Акупунктура, Аюрведа Ароматерапия и эфирные масла, Консультации специалистов: Рэйки; Гомеопатия; Народная медицина; Йога; Лекарственные травы; Нетрадиционная медицина; В гостях у астролога; Дыхательные практики; Гороскоп; Цигун и Йога Эзотерика

Константин Шереметьев
Интеллектика. Как работает ваш мозг

Введение

Знаете ли вы, что обладаете самым уникальным сокровищем во Вселенной? Это сокровище всегда находится с вами, и отнять его у вас можно только вместе с жизнью. Именно благодаря ему вы можете достичь любых других, хотя и значительно менее ценных сокровищ. Это сокровище – ваш разум.

Человек издавна интересовался разумом, но и по сей день разум остается самым таинственным явлением Вселенной. Только в последнее время широкое развитие научных исследований позволило сделать некоторые обоснованные выводы о его деятельности. Однако результаты таких исследований разбросаны по самым разным наукам, и поэтому ими очень неудобно пользоваться.

В этой книге сделана попытка свести все эти разрозненные знания в систему, которая имела бы практическое значение. Инженер, разрабатывающий интеллектуальные системы; педагог, ищущий эффективные способы обучения; исследователь, пытающийся активизировать свое мышление, – все они должны отчетливо представлять возможности интеллекта и принципы его функционирования.

Наконец, каждому человеку важно понимать, как именно он мыслит, чтобы делать это более эффективно.

Сложность изучаемого предмета требует выделения знаний о нем в отдельную науку, которую мы в дальнейшем будем называть интеллектикой.

В этой книге разрозненные знания об интеллекте собраны в целостную структуру. Ключевые моменты этой структуры в тексте будут помещены в рамочку.

Выводы в рамочке требуют повышенного внимания.

Прежде всего мы выделим тот набор явлений, который будет изучаться интеллектикой. Мысленно представим себе весь животный мир, населяющий нашу планету. Мы сразу увидим колоссальную разницу между человеческой цивилизацией и любым другим видом животного царства. Очевидно, что существует нечто, отличающее человека от прочих живых существ. Это «нечто» мы и будем называть интеллектом.

Интеллектика изучает то, что делает человека человеком.

Часть I
Происхождение интеллекта

Каково назначение человека? Быть им.

Станислав Ежи Лец

Вы хотите быть успешным и счастливым? Вы хотите быстро и эффективно решать те задачи, которые ставит перед вами жизнь? Вы хотите справляться с любыми ситуациями и с честью выходить из затруднительных положений?

Если да, то у меня есть для вас приятная новость. Природа подарила вам такую возможность. Она подарила вам интеллект – самое эффективное средство для решения проблем.

Правда, к интеллекту не прилагается инструкция по применению. Это означает, что вам надо разбираться в своем интеллекте самим. В этой книге будет детально рассмотрено, что такое интеллект, как он работает и как им правильно пользоваться.

Глава 1. Что такое интеллект?

Всякий умный человек знает, что такое интеллект… Это то, чего нет у других!

Начнем с определения интеллекта. Как ни странно, но сразу дать это определение не так просто. Психические процессы настолько взаимосвязаны, что тяжело найти ту ниточку, за которую нужно потянуть, чтобы распутать весь клубок.

Все становится намного проще, если проследить, как именно появился интеллект. Когда мы увидим последовательность возникновения тех или иных функций, нам легче будет понять их отношение и связь.

А зачем вообще нужен интеллект?

Зачем нужен интеллект?

Природа дала человеку очень мало шансов выжить. Представьте, что вы оказались в джунглях. Без одежды и без оружия. С ближайшей ветки на вас лениво смотрит леопард. В траве проползает шестиметровый питон. На берегу реки греется пара крокодилов. В небе кружат стервятники. А рядом жужжит муха цеце. Сколько вы продержитесь?

У человека нет острых зубов, как у тигра, мощных мышц, как у медведя, быстрых ног, как у гепарда. И даже защититься рогами или мощным ударом копыта он не может. Он практически беззащитен, а это в мире зверей большой недостаток.

Каждое животное находится в условиях непрерывной борьбы за существование. Оно должно найти себе пропитание, избежать нападения хищников и завести потомство. Этому помогают быстрые ноги, острые зубы, крепкие мышцы.

Человек сильно выделяется в этом жестоком мире борьбы всех против всех своей явной беспомощностью. Но в то же время мы видим, что человечество не только не боится тигров или медведей, но даже решает, оставить их на Земле или уничтожить, как уничтожило раньше десятки видов других животных.

Секрет такой силы человека в том, что природа снабдила его более страшным оружием, чем клыки или когти. Природа подарила человеку интеллект – лучшее средство выживания.

Посмотрим, как интеллект помогает побеждать в борьбе за существование.

Даже микроскопическая бактерия должна сначала решить, что перед ней – еда или хищник, – а потом уже действовать. А для этого любое животное должно хоть что-то знать об окружающей среде, или, говоря другими словами, иметь модель окружающей среды.

Перед тем как броситься на добычу или наутек, животное должно сначала распознать ситуацию.

Если мы рассмотрим какое-либо животное, то увидим, что оно успешно живет в пределах своей экологической ниши, несмотря на то, что число опасностей, которые его подстерегают, весьма велико.

Закон естественного отбора приводит к появлению таких животных, которые идеально приспособлены к конкретным условиям существования, то есть животных, которые имеют систему отражения окружающей среды.

Но обратим внимание, что произойдет, если изменится среда существования.

Хищная рыба, для которой нет никаких опасностей в ее родном пруду, может быть съедена случайно залетевшим журавлем. Стадо слонов может подвергнуться нападению несметных полчищ муравьев. Наступивший ледниковый период полностью меняет условия жизни, вынуждая животных покидать насиженные места или приспосабливаться к новым обстоятельствам.

В таком случае в действие опять приходит закон естественного отбора, который начинает отбирать особей, способных построить модель и этой ситуации, а значит выжить.

И наконец, любое земное животное пока бессильно перед воздействием космических катаклизмов. Следовательно, естественный отбор приводит к тому, что системы отражения должны будут воссоздавать все более и более широкую среду существования.

На определенной стадии развития должна появиться система отражения, способная воссоздать всю Вселенную. Такой системой отражения и стал человеческий интеллект, который воссоздает всю Вселенную, или другими словами:

Человек – это зеркало, в которое смотрится Вселенная.

Отражая Вселенную, интеллект в то же время отражает и те опасности, которые угрожают человеку. Интеллект позволяет построить модель любого хищника и модель такого поведения, которое позволяет справиться с этим хищником.

Преимущество построения модели в том, что в предстоящей схватке человек заранее может определить свою цель и заранее продумать, как ее достичь. Борьба за существование разделяется на два этапа. Сначала человек строит модель достижения цели, а затем эту цель реализует на практике. Это и дает человеку колоссальное преимущество в борьбе за выживание.

Интеллект нужен человеку для того, чтобы добиваться своих целей.

Эволюция живых систем

Теперь нам необходимо выяснить, что такое жизнь и какие системы можно считать живыми системами. Для этого рассмотрим подробнее развитие свойства отражения.

Для того чтобы распознать ситуацию нападения и выжить, животное должно сначала получить и обработать информацию об угрозе нападения. Обработка информации определяется той моделью окружающей среды, которая хранится в системе отражения. Птица, увидевшая охотника, будет вести себя по-разному в зависимости от того, имеет ли она внутреннее отражение ситуации охоты и связанной с этим опасности.

Оценка информации сильно зависит от внутреннего состояния системы отражения. Чем более опасно воздействие, тем более важным будет информация об этом воздействии.

Если система ничего предпринимать не будет, то перестанет существовать. Для простоты понимания введем условное понятие глобальной цели системы.

Глобальной целью всех систем (живых или неживых) является продолжение своего существования. Все остальные цели могут быть только локальными. Ведь для того, чтобы чего-то добиться в какой-то момент времени, нужно обязательно существовать в это время. Отличие в том, что живые системы предпринимают какие-то действия для достижения глобальной цели, а неживые ничего не предпринимают. Просто лежат и ждут. Авось пронесет.

Введем исключительно важное понятие, которое часто будет использоваться в дальнейшем. Важность информации для достижения некоторой цели мы будем называть валентностью.

Так, например, поведение волка при виде добычи будет в значительной степени зависеть от сытости. Голод повышает валентность информации о добыче, а насыщение ее понижает. Сравните две ситуации. Вы приходите с работы, где едва удалось перехватить сухой бутерброд. В животе тоска, во рту пересохло. Вы открываете дверь и чувствуете волшебный запах жареной курочки. Все мысли прочь, и вы устремляетесь на кухню.

И другая ситуация. Вы третий час сидите за праздничным столом, осоловело глядя на кучу объедков и икая салатом. И тут хлебосольная хозяйка вносит ту же жареную курочку. И вы отшатываетесь, бормоча: «Нет, я все». Но запах курочки тот же. В чем разница? Валентность изменилась!

Задача выживания требует определения валентности для каждой получаемой информации. Общая цель выживания включает подцели поиска пищи, заведения потомства, бегства от хищника.

Неживые системы также могут реагировать на информационное воздействие. Например, охранная сигнализация может реагировать на попытку проникновения. Но неживые системы используют информацию не для выживания, а просто выполняют свою функцию.

Живые системы достигают глобальной цели путем изменения поведения в ответ на стимул с наибольшей валентностью.

Это ключевой признак живых систем.

Другими словами, это означает, что живой организм меняет свое поведение в зависимости от факторов, не связанных с энергетическим воздействием на него. Ветер может отнести в сторону и слетевший с дерева листок, и воробья, но если воробей заметит в стороне нечто привлекательное, например воробьиху, то он все равно будет стараться лететь в ту сторону, куда ему хочется.

С другой стороны, ракета с тепловым наведением на цель также будет реагировать на поступающую от цели информацию до тех пор, пока не самоуничтожится при взрыве, то есть реагирование в данном случае не служит достижению глобальной цели. Если какая-то особо умная ракета внезапно осознает, что преследование цели приведет к гибели ее самой, плюнет на цель и начнет уходить подальше от места боевых действий, уклоняясь от попыток ее сбить, то можно считать эту ракету живой.

Все механические системы создаются для выполнения человеческих целей, поэтому даже если добавить блок самосохранения, то все равно целью этой системы будет выполнение своей функции, а не самосохранение.

Понятие информации тесно связано с понятием жизни, и для того, чтобы живая система могла существовать, она обязательно должна иметь подсистему для обработки информации.

Для живых организмов такой подсистемой является нервная система. При этом чем более развит живой организм, тем более совершенную нервную систему он имеет.

С момента появления жизни эволюция живых организмов протекала в направлении совершенствования нервной системы. Нет такого периода эволюции, в течение которого появлялись бы организмы с менее развитой нервной системой и одерживали бы верх над прочими организмами. Возможности выживания росли с развитием нервной системы.

Эволюция жизни – это эволюция нервных систем.

Определение интеллекта

Нервная система человека имеет возможность отразить всю Вселенную. Но среди моря информации нужно выделить именно ту, которая нужна для достижения цели, поскольку она все время валентируется. И животное, и человек – не пассивные потребители информации, они активно ищут важную информацию. Отличие в том, что человек может отбирать ее из гораздо более широкого, практически неограниченного диапазона.

Другими словами, попасть в капкан может и животное, и человек. Но только человек будет думать о том, кто это мог поставить здесь капкан и что будет, если он этот капкан сломает или если он напишет заявление в милицию, и что нужно запастись справкой от врача. Процесс мышления, независимо от вызвавшей его причины, неограничен. От любой мелочи можно перейти к обдумыванию проблем Вселенной.

Мы подошли к очень важному этапу. Раз человек может понять всю Вселенную, то он может понять и свои отношения с этой Вселенной, а следовательно, может действовать таким образом, чтобы добиться изменения Вселенной в соответствии со своими потребностями.

Все, что ему требуется для этого, – это обеспечить целенаправленные воздействия на Вселенную, а для этого, в свою очередь, нужно понимать свои цели и то, к чему приводит каждое воздействие.

Что же произойдет, если в фокус системы отражения человека попадет он сам? Ну, во-первых, он себе как минимум не понравится. Но ведь он всегда может это в себе изменить! Вопрос только в том, как это сделать. Так мы все ближе и ближе подходим к определению интеллекта.

Раз человек может отразить всю Вселенную, то он может отразить и самого себя. Значит, он может целенаправленно воздействовать не только на Вселенную, но и на себя как на часть этой Вселенной. То есть система отражения сама может порождать стимул, который будет направлять ее поведение. Свойство системы вырабатывать стимулы для изменения собственного поведения мы будем называть автостимуляцией.

Примеров автостимуляции очень много. Можно, например, повесить на стенку фотографию любимого героя и решить подражать ему, можно написать план собственного усовершенствования, можно заплатить инструктору-боксеру, и он профессионально займется коренным преобразованием твоего образа.

Автостимуляция предназначена для направления своего собственного поведения в отличие от простой стимуляции других систем.

Стимулы, создаваемые при автостимуляции, могут обладать свойством отложенного действия, то есть они создаются до непосредственного их использования.

Наиболее распространенными примерами таких заранее созданных стимулов являются программы проведения различных мероприятий, например чемпионата мира по футболу. Задолго до того, как команды выйдут на поле, появляются планы проведения игр, схемы отбора лучших команд. Еще никто не знает, какие команды выйдут в финал, но уже известна дата финального матча. Еще может не существовать стадиона, на котором десятки тысяч болельщиков будут следить за перемещениями еще не существующего мяча, но уже любители футбола начинают планировать свое присутствие на этом стадионе и откладывать деньги на поездку.

Все это примеры стимулов, которые воздействуют на участников событий не в момент их создания, а гораздо позже.

Поэтому интеллект позволяет, вместо непосредственного реагирования на текущую ситуацию, перейти к выполнению заранее обдуманного и всесторонне подготовленного плана, который и приведет к желанной цели. Таким образом, мы теперь можем дать строгое определение интеллекта.

Интеллект – это свойство системы достигать поставленных целей путем автостимуляции.

Глава 2. Происхождение жизни

Теперь нам надо понять, в какой именно момент неживая природа стала живой, так как именно эволюция живых систем и привела к появлению интеллекта.

Раньше, а точнее 15 миллиардов лет назад, в нашей Вселенной произошел Большой взрыв, в результате которого возник колоссальных размеров огненный шар. По мере остывания этого шара возникло облако материи, из которого стали появляться первые галактики. Сила взрыва была настолько велика, что галактики и сейчас удаляются друг от друга. Поэтому если у вас в планах есть посещение другой галактики, то особо откладывать это не стоит.

Приблизительно 5 миллиардов лет назад на окраине галактики, имя которой Млечный Путь, образовалась и наша планета.

Условия жизни на Земле сначала были не столь приятные, как сейчас. На том месте, где вы сейчас сидите, наверняка извергался очередной вулкан. И потоки раскаленной лавы стекали в океан, образуя клубы пара. Непрерывно гремел гром и сверкали молнии. Дышать было нечем, так как кислорода не было совсем. В атмосфере находились только метан, аммиак и водяной пар. А ультрафиолетовое излучение было существенно выше, так что вы сразу бы покрылись загаром.

Вот в таких ужасных условиях природа начала грандиозный химический эксперимент по созданию жизни.

Принцип автосборки

Противники теории самозарождения жизни на Земле часто говорят, мол, вероятность самозарождения равна вероятности того, что на мусорной свалке сам собой собрался бы «Боинг» и улетел.

Те, кто приводят данный аргумент, слабо разбираются в теории вероятности. Дело в том, что при расчете вероятности любого события необходимо учитывать взаимозависимость элементов, участвующих в эксперименте.

Для понимания процесса происхождения жизни проведем сначала мысленный эксперимент. Представьте себе, что одно ведро мы наполнили теннисными мячами, а другое – колючками чертополоха. Энергично встряхнули ведра и затем перевернули их.

Очевидно, что с теннисными мячами ничего не произойдет, и они раскатятся в разные стороны. Это произойдет потому, что мячи независимы. Поведение одного мяча не связано с другими. Можно сколько угодно повторять эксперимент, результат будет одинаковый.

А вот из ведра с колючками вывалится плотный ком. Колючки сцепятся и образуют сложную систему, которая будет обладать устойчивостью. После этого повторить эксперимент с колючками уже не удастся, так как разорвать связи между колючками гораздо сложнее, чем образовать их. Назовем это явление принципом автосборки, который сыграл определяющую роль в возникновении жизни на Земле.

Роль колючек в процессе образования органических веществ играют молекулы углерода, которые легко образуют связи.

Кстати, схожими свойствами обладают молекулы кремния. И на Земле могла бы быть кремниевая жизнь, но мы – углеродники – успели сделать это первыми.

Соединения углерода отличаются образованием большого количества межатомных связей, что приводит к появлению макромолекул, включающих тысячи и миллионы атомов. Кроме этого, внутри молекулы существует большое количество менее прочных связей между ее частями. Все это позволило углеродсодержащим макромолекулам создать миллионы различных веществ, которые затем стали основой зарождающейся жизни.

Ученые многократно проводили опыты по смешиванию метана, аммиака и водяного пара и воздействовали на эту смесь электрическими разрядами. В результате подобных опытов легко получаются простейшие молекулы. Самое любопытное в этих экспериментах то, что проще всего получить органические молекулы, потому что они более устойчивые. Собственно, поэтому они и получили название органических, так как именно устойчивые молекулы стали основой жизни.

Образование сложных органических молекул происходило в следующей последовательности.

Смесь газов метана, аммиака, водяного пара, цианистого водорода под влиянием электрических разрядов (проще говоря, молний) превращалась в набор аминокислот, азотистых оснований, порфиринов. А эти простейшие органические соединения послужили основой для образования белков и нуклеотидов – основы жизни. Белки – это кирпичики, из которых мы сложены. А нуклеотиды – это буквы, которыми записан чертеж нашего тела.

Матричное копирование

Теперь рассмотрим важное свойство нуклеотидов. Нуклеотиды бывают четырех типов, сокращенно обозначаемых буквами А, У, Ц и Г. Они легко образуют длинные цепочки, называемые полинуклеотидами. Нуклеотиды А и У, а также Г и Ц попарно образуют специфические химические связи. Это значит, что если нуклеотид А случайно встретится с нуклеотидом У, то они сцепятся, как две колючки.

В результате каждый полинуклеотид может служить матрицей для получения другого полинуклеотида. Если, например, полимерную цепочку, состоящую из нуклеотида аденина (А), поместить в среду несвязанных нуклеотидов урацила (У), то благодаря специфическим химическим связям молекулы урацила также выстроятся в полимерную цепочку (рис. 1). То есть нуклеотиды могут управлять построением полимерных молекул.

Рис. 1. Матричное копирование

В свою очередь, получившийся полинуклеотид может служить матрицей для получения аденина. В результате одна молекулярная цепочка может породить другую, и это приведет к тому, что несвязанные молекулы скоро займут свое место в одной из цепочек.

Таким образом, матричное копирование, или репликация, является чрезвычайно мощным механизмом копирования органических структур. Фактически матричное копирование – это самый примитивный способ влияния на окружающую среду. Забравшись в раствор органических молекул, макромолекула начинает выстраивать свое собственное зеркальное отражение.

Полинуклеотиды любят закручиваться в спирали. Поэтому в процессе репликации рядом с исходной спиралью выстраивается зеркальная спираль, и макромолекулы «сплетаются в объятиях».

С момента появления в первичном бульоне первых нуклеотидных цепочек хаотическое движение нуклеотидов прекращается, и все холостые нуклеотиды начинают выстраиваться в строго упорядоченные парные спирали – предшественники великой спирали ДНК.

Сама ДНК также состоит всего из четырех видов нуклеотидов. Эти четыре нуклеотида составляют алфавит жизни. Строение всех живых организмов, в том числе и нас, записано буквами этого алфавита.

Катализ репликации

Следующим шагом эволюции стало образование таких полимеров, которые могут катализировать собственный процесс репликации. Катализатор – это вещество, которое ускоряет химические реакции. Следовательно, ускоряется образование именно тех полимеров, которые сами ускоряют данный процесс. В результате определенный набор полимеров становится более устойчивым и образует систему, в которой преобладает определенный вид макромолекул.

Начинается естественный отбор органических систем. Теперь при встрече двух цепочек побеждает та, которая сумела катализировать свой процесс репликации, а неудачная цепочка распадается. Хотя мы и называем этот процесс естественным отбором, мы все еще имеем дело с неживым организмом. Идет простая химическая реакция, результатом которой становится преобразование неустойчивых макромолекул в устойчивые.

В соответствии с нашей теорией, живые системы должны иметь систему отражения, а здесь пока идет прямое химическое воздействие.

Синтез белков

Нуклеотиды имеют относительно слабые возможности для построения специфических функциональных систем, но способны направлять синтез полипептидов, то есть белков. Для синтеза белков используется специальный генетический код, в котором определенные триплеты нуклеотидов кодируют определенные кислоты. Этот код одинаков у всех живых организмов. Из этого следует, что в результате естественного отбора появилась определенная органическая система, сумевшая синтезировать белки, которая вытеснила все прочие полинуклеотидные системы. Все существующие сейчас живые организмы являются потомками одной органической системы. Короче, наша нуклеотидная цепочка забила всех остальных. Ну так им и надо!

Эта органическая система и есть первобытная ДНК. Именно эта нуклеотидная цепочка сумела первой поставить себе на службу белки и добиться подавляющего преимущества перед другими полинуклеотидами.

Хотя организм человека содержит около квадриллиона клеток, каждая из них включает в себя ДНК, в которой записана полная информация о строительстве этого организма. Данная информация представляет собой руководство, описывающее те белки, которые требуется синтезировать для создания организма.

Способность направлять синтез белков позволила создавать практически любые органы и ткани, что в дальнейшем привело к чрезвычайно большому разнообразию живых систем.

Заключение в мембрану

Заключительной частью появления первых клеток было появление мембраны. Это произошло благодаря свойству определенных органических молекул, называемых фосфолипидами, образовывать в воде замкнутые двухслойные пузырьки.

Так как для синтеза белков необходима физическая близость молекул, то наиболее устойчивыми системами синтеза оказывались наборы макромолекул, попавшие внутрь фосфолипидных пузырьков, которые в итоге стали клеточными мембранами. В результате заключения их в мембрану появилась возможность гораздо более эффективного синтеза белков, так как катализаторы всегда находились в контакте с полипептидами и могли точнее направлять их синтез. После этого появилась возможность построения всех остальных подсистем клетки.

Первая живая система

Таким образом, появление первых клеточных систем на Земле основано на следующих основных свойствах органических молекул:

• автосборка;

• матричное копирование;

• репликация систем;

• синтез белка;

• образование мембраны.

В результате эволюции органических молекул появились замкнутые органические образования, которые в дальнейшем эволюционировали в живые системы. Для появления живой системы должна была возникнуть система реагирования, которая заставила бы клетку отвечать не на само воздействие, а на информацию о нем.

Первой живой системой была клетка, которая изменила свое поведение в ответ на информацию о воздействии.

Появление такой клетки стало возможным путем создания специальных видов белков, которые стали не просто материалом для строительства клетки, а полноценными устройствами для восприятия и обработки информации.

Первые клетки были крайне примитивны. Все органические образования, включая ДНК, были перемешаны и разбросаны по всей клетке. Органические соединения они вырабатывали, питаясь неорганическими соединениями, метаном и двуокисью углерода.

Подобные бактерии встречаются и в наше время, но они могут существовать только в экзотических местах: в горячих минеральных источниках и вблизи действующих вулканов.

Системы отражения первых клеток представляют собой молекулы белка, которые реагируют на концентрацию химических веществ. Двигательным аппаратом являются так называемые жгутики, которые позволяют клетке перемещаться относительно градиента химических веществ.

Таким образом, система отражения этих клеток может реагировать только на непосредственное окружение клетки.

Строматолиты

А как же выглядели самые первые живые организмы? Для того чтобы узнать это, нужно перенестись на другой конец земного шара – в Австралию. В залив Шарк. Особенность этого залива в том, что вода в нем настолько соленая, что в ней не могут жить хищники.

И здесь спокойно существуют самые древние живые организмы – строматолиты (рис. 2). Остатки строматолитов находят по всему земному шару в горных породах, возраст которых достигает трех миллиардов лет.

Рис. 2. Строматолиты

Строматолиты научились синтезировать питательные вещества при помощи энергии солнечного света, то есть освоили фотосинтез. Поэтому можно считать строматолиты предками первых растений.

Появление многоклеточных

Важнейшим шагом эволюции стало появление многоклеточных. При переходе к многоклеточному организму появляется возможность выделения системы отражения в отдельную подсистему, что позволяет сделать ее гораздо более эффективной.

Организованные формы совместного реагирования встречаются даже у одноклеточных организмов. Например, многие цианобактерии не расходятся после деления, образуя нитевидные цепочки до метра длиной. Через регулярные интервалы в такой цепочке встречаются изменившиеся клетки, способные включать атмосферный азот в органические молекулы. Эти специализированные клетки (которых немного) осуществляют фиксацию азота не только для себя, но и для соседних клеток, с которыми они обмениваются продуктами метаболизма.

Последовательность развития многоклеточных легко проследить на примере зеленых водорослей, которые существуют как в виде одноклеточных, так и в виде многоклеточных организмов.

• Род Chlamydomonus – жгутиковые простейшие, живущие отдельно.

• Род Gonium – простейшие, имеющие форму вогнутого диска, биения их жгутиков ориентированы в одном направлении, поэтому они способны приводить колонию в движение. Каждая клетка такой колонии может дать начало новой колонии.

• Род Volvox – колония клеток, которая может включать до 50 тысяч клеток, образующих полый шарик. Индивидуальные клетки соединены цитоплазматическими мостиками, и биения жгутиков скоординированы. Имеется специализация. За воспроизводство отвечает небольшое количество клеток. Остальные клетки неспособны к самостоятельному существованию.

Особенно интересно поведение таких созданий, как клеточные слизевики – миксомицеты (рис. 3). Основную часть жизни эти клетки живут автономно, питаясь бактериями. Но если запас пищи иссякает, то каждая клетка выделяет особое вещество, которое служит сигналом объединения. Миллионы клеток соединяются вместе и образуют слизистую массу, которая перемещается как единое целое. Этот слизевик реагирует на свет и химические вещества уже как целостный организм. А в конечном итоге слизевик принимает вид плодоносящего тела.

Рис. 3. Миксомицеты

Очевидно, что появление специализированных клеток сделало многоклеточные структуры более устойчивыми, чем одноклеточные. Появилась возможность выделения системы отражения в отдельную структуру, которая способна неограниченно развиваться.

Глава 3. Эволюция нервных систем

Немногие из наших предков были совершенными леди или джентльменами; в большинстве своем они не были даже млекопитающими.

Роберт Уилсон

Эволюция постепенно отбирала для дальнейшего использования элементы отражающих систем, пока не построила из них самую совершенную систему отражения, которую торжественно вручила человеку.

Эволюция живых организмов

Общая схема эволюции живых организмов представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Эволюция живых организмов

Эта схема отражает наиболее крупные этапы эволюции, которые прошли живые организмы. Левый ряд схемы показывает ту ветвь, по которой быстрее всего развивалась нервная система.

Правые ветви на рисунке отражают альтернативные варианты эволюции, уровень систем отражения которых хотя и примитивен, но полностью соответствует их образу жизни. Растения не имеют нервной системы, но те немногие способы реагирования, которыми они обладают – открытие и закрытие цветов, сбрасывание листьев, – вполне достаточны для получения многочисленного потомства. И хотя какая-нибудь травка в таких условиях легко уязвима из-за слабой системы отражения, в целом вид является очень устойчивым.

Особенно продвинулись в этом направлении членистоногие. Общественная жизнь муравьев или пчел настолько сложна, что ученые прошлых столетий считали семьи этих насекомых настоящими государствами.

Другой особенностью таблицы является то, что левый ряд схемы все больше и больше заботится о потомстве. Это означает, что врожденных реакций становится все меньше, а приобретенных – все больше. Успешность выживания начинает определяться не наследственностью, а обучением.

Теперь рассмотрим основные этапы эволюции систем отражения до появления головного мозга.

Системы отражения простейших

Самые простые живые организмы, дожившие до нашего времени, – это простейшие. Самые крупные простейшие не превышают миллиметра. Но, несмотря на свои размеры, они имеют весьма сложную систему отражения. У них в зачатке есть практически все отделы нервной системы, которые есть и у человека, – зрение, слух, вкус. Это говорит о том, что наличие системы отражения дает живому организму такое преимущество, которое позволяет существовать миллиарды лет без каких-либо существенных изменений.

Системы отражения простейших построены по принципу непосредственной реакции избегания вредных стимулов и приближения к полезным. Если аквариум с эвгленами поставить в тень и осветить небольшой участок, то все эвглены соберутся в этом участке. Парамеция-туфелька загоняет в глотку все, что плавает рядом, но бактерии она переваривает в создаваемых для этого желудочках, а несъедобные частицы выплевывает.

Некоторые бактерии могут не только убегать, но и защищаться. Инфузория имеет специальные стрекательные палочки и на раздражение отвечает залпом этих палочек из множества отверстий. Некоторые бактерии в ответ на содержание в среде ядовитого для них пенициллина начинают выделять особый фермент, который разрушает это вещество. После разрушения всего пенициллина синтез фермента прекращается.

Самое удивительное, что у простейших есть даже способности к обучению. Инфузория спиростомум на сотрясение воды реагирует сжиманием в комочек. Если сосуд со спиростомумами регулярно подвергать сотрясению, то инфузории начинают сжиматься все меньше и меньше. Этот вид обучения называется привыканием.

В копилку эволюции

На примере простейших природа выделила те стимулы, которые действительно важны для выживания: зрительные, слуховые, вкусовые. На все эти стимулы нужно как-то реагировать. Впрочем, если стимул повторяется, то можно особо не стараться, ничего важного в нем нет.

Системы отражения кишечнополостных

Кишечнополостные состоят из трубки, образованной двумя слоями клеток, между которыми расположен слой студенистого вещества, называемого мезоглеей. С нижнего конца трубка закрыта, а с верхнего – открыта. В открытом конце трубки находится ротовое отверстие.

К кишечнополостным относятся полипы, актинии, кораллы. Наиболее известным представителем кишечнополостных является пресноводная гидра (рис. 5).

Рис. 5. Гидра

Гидры прикрепляются к камням или водным растениям на дне пруда или ручья. В случае раздражения сжимаются в комочек. Гидры питаются мельчайшими организмами, выбрасывая ядовитые нити и затягивая добычу в рот.

Гидра разрешает обращаться с собой довольно фамильярно. Например, гидру можно разрезать на части. Из каждой части вырастет новая гидра. Если одну гидру «привить» на другую, то произойдет реорганизация двух гидр в одну.

Нервная система гидры – это диффузная сеть нейронов, находящаяся непосредственно под поверхностным слоем клеток. Нейрон – это специальная клетка, которая может передавать электрические импульсы. Однако между нейронами связь происходит химическим путем через синапсы. Нейроны посылают сигналы мышечным клеткам. Передача сигналов возможна от любой точки к любой другой. Сильное раздражение приводит к реакции всего животного.

Область отражения – небольшое поле около самого животного. Интересен сам принцип отражения. На любой стимул реагирует вся нервная система целиком. Выделения объектов нет. Каждый раздражитель воспринимается или как еда, или как враг. Еда переваривается. От врага гидра прячется, сжимаясь в комок.

Есть суммационный рефлекс, при котором разные стимулы повышают общую реакцию, и привыкание, при котором часто повторяемый сигнал снижает общую реакцию.

Интересным подходом к организации нервной системы отличаются мшанки Cristatella. Это похожие на гидр мелкие водные животные, которые живут колониями. Каждая особь имеет один ганглий^[1] и отходящие от него нейроны. При этом они производят общий мышечный слой и соединяют свои нервные системы в одну. Колония мшанок начинает реагировать как единый организм. При раздражении в одной точке вся колония начинает двигаться.

Противоположное поведение демонстрируют морские звезды, относящиеся к типу иглокожих. Нижнюю поверхность звезды устилает множество щупалец. Они ощупывают дно и перемещаются к пище. Если только один конец морской звезды обнаружил пищу, то вся звезда перемещается в этом направлении. Но возможен вариант, что пища одновременно обнаружена разными концами звезды. Тогда звезда начинает стремиться в разные стороны, и ее разрывает пополам. Впрочем, для морской звезды это не страшно, из этих половинок образуется две новых звезды.

В копилку эволюции

Кишечнополостные изобрели нейрон – универсальную клетку для реагирования. Изобретение оказалось на редкость удачным. Нейрон с некоторыми видоизменениями позже взяли на вооружение все последующие виды организмов, включая человека.

Нейрон удобен тем, что позволяет запросто строить нервные сети любой сложности, а на их основе легко отражать все более сложные элементы окружающей среды.

Системы отражения червей

Вдоль всего тела дождевого червя тянутся две параллельные цепочки нервных ганглиев. Две пары самых первых – наиболее крупные. Их активность влияет на активность остальной нервной системы. Благодаря светочувствительным клеткам кожи черви реагируют на свет.

Дождевые черви уже имеют сложные врожденные схемы поведения – инстинкты. Они роют норки и затаскивают в них кусочки растений. В светлое время суток черви проводят время в норке. В сумерки черви цепляются задним концом тела за край норки, а передним концом обследуют поверхность вокруг норы и затаскивают туда листья и мелкие камушки. Листьями дождевой червь питается, а камушки использует для укрепления норки.

Если червь покинет норку, то найти ее не сможет и будет рыть новую. Образовывать условные рефлексы дождевые черви не могут.

У планарий (плоских червей) также есть набор ганглиев, но светочувствительные клетки сосредоточены только в глазных ямках, расположенных в головном отделе. Планарии живут в воде, избегают света и предпочитают двигаться против течения.

Планарии используют экзотические методы защиты. Планария терриколя в случае опасности сама себя разрывает на куски. Через несколько часов каждый из 10–20 кусков регенерирует в целого червя.

Если планария будет долго голодать, то она начинает пожирать себя. Сначала половые органы, потом мускулы. Но ганглии она есть не будет.

При попытке выработать у планарий условный рефлекс на световой стимул и электрический удар выяснилось, что у них просто усиливается чувствительность к любому стимулу – поэтому можно считать, что черви не способны к обучению.

Нервная система червей не требует целостности организма и также может разделяться на части. Черви палоло живут на морском дне у побережий Фиджи и Самоа. Для метания икры червь посылает на поверхность только заднюю часть своего тела. Эта часть тела отращивает глаза и ножки, всплывает на поверхность, лопается и разбрасывает икру.

Изучение червей показывает, что они имеют набор одинаковых групп нейронов, которые соединяются врожденными связями. Например, нематода Caenorhabditis elegans имеет всегда 302 нейрона. Нематоды делают ставку не на нейронную сеть, а на быстрое размножение. Самки нематод откладывают до четверти миллиона яиц в сутки. В теплой и сырой почве количество нематод может достигать до 2 миллионов на кубический дециметр. Этот червь интересен еще тем, что для него была детально определена структура ДНК, и выяснилось, что большинство генов человека уже содержится в геноме этого червя.

В целом, система отражения червей – это заданная программа поведения на определенные стимулы. И хотя поведение червей достаточно гибко, приспособиться к новым условиям и чему-либо научиться они не могут.

Впрочем, для их образа жизни это не очень важно. Гигантский трубчатый червь устроился лучше всех. Он достигает размера около 3 метров и селится около горячих источников. Можно сказать, живет на курорте. У него нет даже рта и пищеварительной системы. Он питается отходами бактерий, которые живут у него внутри. Зачем этому червю чему-либо учиться?

В копилку эволюции

Черви «догадались», что нейронная сеть нуждается в координации. Для координации они завели нервные ганглии. Именно в ганглиях происходит отбор валентной информации, и они же решают, какова должна быть реакция организма на стимулы.

С этого момента природа решила, что идет в правильном направлении, поэтому дальше она сосредоточилась на работе с ганглиями.

Системы отражения хордовых

Первые хордовые появились на Земле еще в кембрийском периоде, около 570 миллионов лет назад. В этот момент истории Земли появились многоклеточные, и природа принялась массово экспериментировать с различными формами жизни. На протяжении кембрийского периода уровень моря неоднократно повышался и понижался. При этом происходила резкая смена условий жизни, и целые виды целиком вымирали. Необходимо было выработать принципиально новые системы отражения, которые позволили бы организмам выживать в столь быстро меняющихся условиях.

В первую очередь, необходимо было выделить нервную систему в специальный защищенный орган. Так появилась жесткая хрящевая струна – хорда, которая предохраняла нервную трубку, от которой отходят многочисленные нервы. Хорда и по сей день появляется у зародышей всех позвоночных, включая человека.

У хордовых нервная система получает полное управление организмом, а сама нервная система обладает выраженной иерархией. Следующим шагом станет появление головного мозга (у первых хордовых мозга еще не было).

В настоящее время существует единственный представитель хордовых, который еще не обзавелся головным мозгом – это ланцетник (рис. 6). Изучение этого животного показало, что оно уже может организовывать устойчивые условные рефлексы, которые сохраняются в течение суток. Более того, его условные рефлексы вырабатываются именно на определенные виды раздражителей и сопровождаются двигательными реакциями.

Рис. 6. Ланцетник

В копилку эволюции

Первые хордовые уже «поняли»: инстинкты – это хорошо, но учиться тоже нужно. Для этого нужно выделять те сигналы, которые сопровождают валентные стимулы, и реагировать на них.

Уровни организации нервной системы

Теперь мы можем выделить основные приобретения нервной системы до появления мозга.

Инстинкт. Живой организм появляется на свет с набором готовых схем реагирования на стимулы, который генетически заложен в строении нервной системы.

• Реагирование. Любой валентный сигнал попадает в нервную систему, и результатом его обработки является двигательная реакция.

• Привыкание. Снижение валентности повторяемых сигналов. Часто повторяемый сигнал не опасен, и реакция на него уменьшается.

• Иерархия нервных цепей. Сравнение валентностей различных каналов передачи информации. Сигнал, проходящий по более важному органу, перекрывает не очень важный сигнал.

• Цефализация. Выделение ряда головных ганглиев в качестве центральных. Это очень важно для подвижных животных, так как при перемещении нужно быстро определить, что ждет впереди, и среагировать на это.

• Условный рефлекс. Постоянное сочетание невалентного сигнала с валентным повышает валентность этого сигнала.

Альтернативная ветвь эволюции

Может показаться, что врожденные модели поведения, записанные в определенных нейронных сетях, весьма примитивны, но сравнение с другой ветвью эволюции показывает, что это не так.

В случае с членистоногими природа выбрала следующий подход развития систем отражения. Отдельная особь является частью некоторой семьи, поэтому системой отражения обладает семья в целом, а каждая особь выполняет в семье набор заранее определенных функций. Эти функции записаны генетически в виде специальных программ поведения, которые включают и средства коммуникации между особями.

Наиболее развитые представители членистоногих – пчелы, термиты, муравьи – имеют сходное с червями строение нервной системы, а именно параллельные цепочки нервных ганглиев. Но есть и существенные отличия.

Во-первых, размер ганглиев. Ганглии пчелы содержат 850 тысяч нейронов в отличие от червей, у которых число нейронов измеряется лишь сотнями.

Во-вторых, наличие органов чувств. У пчел хорошо развито зрение и обоняние. Зрение пчелы – набор из нескольких тысяч маленьких глазиков – омматидиев. Половина мозга занимается обработкой зрительных образов. Существенную роль для пчелы также играет обоняние.

Посмотрим, на что же способна такая организация системы отражения.

Общественная жизнь пчелы очень сложна. Вскоре после выхода из куколки пчела становится уборщицей. Она чистит ячейки, в которые матка будет откладывать яйца. Через три дня она начинает кормить личинки. Через десять дней обязанности молодой пчелы усложняются. Ей приходится заниматься строительством сот из воска, приемкой меда от пчел-сборщиц, заполнением медом ячеек. На двадцатый день она становится охранником и дежурит у входа в улей. Наконец, взрослая пчела становится сборщицей меда.

Хотя разговаривать пчелы не могут, они все-таки могут обмениваться информацией. Для этого используется специальный танец. Танцем пчела сообщает другим пчелам, в каком направлении находится пища. Но не следует думать, что она просто запомнила свой маршрут и повторяет его в танце. Даже если она нашла пищу путем долгого кружения по местности, другим пчелам она сообщает сразу кратчайший маршрут.

Танец пчелы состоит из пробежек по прямой и вилянии брюшком. Направление пробега указывает угол маршрута по отношению к солнцу. Если источник пищи далеко, то пчела делает круг и опять повторяет танец. За пчелой-танцовщицей следуют другие пчелы, которые повторяют танец и нюхают «солистку». Запах, исходящий от танцовщицы, указывает, на каких цветках искать пищу.

Возможности обучения пчел своеобразны. У пчел хорошо вырабатываются условные рефлексы. Можно научить пчелу садиться на листы бумаги определенного цвета. Пчела определяет время суток, так как от этого зависит, какие виды цветов раскрываются к этому времени. Но условные рефлексы хорошо вырабатываются только на ту деятельность, которой пчела постоянно занимается.

Вершину общественной организации у членистоногих демонстрируют муравьи. Муравей имеет еще более сложное строение органов зрения. Некоторые виды муравьев имеют пару сложных глаз в передней части головы и три простых глаза в верхней части. Кстати, это не предел для насекомых. Тарантул смотрит на мир восемью глазами.

В муравьиных семьях может существовать до десяти каст. Среди муравьев бывают няньки, строители, разведчики, пастухи, фуражиры, солдаты. Все они образуют иерархическую социальную структуру, своеобразный сверхорганизм, который может решать достаточно сложные задачи.

Некоторые виды муравьев разводят скот. Они пасут тлей. Зимой строят им глиняные хлевики, а летом доят. Для этого они щекочут тлей, а те выделяют падь – сладенькую водичку. Если удои большие и пастухи не справляются, то объявляется дополнительный набор. Для этого пастухи просто хватают молодых муравьев и приносят их на пастбище. Если муравьишка попался глупый и убегает, то его приносят снова, пока из него не получится хороший дояр. Не стоит думать, что к разведению скота муравьи относятся менее серьезно, чем люди. Одна семья муравьев Formica rufa собирает в год до полутонны пади.

Муравьи-листорезы разводят плесневый грибок. Для этого они вырезают из листьев специальные кружочки для перегноя и высаживают на них кусочки грибов. Грибами они питаются сами и кормят своих личинок. Процесс выращивания грибов отлично организован. Бригада муравьев-заготовителей срезает кусочки листьев. Бригада муравьев-носильщиков доставляет нарезанные листья в муравейник. Их сопровождают огромные муравьи-солдаты. Доставленные листья пережевываются муравьями-жевателями в кашицу. Этой кашицей удобряют грибы маленькие муравьи-садоводы. В каждой бригаде подбираются муравьи, наилучшим образом приспособленные для данной работы. Вес одного муравья-солдата равен весу 300 муравьев-садоводов.

Муравьи-жнецы запасают зерна пшеницы. У каждого зерна они отгрызают зародыш, чтобы оно не проросло. Промокшие зерна они вытаскивают на поверхность для просушки, а потом аккуратно складывают обратно в норки. Поиском зерен занимаются муравьи-разведчики. Каждый разведчик имеет свой участок и каждый день его обходит. Если разведчик находит созревшие семена, то приводит с собой тысячи фуражиров, которые и приносят зерна в муравейник.

Муравьи-амазонки вообще не любят работать. Войско муравьев-амазонок захватывает личинки бурых лесных муравьев. Те муравьи, которые выводятся из захваченных личинок, становятся рабами и выполняют всю работу по муравейнику.

Общаются муравейчики с помощью запахов. Заметил опасность – выделил химическое вещество. Все, кто унюхал, бегут на помощь и тоже угрожающе пахнут. Чем больше опасность, тем больше запахов и тем больше муравьев бросается на помощь.

Кажется, что столь сложное поведение членистоногих требует сложной нервной системы. Но в действительности это набор автономных программ, которые записаны в определенных ганглиях. Если фуражиры муравья-жнеца бегут по следу разведчика за зернами, то можно сколько угодно сыпать перед ними на дороге семена. Они будут просто перешагивать через них. Их задача – только следовать за разведчиком и брать зерна там, где он покажет.

Сами ганглии у членистоногих тоже независимы, что порождает разделение тела на области отдельного управления. Во время копуляции^[2] богомолов самка начинает поедать самца, начиная с головы, но самец продолжает копуляцию. После отделения брюшка у осы ее передняя половина продолжает кормиться.

Инстинктивное поведение социальных членистоногих при всей его сложности – это набор типовых схем реагирования, координация которых осуществляется семьей. Способности к обучению крайне малы.

В копилку эволюции

Членистоногие обзавелись органами чувств – то есть датчиками точного выделения валентных стимулов. Другое изобретение членистоногих – это возможность осуществлять сложное поведение путем коллективной координации.

Глава 4. Появление головного мозга

Накопив бесценный опыт в построении отражающих элементов, природа приступила к построению целостной отражающей системы – головного мозга.

Появление головного мозга привело к принципиально новым возможностям систем отражения, которые мы сейчас и рассмотрим. Но сначала несколько замечаний о том, насколько аккуратно нужно относиться к описанию работы головного мозга.

Где искать причину поведения

Где начало того конца, которым заканчивается начало?

Козьма Прутков

Прежде чем мы начнем разговор о возможностях головного мозга, нужно сделать важное замечание. При описании работы мозга легко впасть в заблуждение – и это происходит со многими людьми. Это заблуждение состоит в приписывании мозгу причины поведения организма.

Пока мы говорили о системе отражения простейших, было очевидно, что поведение бактерии определяется воздействием внешней среды. Мы говорим «бактерия движется к свету» в том смысле, что бактерия реагирует на свет. Можно это выразить и другими словами: «Цель бактерии – достичь центра светового пятна». Но эта фраза уже имеет двойной смысл, так как неясно, кто поставил эту цель бактерии: окружающая среда или она сама. И наконец, если мы скажем, что «бактерия хочет достичь центра светового пятна», то мы сами себя запутаем, ибо такой подход напрочь закрывает нам дорогу к пониманию причин перемещения бактерии. При таком подходе появляется какое-то мистическое начало, управляющее бактерией. Это мистическое начало будет уклоняться от любого анализа, так как его реально не существует, оно привнесено неправильным описанием процесса. Телега поставлена впереди лошади. Вместо реально существующей причины, а именно светового стимула, привнесена вымышленная причина, не имеющая места в действительности.

Мы видим, что даже на таком простом примере можно запутаться, если неправильно описывать то или иное явление. Теперь обратимся к описанию мозга. Животные, обладающие мозгом, демонстрируют явное целенаправленное поведение. Среди множества высказываний о таком поведении сплошь и рядом встречаются фразы: «Собака хочет есть», «Соловей любит петь», «Петя мечтает стать продавцом мороженого». Исследователь, пытающийся разобраться в поведении и воспринимающий эти фразы буквально, вынужден ввести понятие некоторой непознаваемой сущности, которая, собственно, «хочет», «любит», «мечтает». Для человека (а иногда и для животных) в качестве такой сущности обычно используется душа. Дальше исследователь заходит в тупик, так как любые дальнейшие рассуждения приводят к порочному кругу. Душа определяется через действия, а причиной действий является душа.

Разорвать такой порочный круг достаточно просто. Головной мозг – это система отражения окружающего мира, своеобразное зеркало. Любые психические процессы запускаются стимулами внешней среды и нужны для отражения этих стимулов. Правильное описание психических процессов должно начинаться со слов «в ответ на…». Например, в ответ на снижение питательных веществ в крови у собаки формируется чувство голода. В ответ на начало брачного сезона соловей использует песню для привлечения самки.

Описание человека будет чуть сложнее. В ответ на рассказы взрослых у ребенка начинает формироваться модель идеальной жизни. В ответ на удовольствие от съеденного мороженого эта модель приобретает законченную форму в виде стремления стать продавцом мороженого.

В дальнейшем изложении мы для краткости не всегда будем использовать эти слова, но для правильного понимания работы мозга достаточно мысленно подставить эти слова в начало описания психического явления – и любой психический процесс становится доступным для анализа.

Восприятие реальности мозгом

Поведение животных, имеющих головной мозг, отличается столь большой сложностью и целесообразностью, что возникает впечатление эволюционного разрыва. Кажется, что природа неожиданно сделала непонятный скачок в эволюции. Но это только на первый взгляд.

Эволюция мозга, как и эволюция других органов, протекала по достаточно простой схеме. Сначала за какую-либо функцию отвечает множество клеток, при этом каждая клетка выполняет и другие функции. Но затем природа постепенно формирует орган, который предназначен именно для данной функции.

Это хорошо видно на примере столь сложного органа, каким является человеческий глаз. На первый взгляд, трудно представить, как он мог появиться случайно. Но стоит посмотреть на его эволюцию, и все становится очевидным. У гидры на прикосновение реагируют все нейроны. У дождевого червя уже появляются специализированные светочувствительные клетки. Затем специализированные клетки объединяются в группы, образуя светочувствительные глазные ямки у планарии. И, наконец, набор специализированных клеток снабжается мышцами и другими функциональными клеточными структурами для управления самим процессом получения информации. Таков глаз морского червя. Поэтому постепенная эволюция может приводить к появлению очень сложных структур.

В результате специализации клеточных структур головные ганглии получили дальнейшее развитие в головном мозге, а прочие ганглии – в спинном мозге.

Кажущийся разрыв в эволюции мозга обусловлен тем, что появление мозга с его принципиально новым способом отражения реальности дал животным такие преимущества, что они полностью вытеснили своих безмозглых конкурентов. Поэтому в настоящее время хозяевами Земли стали обладатели мозга. Хозяевами воды – рыбы, хозяевами воздуха – птицы, хозяевами суши – млекопитающие. А все прочие организмы они используют в качестве корма.

Чем же так отличается мозг от набора ганглиев? В первую очередь тем, с какой информацией он работает.

На первый взгляд, если мозг отражает реальность, то он отражает ее так, как это делает зеркало. То есть полностью воспроизводит образ внешней среды. Но это не верно.

Органы чувств животного способны подать в мозг гигантское количество информации. Если бы мозг попытался обрабатывать все, то он сошел бы с ума. Поэтому органы чувств передают в мозг не ту информацию, которую они получают, а интерпретацию этой информации. Для этого мозг использует специальные элементы – детекторы.

Можно пояснить этот процесс следующим примером. Командир послал группу разведчиков на другой берег реки. Каждому разведчику поставлена определенная задача. Одному – найти место для переправы, другому – определить наличие постов противника, третьему – оценить численность противника, четвертому – следить только за тем, будет враг форсировать реку или нет, и так далее. В результате командир получит именно ту информацию, которая ему нужна для проведения операции. Задача получения несущественной информации – например, о том, созрели вишни или нет, – разведчикам не ставится, а следовательно, командир ее не получит.

Каждый разведчик в данном случае – это детектор. Он нацелен на поиск определенной информации.

Так же и в мозге существуют специальные нейроны, которым, как и разведчикам, поручено сообщать о наличии специальной информации. Например, есть нейроны, которые реагируют на контур объекта. Не имеет значения, в какой области зрительного поля появится объект. Нейроны следят за выделением контура и докладывают об этом в мозг.

Есть нейроны, которые реагируют на наличие в поле зрения горизонтальных полосок. Они срабатывают всегда, когда такая полоска есть в поле зрения. На вертикальные и наклонные полоски эти нейроны не реагируют. На рисунке 7 видно, как быстро воспринимается горизонтальная полоска на фоне множества наклонных.

Рис. 7. Восприятие горизонтальной полоски

При повреждении зрительной области мозга возникает эффект так называемого слепого зрения. Больной ничего не видит, но правильно угадывает, какую линию ему показывают: горизонтальную или диагональную. Это означает, что нейроны правильно определяют линию, а сбой происходит на верхнем уровне, где все линии должны быть сведены в единый образ.

Есть нейроны, которые реагируют на новизну. Они говорят мозгу: «Обрати внимание, что-то изменилось». Мозг тут же дает команду глазам более внимательно присмотреться к этому месту.

И вот когда все детекторы отработали, мозг, собственно, и начинает процесс отражения реальности.

Следует обратить внимание на важный момент восприятия реальности мозгом. Возьмем, например, восприятие цвета. По существу, это явное искажение реальности. Световой спектр электромагнитных волн непрерывен, но мозг его воспринимает как дискретный. При восприятии непрерывного спектра световых волн специальные нейроны разбивают его на отдельные участки спектра, которые мы называем цветами.

Налицо явное искажение восприятия. Но такое искажение позволяет быстро выявлять в окружающей среде валентные признаки, например красный цвет – цвет крови, а следовательно, признак опасности. Хищные животные обычно имеют ярко-красную окраску. Не случайно в качестве запрещающего цвета светофора выбран красный. Человек реагирует на него очень быстро.

Но это еще не все. Стоит только внимательно присмотреться к восприятию цвета, как выявляются совершенно изумительные подробности, которые позволяют понять основные принципы работы мозга. Глаз восприимчив именно к тому спектру электромагнитных волн, который меньше всего поглощается атмосферой. В результате глаз выделяет в окружающей среде именно те волны, которые доставляют максимальное количество информации об объектах. То есть глаз видит то, что хорошо освещено.

Во время хорошего дневного освещения присутствуют все цвета одновременно, поэтому вроде бы глаз должен докладывать о наличии полной цветовой палитры. Напротив, так как естественная освещенность не имеет существенного значения, она воспринимается глазом как отсутствие цвета. То есть глаз не видит то, что постоянно (а следовательно, неинтересно).

Поэтому восприятие реальности мозгом, начиная уже с органов чувств, обладает способностью игнорировать ненужную информацию и дорисовывать нужную.

В некоторых случаях невалентная информация вообще не попадает в мозг, если он занят важной деятельностью. Например, при регистрации электрических токов у спокойно сидящей кошки видна четкая реакция на тикающий метроном. Но при появлении мыши реакция на метроном исчезает. Нацелившись на мышь, кошка перестает слышать посторонние звуки.

Так же и командир может слушать разведчика, который рассказывает о переправе, но тут вбегает другой и кричит: «Они наступают!» Командир приказывает замолчать первому разведчику и полностью переключается на второго. То есть мозг даже не получает ненужной информации.

И, наконец, сам командир, выслушав донесения разведчиков, передаст в штаб только одну фразу: «На моем участке фронта сосредотачиваются крупные силы противника», – избавив тем самым штаб от анализа больших объемов информации.

Так и здесь: по мере продвижения информации от органов чувств к мозгу подключаются нейроны более высоких уровней абстракции, которые выделяют движущиеся объекты или представителей своего вида.

В мозг от органов чувств поступает не фотография окружающей среды, а модель мира, сконструированная из набора типовых отражающих элементов – детекторов.

Мозг при восприятии создает свою внутреннюю реальность. Чем больше развито животное, тем сильнее внутренняя реальность отличается от внешней. Процесс решения задач осуществляется с помощью абстракций, которые получены от органов чувств и которые воспринимаются как образ мира. Эти абстракции позволяют очень быстро выявлять наиболее существенные изменения обстановки и выделять те объекты, которые представляют интерес для животного. Дальнейшее поведение также строится на достижении определенных целей в мире этих абстракций. Другими словами, мозг позволяет животному реагировать не на изменения света или звука, а на появление матери, хищника, водопоя и т. д.

У приматов отдельные группы нейронов образуют детекторы лиц, которые позволяют быстро отличать одно лицо от другого.

Мозг выделяет в окружающем мире действующие объекты и позволяет реагировать не на отдельные признаки объектов, а на поведение этих объектов в целом. Можно считать, что мозг составляет из признаков объекта понятие об этом объекте.

Мозг выполняет свои функции путем использования абстракций, которые отражают отдельные объекты окружающей среды.

Сами детекторы зависят от развития мозга. Чем более развит мозг, тем большее количество детекторов участвует в отражении реальности. Детекторы более высокого уровня надстраиваются над детекторами более низкого уровня и продолжают процесс интерпретации. Этот процесс един для всех животных, обладающих мозгом, и, более того, является основным процессом восприятия реальности. Назовем этот процесс каскадной интерпретацией (рис. 8).

Рис. 8. Процесс каскадной интерпретации

Головной мозг рыб

Первыми головным мозгом обзавелись рыбы. Сами рыбы появились около 70 миллионов лет назад. Ареал обитания рыб уже сравним с площадью Земли. Лососи (рис. 9) плывут на нерест тысячи миль из океана в ту реку, где они в свое время вывелись из икры. Если это вас не удивляет, то представьте, что вам без карты нужно добраться до неизвестной реки, пройдя при этом хотя бы тысячу километров. Все это стало возможным благодаря головному мозгу.

Рис. 9. Лосось

Вместе с мозгом у рыб впервые появляется особый вариант обучения – импринтинг (впечатывание). А. Хаслер в 1960 году установил, что тихоокеанские лососи в определенный момент своего развития запоминают запах того ручья, в котором они родились. Затем они спускаются по ручью в реку и плывут в Тихий океан. На океанских просторах они резвятся несколько лет, а потом возвращаются на родину. В океане они ориентируются по солнцу и находят устье нужной реки, а родной ручей находят по запаху.

В отличие от беспозвоночных, рыбы в поисках пищи могут путешествовать на значительные расстояния. Известен случай, когда окольцованная семга проплыла за 50 дней 2,5 тысячи километров.

Рыбы близоруки и отчетливо видят на расстоянии всего 2–3 метра, зато имеют хорошо развитый слух и обоняние.

Принято считать, что рыбы молчаливы, хотя на самом деле они общаются при помощи звуков. Звуки рыбы издают с помощью сжатия плавательного пузыря или скрежещут зубами. Обычно рыбы издают треск, скрежет или щебет, но некоторые могут выть, а амазонский сом пирарара научился кричать так, что его слышно на расстоянии до ста метров.

Главное отличие нервной системы рыб от нервной системы беспозвоночных состоит в том, что головной мозг имеет центры, отвечающие за зрительную и слуховую функцию. В результате рыбы могут различать простые геометрические фигуры, и, что интересно, рыбы также подвержены влиянию зрительных иллюзий.

Головной мозг взял на себя функцию общей координации поведения рыбы. Рыба плывет, подчиняясь ритмичным командам мозга, которые через спинной мозг передаются плавникам и хвосту.

У рыб легко вырабатываются условные рефлексы. Их можно научить подплывать к определенному месту по световому сигналу.

В опытах Розина и Майера золотые рыбки поддерживали постоянную температуру воды в аквариуме, приводя в действие специальный клапан. Они достаточно точно удерживали температуру воды на уровне 34 °C.

Как и у беспозвоночных, в основе размножения рыб лежит принцип большого потомства. Сельдь ежегодно откладывает сотни тысяч мелких икринок и не заботится о них.

Но есть рыбы, которые ухаживают за молодняком. Самка Tilapia natalensis держит икру во рту, пока из нее не вылупятся мальки. Некоторое время мальки держатся стайкой около матери и в случае опасности прячутся у нее во рту.

Выхаживание мальков у рыб может быть достаточно сложным. Например, самец колюшки строит гнездо, а когда самка отложит в это гнездо икру, он плавниками гонит воду в это гнездо для вентиляции икры.

Большой проблемой для мальков является узнавание родителей. Цихлидовые рыбки считают своим родителем любой медленно движущийся предмет. Они выстраиваются сзади и плавают за ним следом.

Некоторые виды рыб живут стаями. В стае нет иерархии и явно выраженного вожака. Обычно группа рыб выбивается из стаи, а затем вся стая следует за ними. Если отдельная рыбка вырвется из стаи, то она тут же возвращается. За стайное поведение у рыб отвечает передний мозг. Эрих фон Хольст удалял у речного гольяна передний мозг. После этого гольян плавал и питался как обычно, за исключением того, что у него отсутствовала боязнь вырваться из стаи. Гольян плыл туда, куда он хотел, не оглядываясь на своих сородичей. В результате он стал вожаком стаи. Вся стая считала его очень умным и неотступно следовала за ним.

Кроме того, передний мозг дает возможность рыбам образовывать имитационный рефлекс. Опыты Э. Ш. Айрапетьянца и В. В. Герасимова показали, что если в стае одна из рыб проявляет оборонительную реакцию, то другие рыбы подражают ей. Удаление переднего мозга прекращает образование имитационного рефлекса. У нестайных рыб имитационного рефлекса нет.

У рыб появляется сон. Некоторые рыбы для того, чтобы вздремнуть, даже ложатся на дно.

В целом, мозг рыб хотя и демонстрирует хорошие врожденные способности, к обучению способен мало. Поведение двух рыб одного вида практически совпадает.

Мозг земноводных и рептилий претерпел незначительные изменения по сравнению с рыбами. В основном, отличия связаны с улучшением органов чувств. Существенные изменения в мозге произошли только у теплокровных.

Появление теплокровных

Холоднокровные животные подвержены прямому влиянию внешней среды. По мере снижения температуры их активность падает. Скорость физиологических процессов с участием белков максимальна при температуре 35–38 °C. При понижении температуры скорость снижается, а при повышении начинается распад белковых структур.

Холоднокровные животные пытаются приблизить температуру тела к этой величине. Змеи отыскивают участки земли, нагретые солнцем. Пчелы поддерживают температуру в улье за счет вентиляции или испарения приносимой в улей воды. Но в любом случае эти усилия существенно подавляются колебаниями температуры окружающего воздуха. И при наступлении зимы холоднокровные животные впадают в спячку.

Для избавления от оков температуры необходима внутренняя терморегуляция. Она появилась у птиц и млекопитающих.

Теплокровные появились в самом начале кайнозойской эры, 65 миллионов лет назад, и стали быстро эволюционировать. Независимость от температуры внешней среды позволила им проникнуть в самые сложные области обитания. Сейчас они населяют все климатические пояса Земли: от знойных пустынь до зон вечной мерзлоты. Императорские пингвины сохраняют тепло своего тела даже в Антарктиде, где морозы достигают –60 °C.

В кайнозое появились и первые приматы, наши далекие предки, которые были маленькими зверьками, похожими на землероек.

Теплокровие требует хорошего аппетита. Например, лев съедает количество пищи, равное собственному весу, за неделю, а холоднокровному комодскому дракону (крупная ящерица) необходимо для этого питаться около двух месяцев. Большая синица за сутки съедает такую массу насекомых, которая равна весу ее тела.

Другая особенность теплокровных животных связана с размерами. Чем больше животное, тем меньше оно теряет тепла, так как отношение поверхности тела к объему снижается с увеличением размеров.

В результате теплокровные животные по сравнению с червями, муравьями и пчелами – это большие и вечноголодные животные. Им нужно постоянно искать себе пищу, а большое тело требует хорошего управления.

Особое значение у теплокровных животных имеет воспитание потомства. Детеныши теплокровных животных не могут сразу находить требуемое количество пищи, их нужно не только защищать, но и кормить.

Поэтому мозг теплокровных животных стал быстро развиваться и вплотную приблизился к тому рубежу, через который перешел только человек.

Головной мозг птиц

Птицы легко ориентируются на всей поверхности Земли. Каменка, вылупившаяся из яйца в Северной Гренландии, может одна найти дорогу к зимовке на юге Западной Африки. Каждую зиму кроншнепы пролетают около 9 тысяч километров от Аляски до крохотных островков в Тихом океане. Арктическая крачка (рис. 10) каждый год летает из Арктики в Антарктиду и назад. За это путешествие она преодолевает около 40 тысяч километров.

Рис. 10. Арктическая крачка

Такой навык к ориентированию сочетает в себе врожденные способности и обучение. Скворцы с берегов Балтики летят в Англию. Врожденным является полет в юго-западном направлении. Если молодых скворцов выпустить в Швейцарии, то они полетят на юго-запад в Испанию. А вот взрослые скворцы, выпущенные в Швейцарии, летят сразу в Англию, то есть они уже имеют внутреннюю карту территории.

Птицы заботятся о своем потомстве и выкармливают птенцов. Это не такое простое дело. Длиннохвостая синица приносит корм птенцам до 450 раз в день.

Птицы не только заботятся о своем потомстве, но и обучают его. Обучение состоит не в простом показе «делай как я», а в настоящем активном обучении, которое может длиться месяцами и имеет логичную и стройную систему уроков, заканчивающуюся выпускным экзаменом.

Орлы-беркуты (рис. 11) сначала кормят своих птенцов только печенью зайца, которую мать рвет на мелкие куски. Когда птенец подрастает, мать дает ему целую печень. Птенец учится самостоятельно разрывать ее. Дальше мать приносит ему полностью обглоданный скелет зайца, внутри которого остается одна печень. Птенец должен извлечь печень самостоятельно и запомнить, где она находится.

Рис. 11. Беркут

Уроки становятся все более сложными, пока птенец сам не научится разделывать добычу. На следующем «курсе» птенец обучается правильному полету. Когда же он научится летать, родители начинают его учить охотиться. Для этого опять поэтапно птенец учится выслеживать добычу, догонять уже загнанную и обессилевшую дичь и, наконец, добивать ее.

Наконец, наступает время экзамена. Родители берут птенца на охоту, но уже не учат его охотиться, а просто следят за ним. Молодой беркут должен сам поймать добычу. Если у него это не получается, то родители помогают отыскивать зверьков, но сами в процесс охоты не вмешиваются, пока «экзамен» не будет сдан успешно.

Некоторые умения у птиц являются врожденными. Молодые голуби, которым не давали летать, позже летали ничуть не хуже других своих сверстников.

Но большинство действий требует обучения. Если на колонию чаек нападает хищник, и стая с тревожными криками взмывает в воздух, молодой птенец затаивается. Через некоторое время в такой же ситуации он тоже начинает кричать и взмахивать крыльями. А затем, как и взрослые чайки, бросается на врага.

Существенную роль в жизни птиц имеют пение и звуковые сигналы. С помощью пения самцы обозначают территорию и привлекают самок.

Для общения птицы применяют набор условных криков. Например, куры используют четыре вида сигналов об опасности, которые можно назвать так: «опасность близко», «опасность вдалеке», «опасность – человек» и «опасность – коршун».

Если чайка найдет немного еды, то она съест ее молча, стараясь не привлекать внимания, чтобы не отняли. Когда еды много, то, еще даже не приступая к еде, чайка оповещает всех об этом.

Стая диких гусей взлетает только после того, как все птицы договорятся. Для этого одна из птиц подает клич: «Летим!» Если этот клич подхватывает другие, то скоро вся стая кричит: «Летим! Летим!» – и взлетает. Если на крик птицы никто не ответил, то она замолкает.

У птиц появляется уважение к старшим. Крик молодой галки об опасности обычно игнорируется. Если же сигнал опасности издаст опытная галка, то все птицы мгновенно взлетают и обращаются в бегство.

Поведение птиц определяется сочетанием «встроенных» программ поведения и программ, приобретенных в процессе обучения.

Птица, выращенная в изоляции, легко выполняет сложные действия типа строительства гнезда или ухаживания за самкой. Но многие способности птиц проявляются только при наличии особого сочетания стимулов.

У птиц также важную роль играет импринтинг. В определенный момент развития мозг птенца становится готов к восприятию образа матери. Вылупившийся гусенок импринтирует первого, кого он увидит, как свою мать, а затем повсюду следует за ней. Механизм импринта заключается в том, что специальный стимул вызывает образование рефлексной сети, которая сохраняется на всю жизнь.

Если в момент готовности к импринтингу не оказывается рядом матери-гусыни, то импринт образуется на любой движущийся предмет. Конрад Лоренц описал случай, когда гусенок импринтировал шарик для пинг-понга и повсюду следовал за ним. Другой гусенок импринтировал самого доктора Лоренца.

Импринт уже не меняется, и впоследствии гусенку можно предъявлять настоящую мать, но он ее не сочтет матерью.

Импринтинг – это очень важная вещь для подстройки к внешнему миру. Природа оставляет маневр для развития мозга в определенном направлении, а не помещает его в строгие рамки врожденных инстинктов. В результате животное существенно лучше приспосабливается к внешней среде, так как развивает только те способности, которые необходимы в реальной обстановке.

Импринт возможен только в определенное время. У вылупившегося гусенка – обычно в течение нескольких часов после вылупления. Если в этот момент никого похожего на мать так и не появится, то способность к импринту пропадает, и больше гусенок никого матерью признавать не будет.

Импринты сопровождают весь период взросления птенца. Зяблик научится петь только в том случае, если в определенный момент взросления услышит песни взрослых птиц. Если же в этот момент пения не было, то петь он уже не научится.

И наоборот, если птенец услышит в этот момент более сложную песню, то научится петь лучше, чем представители своего вида. Тинберген описал случай, когда птенец снегиря воспитывался в обществе канареек. Этот снегирь научился петь песни канареек, а затем даже научил этим песням своего внука.

Это показывает, что природа решила к инстинктивным способностям добавить импринты для более точной подстройки под реалии внешнего мира.

По принципу импринтинга развиваются и сексуальные предпочтения. В одном эксперименте Лоренц стал объектом сексуального внимания галки. В ритуал ухаживания галок входит засовывание червей в клюв любимому. Лоренц об этом узнал, когда спал на лужайке. Когда он отказался от лакомства, то галка засунула червяка в ухо Лоренцу.

Импринты имеют большое значение и для человека. Многие способности, например способность к овладению языку, развиваются по принципу импринтинга. Маленький ребенок легко овладевает языком или несколькими языками в возрасте от двух до пяти лет. Взрослому для этого приходится уже прилагать массу усилий. Если же ребенок в этом возрасте не услышит человеческой речи, то полноценно говорить он уже не сможет.

Птицы умеют считать. Например, в экспериментах над сойками удалось добиться, чтобы сойки клевали по два зернышка из коробочек с черными крышками и по три – из коробочек с зелеными крышками. Самые способные могли считать до пяти зернышек.

Птицы начинают ценить красоту. Само понятие красоты появляется еще у насекомых. Предназначение восприятия красоты в том, чтобы сразу оценить гармоничность сочетания всех качеств партнера. У большинства насекомых поиск партнера производится на основе химических веществ, поэтому красота насекомым не особо нужна. Но у одного вида стрекоз ухаживание построено именно на зрительной стимуляции. Поэтому эта стрекоза выглядит столь эффектно, что даже получила название «красотка-девушка» (Calopteryx virgo) (рис. 12).

Рис. 12. Стрекоза Calopteryx virgo

Развитый мозг птиц вывел чувство красоты на первый план. Брачное поведение птиц во многом определяется красотой ухаживания.

Изначально пение птиц предназначалось для обозначения территории. Но развитие пения, появление рулад, подражание пению других птиц появилось как продолжение эстетического чувства.

В таком же направлении развивались танцы у журавлей. Истоки журавлиного танца состоят в демонстрации силы и возможностей самца. Журавль сначала принимает угрожающую позу по отношению к самке, но затем обращает ее на другой предмет. Как заметил Лоренц, этот танец можно перевести так: «Я могуч и ужасен – но я не против тебя, а против вон того, того и того». Но танцевать журавлям понравилось, и они могут это делать просто от хорошего настроения. Журавли танцуют парами, иногда совершают танцевальный полет и затем продолжают танцевать. А иногда они начинают танцевать всей стаей.

Гармония совместных действий позволяет лучше согласовывать поведение. У императорских пингвинов самец и самка насиживают яйца по очереди в складках кожи. Передача яйца – это опасная операция, требующая согласования. Поэтому выглядит она так. Когда самец хочет получить у самки яйцо для насиживания, он подходит к ней и кланяется. Она кланяется в ответ. Затем они поют дуэтом, и самка передает яйцо.

Красота позволяет сделать процесс ухаживания более быстрым. Павлин раскрывает хвост из 200 перьев, каждое из которых украшено красным глазком. Самка просто замирает от такого зрелища и влюбляется с первого взгляда, что сильно экономит время.

У фазанов хвост не столь впечатляющ, поэтому они используют флирт. Самец распускает свой хвост перед самкой. Только самка в восторге начинает любоваться этим зрелищем, как самец сворачивает хвост и поворачивается к самке задом. Самка в растерянности. Самец, оставаясь стоять задом, опять распускает хвост. Самка понимает, что может увидеть хвост во всей красе спереди, и оббегает самца. Самец, довольный произведенным эффектом, выдерживает паузу, а потом опять поворачивается на 180 градусов. Самка опять бежит по кругу.

Птицы-шалашники решили, что к себе привлекать внимание не стоит, поэтому сами имеют невзрачную серую внешность. А самок они привлекают своим архитектурным искусством.

Шалашники строят из веток шалаши высотой до 2–3 метров и украшают их мхом. Перед шалашом они разбрасывают дикие розы и посыпают их яркими плодами. Потом шалашник начинает петь и привлекать самку. Самка подходит к шалашу и останавливается. Самец начинает демонстрировать самке украшения: он берет их клювом и протягивает. При этом старается выбирать предметы под цвет оперения или цвет глаз своей любимой. Если самке понравится шалаш и украшения, то она остается. Если она уходит, то шалашник старается найти еще более красивые предметы для своей коллекции. У одного шалашника в шалаше даже были настоящие бриллианты.

У птиц происходит отделение влюбленности от половых отношений. Серые гуси могут иметь платонические отношения. Они гуляют вместе и поют дуэтом. У этологов такое поведение получило название «бездетное содружество». В то же время они могут иметь половые отношения с другими гусями. И наоборот, молодые гуси могут неоднократно совокупляться, но не образовать пары.

Также у птиц появляются гомосексуальные браки, прочность которых не уступает гетеросексуальным. Лоренц описывает случай, когда он насильственно разорвал брачный союз двух гусаков, услав одного из них в другую колонию. Гусаки были в трауре почти целый год. Потом они все-таки подыскали себе гусынь и стали выращивать птенцов. Но когда гусаков опять соединили, они побросали свои семьи и вновь образовали пару.

Брачная пара гусаков, благодаря своей объединенной мощи, приобретает в стае наивысший ранг. Иногда к ним присоединяется гусыня, и брак становится тройным. Птицы втроем участвуют в любовных играх и выращивают потомство. У некоторых видов птиц любовный треугольник достаточно популярен, так как два взрослых самца надежнее защищают птенцов. По наблюдениям Питера Скотта, у короткоклювых гусей значительный процент семей состоит из двух самцов и одной самки.

Птицы начинают видеть сны. Рыбы и рептилии тоже спят, но они спят без сновидений. Птицы же имеют фазу парадоксального сна, которая, впрочем, длится не более 15 секунд. Биологи из Чикагского университета установили, что певчим птицам снится, что они поют.

Также у птиц впервые появляется асимметрия мозга. Способность петь у кенара пропадает только при повреждении левой половины мозга.

Хотя импринты и дают птицам возможность получения принципиально новых навыков, но в дальнейшем мозг птиц перестает быть восприимчив к новому. Обучение птиц чему-либо, чего они не делают в природе, практически невозможно.

Соображать птицы тоже не любят. Если курице показать зерно за сеткой, то курица будет стучать клювом в сетку, пытаясь добраться до зерна. Сообразить, что сетку можно обойти, она не может.

Впрочем, птицам особо соображать и не надо. Умение летать позволяет сразу покинуть опасное место, не разбираясь, почему оно опасное. А вот тем, кто летать не может и находится в самой гуще событий, пришлось развивать свой мозг дальше.

Головной мозг млекопитающих

Главный недостаток инстинктивного поведения в том, что такое поведение очень мало учитывает реальные условия жизни.

А для успешного выживания животному нужно ориентироваться прежде всего в том, что окружает его. Какие хищники живут рядом, какая пища съедобна, где она находится, где устраивать норы, как лучше прятаться, на фоне чего приходится прятаться: снега или листвы? Все эти знания существенны для животного, но они не могут быть переданы по наследству, так как условия жизни все время меняются.

Первый шаг к учету реальных условий дает импринтинг. Но импринты позволяют учесть только отдельные условия и только в определенный момент жизни. Для более эффективного выживания нужен механизм, который позволяет постоянно учиться и приспосабливаться к меняющимся обстоятельствам.

Такой механизм млекопитающим обеспечила кора головного мозга. Кора, в отличие от других структур мозга, не имеет явно выраженной функциональности. Ее возможности больше определяются опытом животного, чем наследственными факторами. В то же время коре передаются функции общего управления как поведением животного, так и функционированием его внутренних органов.

Кора головного мозга позволяет оценивать реальную обстановку и действовать с учетом конкретных условий.

Но учитывание реальной обстановки требует большого количества времени на то, чтобы освоиться в этой обстановке, построить ее модель. Кора мозга может детально отобразить все важные объекты и их поведение. Но на это уходят годы.

У млекопитающих мозг изменился качественно. Кроме развития коры полушарий мозга, сами нейроны покрылись миелиновой оболочкой, которая ускоряет прохождение нервных импульсов.

С другой стороны, появление коры привело к тому, что детеныш годами не может самостоятельно выживать. Наличие коры требует большого периода обучения, хотя результаты обучения позволяют ориентироваться в окружающей среде значительно успешнее. Забота о потомстве достигает высшей степени. В отличие от рыб, для которых главной задачей было производство множественного потомства, у млекопитающих число детенышей ограничивается единицами, но забота о них приобретает совершенно иные формы. Млекопитающие вынашивают детенышей в своем теле. Сохранность детенышей значительно увеличивается. Кормят детенышей молоком, что опять повышает независимость от внешних условий.

Импринты слишком ненадежны, любой предмет может запечатлеться в сознании в качестве матери. Кора мозга позволяет точно распознавать своих. Многие виды поведения у млекопитающих возможны только при личном знакомстве между особями.

Появление коры дало животным возможность осуществления принципиально иного поведения, а именно поведения на основе индивидуального опыта.

Глава 5. Думают ли животные?

Принято считать, что животные не способны к образованию понятий, а управляются условными рефлексами. Популярность такого мнения объясняется опытами академика Павлова по образованию условного рефлекса у собак. Эти опыты оказали настолько важное влияние на развитие психологии вообще и на развитие зоопсихологии в частности, что нужно остановиться на них подробнее.

В начале XX века академик Павлов, изучая процессы пищеварения у собак, обратил внимание на любопытный факт. Слюна у подопытных собак начинала выделяться до того, как исследователь показывал ей пищу. Павлов предположил, что если собака реагирует выделением слюны не на пищу, а на появление экспериментатора, то она как-то связывает обстановку начала эксперимента и последующие кормление. Он решил проверить догадку и провел ряд экспериментов, в которых собаки получали пищу и одновременно звенел звонок. Догадка блестяще подтвердилась. Через некоторое время собаки начинали выделять слюну по звонку, даже если им не давали пищи. Павлов назвал такую реакцию условным рефлексом.

В отличие от безусловных рефлексов, которые являются врожденными, условные образуются на любой стимул, если он сочетается с приемом пищи.

Дальнейшие опыты показали, что с помощью вырабатывания условных рефлексов можно научить собаку достаточно сложному поведению.

Опыты академика Павлова в свое время были значительным шагом вперед. В его экспериментах над собаками впервые в истории психологии были получены точные и воспроизводимые результаты.

Но, к сожалению, эти результаты были неправомерно обобщены на всю психическую деятельность животных. В результате многие зоопсихологи пытались свести любое поведение животного к процессу образования условных рефлексов. Это казалось таким простым и понятным! Любое поведение – это набор рефлексов.

Но свести деятельность животных к простому образованию условных рефлексов получалось далеко не всегда.

В 1929 году Блоджет проводил эксперименты над крысами. В этих экспериментах крысы находили приманку в лабиринтах. С каждым разом они отыскивали ее все быстрее, а в конце эксперимента уже не бегали по лабиринту, а направлялись сразу к приманке. Этот опыт хорошо объяснялся образованием условных рефлексов. Затем опыт был изменен. Одной группе крыс предварительно предлагался этот же лабиринт без всякой приманки. Крысы просто бегали по лабиринту и знакомились с ним. Другая группа лабиринт не изучала. Затем с обеими группами крыс повторялся опыт на поиск приманки в этом лабиринте. Выяснилось, что крысы, которые раньше уже были знакомы с лабиринтом, обучались находить приманку значительно быстрее.

Этот результат кажется вполне предсказуемым, но для теории условных рефлексов он стал камнем преткновения. Зачем крысы обучались, если они не получали пищи?

Блоджет назвал этот способ научения латентным. Этот термин получил широкое распространение, хотя он крайне неудачен. Слово «латентный» означает «скрытый». Но в этом опыте крысы действительно обучались и обучались совершенно явно. Они исследовали лабиринт и составляли понятие о лабиринте. Можно сказать, что они создавали внутреннюю карту лабиринта. Процесс картирования не является скрытым или побочным. Этот процесс исключительно важен для животного, ибо позволяет запоминать условия той обстановки, в которой животное находится.

Выводы Блоджета показались слишком сомнительными, потому что образование понятий для животных в тот момент считалось невозможным. Толмен повторил эти эксперименты с бо

Наш сайт является помещением библиотеки. На основании Федерального закона Российской федерации "Об авторском и смежных правах" (в ред. Федеральных законов от 19.07.1995 N 110-ФЗ, от 20.07.2004 N 72-ФЗ) копирование, сохранение на жестком диске или иной способ сохранения произведений размещенных на данной библиотеке категорически запрешен. Все материалы представлены исключительно в ознакомительных целях.

Copyright © UniversalInternetLibrary.ru - читать книги бесплатно