Методики изучения способности животных к оперированию пространственно-геометрическими признаками предметов

Анализ пространственных характеристик необходим во многих ситуациях, с которыми сталкиваются животные в естественной среде обитания. В опытах Толмена (1997) была продемонстрирована способ­ность животных к обучению в лабиринте за счет формирования и за­поминания мысленной «пространственной карты» (см. 3.4). Эту спо­собность интенсивно изучают в настоящее время.

Элементы пространственного мышления обезьян были обнаружены и в опытах В. Келера. Он отмечал, что во многих случаях, намечая путь достиже­ния приманки, обезьяны предварительно сопоставляли, как бы «оценивали» расстояние до нее и высоту предлагаемых для «строительства» ящиков. Пони­мание пространственных соотношений между предметами и их частями со­ставляет необходимый элемент более сложных форм орудииной и конструк­тивной деятельности шимпанзе (Ладыгина-Коте. 1959; Фирсов, 1987).

К пространственным признакам можно отнести также геометричес­кие свойства предметов (например, форму, наличие или отсутствие симметрии, размерность). С их анализом связаны эмпирические законы «вмещаемости» и «перемещаемости» объемных (трехмерных) предме­тов, которые могут вмещать друг друга и перемешаться, находясь один в другом.

Задача на оперирование эмпирической размерностью фигур (ОЭРФ).Л. В. Крушинский (1986) предложил тест для оценки одной из форм пространственного мышления — способности животного в поисках приманки сопоставлять предметы разной размерности: трехмерные (объемные) и двумерные (плоские).

~~^ъ

Г«*1 Суть теста состоит в том, что объемная приманка может быть помеще-'^J на (и спрятана) только в объемную (ОФ), но не в плоскую (ПФ) фигуру, поэтому животное должно выбрать ОФ.

Он был назван тестом на «оперирование эмпирической размернос­тью фигур» или тестом на «размерность» (Дашевский, 1977; 1979).

Этот термин был введен для характеристики предлагаемой задачи пото­му, что так называемая «плоская фигура», хотя и имела минимальную тол­щину, на самом дете также была трехмерной Однако поскольку соотношение толщины плоской фигуры и размера «в глубину» объемной фигуры бьпо от 1 40 до 1 100, то при предъявлении в парс такие фигуры имели четко разтич-ную «пространственность» и эмпирически оценивались как фигуры разном раз­мерности Форму фигур, которые давались животному для сопоставления, подбирали так, чтобы плоская была фронтальной проекцией объемной

Для успешного решения задачи на ОЭРФ животные должны вла­деть следующими эмпирическими законами и выполнять следующие операции:

• мысленно представить себе, что приманка, ставшая недоступ­ной для непосредственного восприятия, не исчезает (закон «не-исчезаемости»), а может быть помещена в другой объемный предмет и вместе с ним перемещаться в пространстве (законы «вмещаемости» и «перемещаемое/ли»)',

• оценить пространственные характеристики фигур;

• пользуясь образом исчезнувшей приманки как эталоном, мыс­ленно сопоставить эти характеристики между собой и решить, где спрятана приманка;

• сбросить объемную фигуру и овладеть приманкой.

Первоначально опыты были проведены на собаках, но методика экспериментов была сложна и непригодна для сравнительных иссле­дований. Б. А. Дашевский (1972) сконструировал установку, примени­мую для исследования этой способности у любых видов позвоноч­ных, включая человека.

Она представляет собой стол, в средней части которого располо­жено устройство для раздвигания вращающихся демонстрационных платформ с фигурами. Животное находится по одну сторону стола, фигуры отделены от него прозрачной перегородкой с вертикальной щелью в середине. По другую сторону стола находится экспериментатор. В части опытов животные не видели экспериментатора: он был скрыт от них за перегородкой из стекла с односторонней видимостью.

Опыт ставится следующим образом (рис. 4.14). Голодному живот­ному предлагают приманку (1), которую затем прячут за непрозрач­ный экран-коробку (2). Под его прикрытием приманку помещают в объемную фигуру (ОФ), например куб, а рядом помещают плоскую фигуру (ПФ), в данном случае квадрат (проекцию куба на плоскость). Затем экран удаляют, и обе фигуры, вращаясь вокруг собственной оси, раздвигаются в противоположные стороны с помощью специ­ального устройства (3). Чтобы получить приманку, животное должно опрокинуть объемную фигуру (4).

Процедура эксперимента позволяла многократно предъявлять за­дачу одному и тому же животному, но при этом обеспечивать макси­мально возможную новизну каждого предъявления.

Для этого всякий раз животно­му предлагали новую пару фигур, отличающуюся от ос­тальных по цвету, форме, раз­меру, способу построения (плоскогранные и тела враще­ния) и размеру (рис. 4.15).

Примеры индивидуальных «кри­вых накопления», демонстрирую­щих динамику успешности решения задачи на ОЭРФ, даны на рис. 4.16. На этих кривых правильное реше­ние задачи — выбор объемной фи­гуры — изображен отрезком пря­мой, направленным под углом 45° вверх по оси абсцисс, выбор плос­кой фигуры — таким же «шагом вниз», отсутствие выбора — гори­зонтальным отрезком. Обезьяны, дельфины, медведи и врановые птицы успешно решают эту задачу. Как при первом предъявлении тес­та, так и при повторных пробах они выбирают преимущественно объем­ную фигуру. В отличие от них хищ­ные млекопитающие и часть вра-новых птиц реагируют на фигуры чисто случайно и лишь после де­сятков сочетаний постепенно обу­чаются правильным выборам.

Эти эксперименты позволили существенно уточнить картину раз­личий в уровнях развития зачатков мышления у животных разных так­сономических групп.

Особое значение имеет факт сходства в решении этого теста у врановых птиц и наиболее высокоорганизованных млекопитающих — низших узконосых обезьян, дельфинов, а также медведей, тогда как большинство других хищных млекопитающих его не решает. Такие же различия между ними были обнаружены по показателям фор­мирования установки на обучение (см. 3.3.3) и довербальных понятий (см. 5.5.4).

Рис. 4.14. Эксперимент с воро­ной по оперированию эм­пирической размерностью фигур (рисунок Т. Никити­ной)

Рис. 4.15. Набор фигур, использованных в тесте на оперирование эмпи­рической размерностью фигур (по Дашевскому, 1972) Фигуры раз­личались по форме и цвету.

1 — желтые, 2 — бледно-желтые, 3 — темно-серые, 4 — зеленые, 5 — неокра­шенные, 6 — голубые, 7 — синие, 8 — темно-зеленые, 9 — желтые, 10— голубые, 11 — серебристые, 12 — зеленые, 13— серые, 14 — бордовые, 15 — сине-зеленые, 16 — красные, 17 — оранжевые, 18 — светло-серые, 19 — чер­ные, 20 — серо-голубые, 21 — малиновые, 22 — темно-розовые, 23 — белые, 24 — малиновые, 25 — золотые, 26 — фиолетовые, 27 — неокрашенные, 28 — светло-розовые, 29 — неокрашенные, 30 — черные

В Несмотря на принципиальные различия в строении мозга мле-

Вкопитающих и птиц (отсутствие у птиц новой коры), наиболее высокоразвитые представители обоих классов достигают сходных, В достаточно высоких уровней развития элементарного мышления.

Контрольный опыт. Схема задачи на оперирование размерностью позволила на ее основе разработать принципиально важный конт­рольный эксперимент — альтернативу логической задачи При этом все «внешние атрибуты» опыта сохраняются, за исключениемсоб­ственно логической структуры теста.

Задачу, предлагаемую в подобном контрольном эксперименте, нельзя решить при первом предъявлении за счет «понимания» ее смыс­ла. То, какой выбор является правильным, можно установить только по ходу последовательных предъявлении теста (Дашевский, 1979). Поясним это на примере, приведенном на рис. 4 17 Слева вверху (А) (как и на рис. 4 14) дана схема исходного теста на ОЭРФ. В контроль-

Рис. 4.16. Успешность решения задачи на оперирование эмпирической размерностью фигур животными разных видов А — примеры «кривых накопления > По оси ординат — разность между чис­лом правильных и неправильных решении, по оси абсцисс — номера предъяв­лении, Б — усредненные кривые решения задачи на оперирование эмпири­ческой размерностью фигур и контрольного теста По оси ординат — доля правильных выборов, по оси абсцисс — номера предъявлении

Рис. 4.17. Схемы опыта по оперированию эмпирической размерностью фигур (А), контрольных опытов по выработке дифференцировочного УР на предъявление ОФ и ПФ (Б, В) и по дифференцированию двух объемных фигур разного размера (Г) (см. текст; по Дашевскому, 1979).

ном опыте (Б, В) демонстрационные платформы (2), на которых в собственно эксперименте на ОЭРФ животному показывали приман­ку (1), а затем устанавливали фигуры (4 и 5), заменены кормушками такого же диаметра (3). Подкрепление можно помещать в любую из кормушек, и ее можно накрыть крышкой с прикрепленной к ней ОФ (как на рис. 4.17Б) или ПФ (как на рис. 4Л7В).

В данной модификации контрольная задача теряет однозначность решения, поскольку приманка может с равной вероятностью нахо­диться как в одной, так и в другой кормушке (тогда как в задаче на ОЭРФ она могла быть спрятана только в ОФ).

В этом варианте задачи использовали те же самые зрительные раз­дражители: тот же набор ОФ и ПФ, что и в задаче на ОЭРФ (рис. 4,15). У одной группы особей каждого вида (собаки, кошки, врановые) подкрепляли выбор ОФ, у другой — ПФ. В обоих случаях при первых предъявлениях животные обеих групп выбирали фигуры чисто слу­чайно, и лишь постепенно, после десятков сочетаний они начинали чаще выбирать подкрепляемую фигуру, т.е. вырабатывали дифферен­цированный УР. Следует отметить, что, как и в задаче на ОЭРФ, каж­дый раз животному предъявляли новую пару фигур, которая отлича­лась от предыдущих по всем второстепенным признакам, кроме одно­го: одна фигура была плоской, а другая объемной. Тем самым процедура соответствовала выработке дифференцировочного УР на обобщенный признак «размерность» (см. 3.3 и 5.5).

Как показывает рис. 4.16Б, динамика обучения дифференцировке существенно отличается от динамики решения задачи на ОЭРФ. Она сравнима с той, которая характерна для животных, плохо решающих

тест на ОЭРФ (например, собак) и не имеет ничего общего с дина­микой реакций у животных, хорошо справляющихся с задачей (обе­зьяны, дельфины, врановые птицы).

р Таким путем были впервые продемонстрированы четкие раз­личия в поведении животных при решении элементарных логи­ческих задач и при выработке дифференцировочного УР, т.е. зада­чи, где логическая структура отсутствует (Дашевский, Детлаф, 1974; Дашевский, 1979; Крушинский и др., 1981).

Животные, способные к решению задачи на «размерность», уже в первых предъявлениях теста реагируют правильно. При такой же по внешним признакам задаче, но требующей выработки дифференци­ровочного УР, правильные ответы появляются после десятков предъявлении.

Задача на поиск приманки в двух объемных фигурах разного объе­ма. Успешное решение теста на ОЭРФ позволило предположить, что врановым могут быть доступны и другие задачи, основанные на опе­рировании представлением о геометрических свойствах предметов. Для проверки этого предположения может служить тест, в котором ис­пользуются две ОФ, одинаковые по форме и цвету, носущественно различающиеся по объему. За счет этого, хотя обе они обладают свой­ством «вмещаемости», лишь одна из них может вместить данную при­манку, поскольку ее объем превышает объем кормушки в 2—4 раза, а объем второй фигуры сопоставим с ней (рис. 4.17Г).

Для решения этого теста необходимо не только качественно оце­нить фигуры по признаку их размерности, но произвести и количе­ственное сопоставление их параметров. В этой связи задачу с двумя ОФ можно рассматривать как комбинированный тест, требующий опери­рования сразу двумя параметрами стимулов — пространственно-гео­метрическими и количественными. Оказалось, что при первом предъяв­лении задачи птицы с равной вероятностью выбирали обе фигуры, однако при ее повторениях (от 6 до 10 раз) они достоверно чаще выбирали большую фигуру.

Опыты были проведены на 20 птицах, имевших разный опыт участия в экспериментах' 10 из них ранее успешно решили задачу на ОЭРФ. 5 птиц с этой задачей не справлялись, а еще 5 предварительно вообще не были тести­рованы. В их поведении при решении этой задачи, как и задачи на ОЭРФ, обнаружились значительные индивидуальные различия 7 птиц (из 20) досто­верно чаще выбирали большую ОФ (в среднем в 87% случаев), 5 птиц выбира­ли большую фигуру, но это предпочтение было недостоверно (примерно 65%);

4 птицы выбирали обе фигуры одинаково часто, а у 2 птиц обнаружилось предпочтение меньшем фигуры

Эти индивидуальные особенности птиц при решении данного те-сга соответствовали показателям решения теста на ОЭРФ. Чем выше были они в тесте на ОЭРФ, тем легче эти птицы справлялись и с «фигурами разного объема». Однако, способность к решению основ-

ного теста на оперирование размерностью — условие необходимое, но не достаточное для решения второго.

Как уже указывалось, предполагаемый механизм решения таких тестов — мысленное сопоставление пространственных характеристик имеющихся при выборе фигур и отсутствующей в момент выбора при­манки, которая служит как бы эталоном для их сопоставления (Дашевский, 1979). Опыты с использованием двухОФ, из которых лишь одна могла вместить объемную приманку, также свидетельству­ют об участии указанного механизма — мысленного сопоставления параметров фигур и отсутствующей в момент выбора приманки. По­скольку эту задачу решает меньшая доля особей, можно заключить, что она представляет для птиц большую сложность, чем предыдущая.

ВВрановые птицы, дельфины, медведи и обезьяны способны к решению элементарных логических задач, основанных на опериро-в вании пространственно-геометрическими признаками предметов.