Поняття про “емпіричні закони” та елементарні логічні завдання

Л. В. Крушинський ввів поняття елементарного логічного завдання, тобто завдання, що характеризуется логічним зв’язком між її складовими елементами. Завдяки цьому вона може бути вирішена негайно, під час першого завдання, за рахунок уявного аналізу її умов. Такі задачі за своею природою не вимагають попередніх спроб з неминучими помилками. Вони можуть слу-жити також альтернативою “проблемному ящику” Торндайка і виробленню різних систем диференційованих умовних рефлексів (УР). Диференційовані УР, точніше, порядок зміни підкріплення під час вироблення рішення, не пов’язані для тварини з “природною” логікою подій зовнішнього світу. Саме тому їх не можна вирішити інакше, ніж поступово, при багаторазових спробах і підкріпленні правильних реакцій.

Характерною рисою тестів Крушинського є те, що розв’язання вимагає оперування так званими “емпіричними законами". Маємо на увазі, що аналізувати слід такі характеристики предметів і явищ, які властиві тварині через природні фізичні закони і з якими вона постійно зустрічається в житті.

За термінологією когнітивної психології ці “закони” входять до складу “пізнавальної карти”, чи “образної картини світу тварини”, тобто тієї системи знань, що накопичуються протягом життя. Найважливішими є ті емпіричні закони, володіння яки­ми, як писав Л. В. Крушинсъкий, необхідно тварині для розе 'я-зання логічних завдань. Назвемо ці закони.

1. Закон “незникання” предметів. Тварини здатні зберігати пам’ять про предмет, який став недоступним для безпосереднього сприйняття. Ті, які “знають” цей емпіричний закон, наполегливіше шукають корм, що певним чином зник з їхнього поля зору. Уявлення про “незникання” є у багатьох птахів. Так, ворони і папуги активно шукають корм, який у них на очах накрили непрозорою склянкою або відгородили від них непрозорою перешкодою. На відміну від цих птахів голуби і кури даним законом не “оперують” чи “оперують” дуже обмежено. Це виявляеться в тому, що переважно вони майже не намагаються шукати корм після того, як перестали його бачити.

Уявлення про “незникання” предметів необхідне для виконання всіх типів завдань, пов’язаних з пошуком принади, яка зникла з поля зору.

2. Закон, пов'язаний з рухом, — одне з найуніверсальніших явищ навколишнього світу, з яким зустрічається будь-яка тварина незалежно від способу життя. Кожна з них, без винятку, з перших днів життя спостерігає переміщення батьків і хи-жаків, що їм загрожують, чи, навпаки, власних жертв. Разом з тим тварини сприймають зміни розташування дерев, трави і навколишніх предметів під час власних пересувань. Це створює підґрунтя для формування уявлення, що рух предмета завжди мае певний напрямок і траєкторію. Знания цього закону лежить в основі розв’язання задачі на екстраполяцію, яку ми розглянемо нижче.

3. Закони “вміщення” і “пересування". Маємо на увазі, що на основі сприйняття й аналізу просторово-геометричних ознак навколишніх предметів тварини “знають”, що одні об'ємні пред­меты можуть вміщати в себе інші об'ємні предметы і пересуватися разом з ними.

У лабораторії Л. В. Крушинського розроблені медодики, за допомогою яких можна оцінювати здатність тварин різних видів оперувати зазначеними емпіричними законами. Пропоновані методики порівняльного вивчення розумової діяльності за допомогою елементарних логічних завдань ґрунтуються на припущенні, що тварини осягають ці “закони” і можуть використовувати їх у новій ситуації. Завдання побудовані так, щоб їхнє негайне виконання було можливе логічним шляхом і не потре-бувало попереднього научіння методом спроб і помилок.

Вивчення здатності тварин до екстраполяції напрямку руху харчового подразника, який зникає з поля зору (“завдання на екстраполяцію"). Під екстраполяцією розуміють здатність тварини виносити функцію, відому на відрізку, за її межі. Л. В. Крушинський запропонував кілька елементарних логічних завданъ для її вивчення. Найбільшого поширення набув так званий дослід із ширмою. У цьому досліді перед твариною розташовують непрозору перешкоду — ширму (довжиною — близько 3 м, висотою 1 м). У центрі ширми є вертикальна щілина, через яку тварина бачить дві годівниці, на початку досліду розташовані перед щілиною. Годівниці роз’їжджаються в різні боки, щойно тварина починає їсти, але вона може бачити початок їхнього шляху до моменту зникнення за поперечними перешкодами-клапанами. За кілька секунд годівниці ховаються за клапанами, тому їхнє подальше пересування тварина вже не бачить і може тільки уявляти. За щілиною знаходяться дві годівниці: одна з кормом, інша порожня. Це робиться для того, щоб створити тварині можливість альтернативного вибо-ру. До того ж, якщо рухаються дві годівниці, тварина не зможе відшукати корм, орієнтуючись лише на звук при русі.

Щоб виконати завдання на екстраполяцію, тварина повинна уявити собі траєкторії руху обох годівниць після зникнення їх з поля зору і на основі зіставлення визначити, з якого боку тре­ба обійти ширму, щоб одержати корм.

Здатність до виконання цього завдання е в багатьох хребетних, але його виразність варіюється в різних видів.

Основною характеристикою здатності тварин до розумової діяльності є результаты першого пред'явления завдання, тому що при повторенні існує вплив на тварин і деякі інші чинники. У зв'язку з цим для оцінки здатності до розв'язання логічного завдання у тварин даного виду необхідно і досить провес­ти по одному досліду на великій групі. Якщо чистка особин, які правильно виконали завдання при першому пред'явленні, вірогідно перевищує випадковий рівень, вважається, що у тва­рин даного виду чи генетичної групи є здатність до екстраполяцїї (чи до іншого виду розумової діяльності). Як показали дослідження Л. В. Крушинського, тварини багатьох видів (хижі ссавці, дельфіни, воронові птахи, черепахи, щури, миші деяких генетичних груп) виконували завдання на екстраполяцію безпомилково. Водночас тварини інших видів (риби, амфібії, кури, голуби, більшість гризунів) обходили ширму випадково.

При повторних пред’явленнях завдання поведінка тварини залежала не тільки від здатності (чи нездатності) екстраполювати напрямок руху, але і від того, чи запам'ятала вона результати попередніх рішень. Через те дані повторних дослідів відображують взаємодію ряду чинників, і для характеристики здатності тварин даної групи до екстраполяції їх треба враховувати з відомими застереженнями.

За допомогою тесту на екстраполяцію, який дозволяв давати точну кількісну оцінку результатів його розв'язання, уперше було дано широку порівняльну характеристику розвитку зародків мислення в хребетних усіх основних таксономічних груп, вивчені їхні морфофізіологічні основи, деякі аспекти формування в процесі онто- і філогенезу, тобто практично всі ті питания, відповіді на які, згідно з Н. Тінбергеном, необхідні для все-бічного опису поведінки.

Вивчення здатності до екстреної інтеграції раніше утворених незалежних навичок. Цей вид розумової діяльності тварин можна виявити, якщо запропонувати тварині таке завдання, яке вона може виконати в новій ситуації на основі раніше набутого досвіду. Однак йдеться не про вибір і застосування однієї з “готових”, тобто раніше вироблених реакцій, а про створення нового на основі специфічних елементів минулих уявлень чи раніше утворених навичок (Майєр, 1929).

Крім дослідів самого Майєра, гарною ілюстрацією такого підходу можуть бути експерименти американського дослідника Епштейна (Епштейн, 1984; 1987). Кілька таких тестів було розроблено у лабораторії Л. В. Крушинського в 70-ті роки XX ст.

Здатність до “міркування" у пацюків. Існує кілька тестів, розв'язання яких вимагає екстреної інтеграції раніше утворе­них навичок. У цих дослідах використовується установка, яка складається з трьох доріжок (довжиною 244 см кожна), що розходяться з однієї центральної точки. Кожна доріжка закінчується столиком, він відрізняється від інших за розміром, фор­мою і типом. На столиках встановлені дерев'яні екрани таким чином, щоб з одного столика не можна було бачити, що робиться на інших. Шсля того як пацюк обстежував усі столики і доріжку, йому давали їжу, наприклад, на першому столику. Потім пацюка поміщали на один із двох інших столиків і відпускали. Діставшись до центру установки, пацюк міг вибрати один із двох шляхів — на перший столик (де його раніше годували) чи на інший. Перед кожним тестом тварині давали можливість оглянути установку. Щоразу пацюка годували на но­вому столику. При випадковому виборі частка правильних рішень зазвичай дорівнює 50 %, однак у деяких пацюків вона була набагато вище. Це дозволило В. Крушинському зробити такий висновок: пацюки здатні в кожному новому пред’явленні комбінувати (інтегрувати) наявну в них інформацію і робити правильний вибір.

Завдання для голубів на “діставання банана". Американс­кий дослідник Епштейн у низці праць намагався спростувати такі уявлення, які міцно утвердилися в 80-ті роки XX ст., щодо наявності у тварин елементарного мислення. Представляючи погляди біхевіористів, він поставив мету показати, що будь-яка найскладніша поведінка вищих хребетних, яку прийнято вважати проявом розуму, е не що інше, як явище переносу раніше сформованих навичок чи іншої форми застосування раніше набутого досвіду. Для початку Епштейн спробував відтворити на голубах описані вище досліди В. Келера, де шимпанзе діставали за допомогою ціпків чи присовували ящик до видимої, але недосяжної принади.

Для цього в голуба у камері Скіннера спочатку виробляли звичайний інструментальний УР методом послідовних наближень. Голубу давали трохи зерна щоразу, як тільки він дзьобав важіль-маніпулятор. Потім важіль поміщали дуже високо — під стелею камери, щоб птах не міг його дістати (злетіти в камері голуб не міг). Однак у кутку камери була підставка, прису-нувши яку, можна було легко дістати і дзьобнути маніпулятор. Протягом декількох годин спостережень жоден з 11 піддослідних голубів за власною волею не тільки не намагався пересунута над­ставку, але навіть не доторкнувся до неї.

Поведінка голубів докорінно відрізнялася від активності, яку зазвичай розвивають для діставання підвішеного банана людиноподібні мавпи. Переконавшись в тому, що голуби самі не здогадуються про свої можливі дії, у них почали виробляти два УР, причому один незалежно від іншого. В одних сеансах голубів вчили підштовхувати підставку до зеленої плями-мішені на підлозі камери, тобто підкріплювали їжею такі рухи, причому пляму розташовували щоразу на новій ділянці підлоги. Під час цього навчання перший маніпулятор забирали з камери. В інших сеансах (їх проводили паралельно і незалежно від пер­ших) голубів навчали забиратися на підставку і дзьобати маніпулятор. Важливо відзначити, що під час цих сеансів була відсутня пляма-мішень на підлозі камери. Якщо ж голуби все-таки заходилися пересувати підставку, то підкріплення за ці рухи вони не одержували.

Після того як голуби міцно засвоїли кожний з УР, з ними знову провели той самий тест, що і на початку, коли підставка знаходилася осторонь від маніпулятора, а пляма-мішень на підлозі була відсутня. У цьому випадку заедания вирішили 4 голу­би з 11. Поглядаючи то на маніпулятор, то на підставку, вони почали поступово пересувати ЇЇ на потрібне місце. Досягши мети, голуби піднімалися на підставку, дзьобали маніпулятор і одержували підкріплення.

Контрольних голубів навчали або тільки забиратися на по­ставку і дзьобати маніпулятор без підштовхування підставки, або тільки пересувати підставку. Виявилося, що вони успішно вирішують тест тільки в другому випадку. Вочевидь, їм важливо навчитися підштовхувати підставку, а вже піднятися на неї вони можуть і самостійно.

Епштейн припустив, що така поведінка аналогічна поведінці мавп і собак при виконанні подібних завдань і такі процеси у тварин різних видів подібні, однак фахівці з вищих когнітивних функцій тварин з цим категорично не погоди лися. Подібність між поведінкою антропоїдів (“інсайт” у дослідах Келера) і голубів у ситуації “діставання банана” вони вважали суто зовніш-ньою, поверховою і грубою.

Експерименти Епштейна показали, що голуби здатні до реорганізації раніше отриманих незалежних навичок.

Відзначимо, що невисокий у цілому рівень розвитку розумової діяльності цих птахів дуже обмежує можливості їхнього використання в дослідах такого типу. Методика (завдання на “діставання банана”) може бути використана для порівняльного вивчення розумової діяльності в тих видів тварин, для яких інші тести на елементарне мислення виявляються занадто складними.

Тест на екстрене зіставлення стимулів, раніше пов'язаних з різним числом одиниць підкріплення: вибір за ознакою “більше, ніж”. Тест, який сформовано за тим же принципом, що й описані вище, був розроблений 3. О. Зоріною та ЇЇ колегами-дослідниками шляхом вивчення здатності птахів до оцінки та оперування кількісними параметрами стимулів (1991). Як відомо, тварини в процесі навчання засвоюють інформацію про кількість підкріплення, незважаючи на те що це не передбачається спеціальною процедурою. Наприклад, при різкому скороченні порції корму порушуються раніше сформовані навички. Відомо також, що різні тварини під час вільного вибору віддають перевагу стимулам, які більші за інших і за абсолют­ною величиною, і за кількістю складових елементів. Пропонований тест вимагає екстреного зіставлення величин підкріплення, пов’язаного з різними стимулами, у новій для птаха ситуації. Дослід ставиться в такий спосіб. У процесі попереднього тренування у птахів виробляють серію незалежних поодиноких харчодобувних УР (скидання кришки з годівниці). У цей період птахи засвоюють інформацію про те, що годівницям різного кольору відповідає певна кількість одиниць під-кріплення: від 1 до 8 зерен пшениці — для голубів і від 5 до 12 личинок борошняного хрущака — для ворон. Шсля попе-реднього навчання проводять власне тест, під час якого годів-ниці подають парами в різних комбінаціях (20-25 проб). Щоб зробити ситуацію максимально новою для птахів, у кожній спробі застосовують нову комбінацію годівниць, повторюючи кожну не більш трьох разів за тест. Для зниження можливого впливу підкріплення на наступні результати в половині проб принаду розташовують у обох годівницях, а інші спроби йдуть без підкріплення.

При проведенні тесту перевіряють, чи вибиратимуть птахи годівницю, раніше пов’язану з великою кількістю підкріплень, і в яких межах вони здійснюватимуть такий вибір.

Поведінка під час проведения цього тесту, на думку авторів, відповідає визначенню Майєра, оскільки ґрунтується на екстреному зіставленні незалежно набутих елементів минулого досліду — інформації про кількість підкріплення, пов’язаного з кожною із годівниць різного кольору. У процесі прийняття рішення птах мае порівняти цю інформацію і здійснити нову реакцію — вибір більшого підкріплення.

Птахи обох видів у всьому діапазоні досліджених множин (від 1 до 8 зерен чи личинок борошняного хрущака) у середньому частіше вибирають стимул, пов’язаний з великою кількістю підкріплення. Варто підкреслити, що в голубів імовірність правильного вибору тим вище, чим більше абсолютна і відносна різниця між порівнюваними кількостями їжі, тобто коли множини одиниць підкріплення мають різко виражені розходження. У ворон величина розходжень між порівнюваними кількостями їжі впливала на правильність вибору не настільки різко.

Отже, виявилося, що це елементарне логічне завдання посильне голубам. Подібно до “завдання на діставання банана” воно виявилася однією з небагатьох їм доступних. Отримані за допомогою цієї методики дані не тільки виявили здатність до виконання ще одного елементарного логічного завдання, але й дозволили порівняти його в птахів двох різних видів, тобто охарактеризувати розумову діяльність птахів у по-рівняльному аспекті.

Разом з тим ці результати зробили певний внесок у характеристику здатності птахів до оперування кількісними параметрами середовища (яке іноді умовно називають “рахунком”). Виявилося, що вибір, який робить птах у новій ситуації (коли йому дають пари стимулів, які раніше завжди пред’являлися поодинці), визначається уявним порівнянням числа одиницъ підкріплення, яке відповідає кожному із стимулів. Незважаючи на те, що за умовами досліду експериментатори не спрямовували увагу птахів спеціально на цей параметр (число одиниць підкріплення), птахи спонтанно оцінювали його і запам’ятовували. На цій основі в новій ситуації без усякої підготовки птахи роблять вибір за ознакою “більше, ніж”.

Здатність птахів до виконання такої операції послужила основою для вивчення в них процесу символізації.

Лекція 7. „Вищі психічні процеси та властивості тварин ”