека"! ("Purposive behavior in animals and men"), изданном в Лондоне в 1932 г. Взгляды Э. Толмена (1997) легли в основу многих современных исследований когнитивных процессов у животных, включая экспериментальный анализ формирования пространственных представлений (O'Keefe, Nadel, 1978) и зачатков мышления (см.: также: 1.1).

И.П. Павлов. И.П. Павлов (1849–1936) был наряду с Торндай-ком основоположником экспериментального исследования процесса обучения у животных, выделив его "элементарную единицу" – условный рефлекс.

В дальнейшем метод условных рефлексов послужил одним из основных способов объективного изучения физиологических механизмов приобретенного поведения животных. На его основе сформировалось одно из ведущих направлений современной физиологии – учение о высшей нервной деятельности. Как известно, в силу особенностей внутриполитической обстановки в СССР сторонники идей Павлова вскоре после его смерти монополизировали эту область науки, подвергнув жесткой критике практически все другие концепции и направления физиологии, причем эта критика базировалась не на научных, а на идеологических позициях. Западные научные течения (в том числе этология, зоопсихология, бихевиоризм и гештальт-психология) также подвергались ожесточенной критике, а результаты их исследований по этой причине почти не доходили до научной общественности.

Подобные тенденции стали господствующими после так называемой "Павловской сессии" АН СССР в 1950 г. На этой сессии была сделана попытка официально утвердить право на существование в физиологии лишь одного исследовательского направления – созданной академиком К.М. Быковым теории "кортико-висцеральной патологии". По словам В.В. Парина, последователи этой теории отвергали как "порочные" все реально существующие факты, которые не укладывались в рамки концепции. Вплоть до середины 60-х годов практически каждое научное сообщение – статья или доклад – в обязательном порядке должны были упоминать о "единственно верном научном направлении материалистической науки" в области физиологии – павловском учении.

Эта подгонка "под Павлова" или "под Быкова" превращала учение Павлова об условных рефлексах из научного направления в набор догм, следовать которым надлежало не только в области высшей нервной деятельности, но и в общей физиологии, медицине и психологии.

Мы не имеем возможности сколько-нибудь подробно останавливаться на описании учения о высшей нервной деятельности. Отметим однако, что вклад идей, представлений и экспериментальных данных, полученных в лабораториях самого И.П. Павлова (1952, 1973) и его учеников, действительно очень велик.

В последние годы Павлов вплотную Подошел к необходимости изучения генетики высшей нервной деятельности (см.: 2.5 и 8.2.1). В тот же период в его лаборатории проводились исследования некоторых интеллектуальных способностей человекообразных обезьян, которые позволили ему высказать представления о наличии у животных более высокого уровня интегративной деятельности мозга, чем условный рефлекс (см. также: 2.7).

Л.Г. Воронин. Из многочисленных учеников И.П. Павлова мы упомянем Леонида Григорьевича Воронина (1908–1983), который начинал свой путь экспериментатора в Колтушах под руководством Л.А. Орбели (см.: 2.5), но большую часть жизни работал в МГУ. Начиная с 1953 г. и до конца жизни он возглавлял созданную им на биологическом факультете кафедру высшей нервной деятельности. Работы Л.Г. Воронина и его учеников были посвящены исследованию условнорефлекторной деятельности животных разных таксономических групп, имеющих разный уровень развития мозга. Этот, как тогда говорили, филогенетический подход был своего рода продолжением начатой Торндайком характеристики способности к обучению у животных разного уровня организации. Подтвердив ранее установленные факты отсутствия принципиальных различий в скорости формирования простых условных рефлексов у животных с высокоразвитым мозгом и у представителей относительно примитивных групп, исследователи перешли к сравнительной оценке формирования так называемых "цепей" условных рефлексов (см.. Воронин, 1984). По мысли Л.Г. Воронина, они были отражением возможностей аналитико-синтетической деятельности мозга животных соответствующего уровня организации. Он рассматривал данные этих экспериментов как подтверждение правильности "павловского" тезиса об исключительной роли условного рефлекса как единицы поведения в целом.

Наряду с этим Леонид Григорьевич внес весомый вклад в развитие отечественной приматологии. В 50-е годы он организовал экспедицию в Африку за обезьянами. Животные были предназначены для созданного при его участии питомника в Сухуми, который долгие годы (до грузино-абхазского конфликта) был центром разнообразных медицинских и физиологических исследований.

Базируясь на результатах собственных исследований и данных мировой литературы, Л.Г. Воронин (1977) обобщил представления об особенностях формирования условных рефлексов разной сложности у животных, стоящих на разных ступенях развития нервной системы. Поскольку эта классификация базировалась на огромном фактическом материале, она оказалась очень полезной и успешно используется последующими поколениями физиологов высшей нервной деятельности. Л.Г. Воронин считал, что в процессе эволюции животных возникло по крайней мере шесть уровней нервных механизмов приобретенного поведения: согласно его терминологии, это суммационная реакция, угасательная реакция, условный рефлекс, несамовосстанавливающийся после угашения, истинный условный Рефлекс, комбинационные условные рефлексы и абстрактно-логические условные связи (Воронин, 1977).

Развитие нейрофизиологии с разнообразными экспериментальна-ми подходами и методами не могло не коснуться и исследования условнорефлекторных процессов. На кафедре высшей нервной деятельности МГУ под руководством Л. Г. Воронина было проведено множество разнообразных, а зачастую пионерских исследований в этой области. В настоящее время трудно найти хотя бы одну область нейрофизиологии и физиологии поведения в России (и в странах СНГ), где не работали бы воспитанники Леонида Григорьевича или где не использовались бы полученные им и его учениками данные. В этом отношении нельзя переоценить его вклад в развитие российской нейрофизиологии и высшей нервной деятельности.

И.С. Бернташвили. Иван Соломонович Бериташвили (или Бери-тов; 1884–1974) – один из крупнейших отечественных физиологов, основатель грузинской школы физиологии. Он создал уникальный подход к исследованию целостного поведения животного, точнее, к исследованию его когнитивных способностей, названных им термином "поведение, направляемое образом". В разработке своих представлений Бериташвили (1932, 1974) смог избежать прямого давления официальной павловской доктрины, оставаясь в то же время в течение определенного времени на позициях рефлекторной теории. Он провел ряд исследований на собаках, в которых продемонстрировал наличие у этих животных способности к формированию пространственных представлений и "психонервных образов" объектов внешней среды. Термин "психонервный", по мнению Бериташвили, подчеркивал материалистическую природу явления. Его использовали, чтобы дистанцироваться от психологического подхода, который в тот период рассматривался как идеалистический.

И.С. Бериташвили (1932) полагал, что ряд форм поведения регулируется целостным "представлением" (или "образом") о той внешней среде, в которой находится животное и в которой протекают его поведенческие акты. В этом "представлении" отражены те объекты среды, которые существенны для организации поведения. Необходимые знания приобретаются в процессе активной ориентировочно-исследовательской деятельности и хранятся в памяти.

И.С. Бериташвили выделял следующие виды поведения: прирожденное (инстинктивное); индивидуальное поведение, направляемое образами; автоматизированное индивидуально-приобретенное (ус-ловнорефлекторное) поведение. На основе своих исследований он постулировал существование трех типов корковых механизмов, которые обусловливают каждый из названных типов поведения. Одним из достижений тбилисской школы физиологии было изучение эволюции образной памяти в ряду позвоночных. Более детальное исследование этих видов памяти у приматов провел позднее Л.А. Фирсов (1972, 1993).

Концепция И.С. Бериташвили имела много существенных элементов, общих с современной концепцией "когнитивных карт", основанной Толменом (см.: 2.6) и развиваемой, начиная с 70-хгодов, нейрофизиологами на Западе (O'Keefe, Nadel, 1974).

2.7.