у собак есть мозг
Умные они, ёшкин кот! В споре об интеллекте домашних животных поставлена точка
По мнению исследователей, стоит оценить не только количество или плотность нейронов, но и, собственно, сами результаты их деятельности — способности, необходимые для выживания.
Если животное крайне трудно дрессировать, это признак глупости или, наоборот, независимого ума? Казалось бы, ответ очевиден. И тем не менее сторонники той или иной версии — «как кошка с собакой». Что говорит наука?
В 2017 году мозг двух домашних животных сравнила международная команда исследователей из университетов Рио-де-Жанейро, Ричмонда, Стокгольма и других исследовательских центров.
И полученные ими данные мир встретил радостным лаем и вилянием хвостов: собаки оказались просто поразительными существами по количеству нейронов в их мозге. Нервных клеток оказалось в общей сложности более двух миллиардов. А в коре больших полушарий — целых 500 с лишним тысяч. Что интересно, это примерно столько же, сколько у львов (это при их-то габаритах!). Кошки по этим показателям в явном проигрыше: миллиард нейронов в целом и 250 тысяч в кортексе, то есть в коре.
Собаки слушаются только человекоподобных роботов — видео
Надо сказать, при оценке развития мозга свою роль играет соотношение его массы и общего веса тела. Соответственно, чем выше этот показатель, тем больше у животного «мозгов». В этом смысле, конечно, результаты могут разительно отличаться, учитывая огромные внешние отличия собак разных пород. В вышеупомянутом исследовании за основу брали вес кошки на уровне 4,5 килограмма и вес собаки — 19,7 килограмма. Масса их мозга при этом — 34 и 86 граммов соответственно. Так вот, если считать эти числа, то получается, что у кошки мозг составляет 0,76% массы тела, а у собаки несколько меньше — 0,44%. Повторимся, это очень усреднённые показатели. Например, по подсчётам других специалистов, у особо крупных собак коэффициент составит и вовсе 0,2%, а вот у небольших вроде чихуа-хуа — вплоть до 2,9%.
Есть и более сложный способ оценки «мозговитости». Он основан на том, что наука определила некий ожидаемый вес мозга при том или ином весе тела. И реальные измерения с этими ожиданиями не всегда совпадают. Эта разница называется коэффициентом энцефализации. Если он равен единице, это значит, что масса мозга точно соответствует прогнозам. Именно так обстоит дело у кошки. А вот у собаки оказалось 1,2, то есть её мозг чуть тяжелее, чем можно было бы предполагать.
И тем не менее количество нейронов или весомый мозг всё же не гарантируют острый ум, подчёркивают учёные. К примеру, есть ещё одна немаловажная вещь: концентрация клеток в каждом миллиграмме мозга, особенно в некоторых его областях. Так вот, выясняется, что практически везде (кроме разве что мозжечка) кошачьи нейроны сконцентрированы заметно плотнее. Особенно показательна ситуация с гиппокампом: девять тысяч нейронов на миллиграмм у кошек против четырёх тысяч у собак. Как известно, гиппокамп в том числе формирует долговременную память, фильтрует информацию (что надо запомнить, а что можно забыть) и отвечает за ориентацию в пространстве. Заметна и разница в коре больших полушарий: у Матроскина десять тысяч нейронов, у Шарика только восемь тысяч.
Мыши рассказали о далёком прошлом кошек
О том же заявила и исследователь из Университета Бремена Урсула Дике в научной статье, опубликованной в 2016 году. Она тоже указала на высокий кошачий NPD — neuronal packing density («плотность упаковки нейронов»). Более того, в этой работе приводятся совершенно другие данные по количеству нервных клеток в коре головного мозга: у кошек 300 тысяч, у собак лишь 160 тысяч.
Мозг — вселенная из 11 измерений. Невероятное открытие нейрофизиологов
Попытаемся сопоставить кратковременную память двух животных, то есть их способность проанализировать и использовать только что увиденное, услышанное и так далее. Согласно исследованию, проведённому учёными в 2015 году, собаки помнят о показанном им объекте около двух минут. Что касается кошек, то эксперименты канадского Университета Альберта в 2007 году показали заметно более высокий результат: кошкам пришлось перешагивать через небольшое препятствие на пути к миске с едой, а пока они ели, эту помеху у них из-под лап незаметно убирали. Спустя десять минут сытые усатые шагали вперёд и при этом поднимали задние лапы, чтобы не споткнуться, хотя в этом уже не было необходимости. А в Университете Калифорнии в Беркли нашли ещё более внимательных котов: они и через 15 минут вспомнили, в каких мисках был обед. Впрочем, в 2005 году во время испытаний кошки уже через 30 секунд плохо помнили, где был объект, особенно если они видели, что он куда-то скрылся. Некоторые учёные, правда, объясняют это очень просто: кошки — это охотники, а если «мышка» убежала, то через 30 секунд уже ловить нечего.
И кстати об охоте. Учёные из Швеции и Швейцарии изучили окаменелости костей древних предков собак и кошек, населявших Северную Америку. Они пытались выяснить, почему вымерли десятки видов доисторических псов. Их вывод такой: в части случаев дело было в изменениях климата, но около сорока видов просто не выдержали конкуренции с кошачьими, которые проникли на континент из Азии.
Итак, на сегодняшний день научные доводы в пользу кошек, похоже, перевешивают собрание данных об уме собак. Впрочем, большинству людей все эти аргументы не нужны: если в доме кошка, у гостей нет никаких сомнений насчёт того, кто здесь кем манипулирует.
Собачий мозг обрабатывает речевую информацию почти так же, как человеческий
Рис. 1. Новые исследования подтверждают, что собаки понимают и интонацию, и смысл человеческих слов. При этом у собак, как и у людей, смыслами заведует левое полушарие, а интонациями — правое. Фото с сайта petsittersoflasvegas.com
Венгерские нейробиологи при помощи магнитно-резонансной томографии изучили реакцию собачьего мозга на произносимые человеком слова, различающиеся по смыслу (похвала или нейтральные слова) и интонации (хвалебная или нейтральная). Оказалось, что у собак, как и у людей, смысл слов обрабатывается левым полушарием, а интонация — правым. При этом система внутреннего подкрепления, отвечающая за приятные эмоции, реагирует только на хвалебные слова, произнесенные с соответствующей интонацией, но не на те же слова, произнесенные нейтрально, и не на нейтральные слова, произнесенные как похвала. Результаты согласуются с идеей о том, что нейронные структуры, отвечающие за обработку речевой информации в мозге человека, скорее всего, появились не вместе с речью, а гораздо раньше, и изначально использовались для более простых форм звуковой коммуникации.
Многие млекопитающие информируют сородичей о своем эмоциональном состоянии при помощи звуковых сигналов, причем сородичи эти сигналы прекрасно понимают (E. F. Briefer, 2012. Vocal expression of emotions in mammals: mechanisms of production and evidence). Считается, что человеческая речь радикально отличается от звуковой коммуникации других животных тем, что с произвольными последовательностями звуков связывается конкретный смысл, который может не иметь никакого отношения ни к эмоциональному состоянию говорящего, ни вообще к тому, что происходит здесь и сейчас. Правда, у ряда других животных тоже обнаружены неплохие языковые способности. Например, у некоторых обезьян есть специальные звуковые сигналы — «слова» для обозначения ограниченного круга самых важных объектов, таких как летающие или наземные хищники; человекообразные обезьяны после специального обучения овладевают языком (например, жестовым) на уровне 2–2,5-летнего ребенка, да и попугаи от них не сильно отстают (I. M. Pepperberg, H. R. Shive, 2001. Simultaneous development of vocal and physical object combinations by a grey parrot (Psittacus erithacus): Bottle caps, lids, and labels). Хотя, конечно, никто не будет спорить с тем, что по сложности, гибкости и эффективности системы общения люди далеко опередили всех остальных животных (см.: Как люди смогли договориться, что каким словом называть?).
На нейробиологическом уровне важнейшей особенностью человеческой речи является межполушарная асимметрия: за понимание смысла слов в большей степени отвечает левое полушарие, а за понимание интонаций, контекста, эмоционального состояния говорящего и метафор — правое.
Откуда взялась асимметрия речевой функции, является ли она уникальной особенностью человека, которая развивалась параллельно с речью, или имеет более глубокие эволюционные корни — вопрос дискуссионный. Согласно «акустической» гипотезе, в ее основе лежит функциональная асимметрия слуховых отделов коры: предполагается, что левые слуховые отделы издавна специализировались на быстро сменяющихся звуках (таких как стремительная череда фонем в произносимых словах), а правые — на звуках, меняющихся плавно, подобно интонации. «Функциональная» гипотеза предполагает, что левое полушарие издавна работало именно со смыслами, независимо от того, из каких звуков — быстро меняющихся или монотонных — этот смысл извлекается. Есть также мнение, что асимметрия речевой функции у людей связана с различием задач, стоящих перед правой и левой рукой: правая рука, контролируемая левым полушарием, у правшей специализируется на мелких и точных движениях, левая — на более «глобальных» (см.: Что могут палеолитические орудия рассказать о мышлении наших предков?, «Элементы», 23.11.2010).
Впрочем, на сегодняшний день уже ясно, что функциональная асимметрия полушарий не является уникальной особенностью человека с его изощренной орудийной деятельностью. Например, показано, что у обезьян и мышей левое полушарие сильнее реагирует на «осмысленные» звуки (сигналы, подаваемые сородичами), чем правое (G. Ehret, 1987. Left hemisphere advantage in the mouse brain for recognizing ultrasonic communication calls). Однако подобных данных пока еще слишком мало для глобальных выводов.
Отличным объектом для изучения межполушарной асимметрии являются собаки, которые за тысячи лет адаптации к совместной жизни с человеком освоили ряд чисто человеческих способов общения. Собаки способны различать до 1000 словесных команд, они отлично понимают интонации и даже научились манипулировать нашими эмоциями при помощи долгого, проникновенного взгляда в глаза, что абсолютно не свойственно прирученным волкам (см.: Дружба людей и собак регулируется окситоцином, «Элементы», 20.04.2015).
Недавно были получены первые косвенные данные, указывающие на то, что у собак, возможно, есть такая же, как у людей, межполушарная асимметрия в обработке речевой информации. Оказалось, что в ответ на осмысленные, но произнесенные с нейтральной интонацией слова собаки чаще поворачивают голову вправо, а бессмысленные слова, произнесенные выразительно, стимулируют поворот головы влево. Это согласуется с предположением о том, что смысл слов оценивается левым полушарием (куда поступает информация от правого уха), а интонация — правым (см.: Victoria F. Ratcliffe, David Reby, 2014. Orienting Asymmetries in Dogs’ Responses to Different Communicatory Components of Human Speech).
В новом исследовании венгерских нейробиологов, результаты которого опубликованы в свежем выпуске журнала Science, вывод о наличии у собак межполушарной асимметрии получил убедительное подтверждение. На этот раз за работой мозга следили не по косвенным признакам (поворотам головы), а напрямую при помощи фМРТ.
13 собак, принявших участие в эксперименте с согласия своих хозяев, для начала были обучены неподвижно лежать в томографе — немаловажная часть эксперимента, которая едва ли прошла бы столь же гладко с любым другим видом животных. Голос инструктора, к которому все собаки успели привыкнуть за время обучения, использовался затем для записи речевых сигналов. Сигналы делились на 4 типа (рис. 2):
1) хвалебные слова, используемые венгерскими собачниками в общении со своими питомцами, произнесенные с соответствующей интонацией (Praise words, praising intonation, Pp);
2) те же слова, произнесенные нейтральным голосом (Praise words, neutral intonation, Pn);
3) нейтральные слова (союзы, не несущие сами по себе никакого смысла), произнесенные так, как будто это похвала (Neutral words, praising intonation, Np);
4) те же нейтральные слова, произнесенные с нейтральной интонацией (Neutral words, neutral intonation, Nn).
Рис. 2. Четыре типа словесных сигналов (А), их средний тон (хвалебная интонация соответствует более высокому тону, B) и отделы коры собачьего мозга, отвечающие за восприятие речевых стимулов (D; слева — левое полушарие, справа — правое). Изображение из обсуждаемой статьи в Science
Все записанные слова были двухсложными, состояли из 4–5 фонем и были тщательно выровнены по громкости. Авторы предварительно дали послушать всё это людям, не знающим венгерского, и убедились, что хвалебная интонация легко распознается иностранцами, хотя смысла слов без интонационных подсказок никто угадать не может. Венгерские собаки, в отличие от иностранцев, были хорошо знакомы не только с интонациями, но и с самими словами.
Из слов каждого типа составили короткие блоки (по три однотипных слова в каждом), а из этих блоков, расположенных в случайном порядке и разбавленных паузами, — семиминутную последовательность, которую собака должна была прослушать, неподвижно лежа в томографе. Томограф тем временем регистрировал приток крови к тем или иным участкам коры. Если собака не выдерживала и смещала голову хотя бы на 3 мм, опыт не засчитывался. В итоге все собаки, кроме одной, успешно выдержали по два таких испытания.
Полученные данные были подвергнуты сложному статистическому анализу, который позволил, во-первых, локализовать участки коры, сильнее реагирующие на человеческую речь, чем на тишину (рис. 2, D).
Кроме того, оказалось, что левые «речевые» области собачьей коры сильнее, чем правые, реагируют на осмысленные (в данном случае — хвалебные) слова, с какой бы интонацией те ни произносились. Это важный результат, показывающий, что у собак, как и у людей, есть участки коры, отображающие смысл слов как таковой, в отрыве от контекстов и интонаций. Это серьезный аргумент в пользу того, что собаки действительно понимают слова, а не просто выучиваются определенным образом реагировать на те или иные звуковые сигналы.
В правом полушарии в ответ на слова, произнесенные с хвалебной интонацией (и независимо от смысла слов), наблюдалась скоррелированная активность, свидетельствующая о функциональной связи (см. functional connectivity) между участком ассоциативной слуховой коры (средняя часть правой эктосильвиевой извилины, right middle ectosylvian gyrus, RmESG) и правым хвостатым ядром. Ранее было показано, что работа RmESG связана вообще с обработкой эмоциональных звуковых сигналов, не обязательно членораздельных и не только человеческих, но и собачьих тоже. Хвостатое ядро, в свою очередь, является частью системы внутреннего подкрепления (см. Reward system) и участвует в формировании мотиваций и намерений. Аналогичная функциональная связь между участками правой слуховой коры, реагирующими на интонации, и системой внутреннего подкрепления характерна и для человеческого мозга.
Таким образом, у собак обнаружилась такая же межполушарная асимметрия обработки речевых сигналов, как и у людей. Левое полушарие извлекает из звуков конкретный смысл, правое работает с интонациями и эмоциями.
Кроме того, исследователи обнаружили, что главные центры системы внутреннего подкрепления, от которых дофаминовые сигналы расходятся по другим ее отделам, — вентральная область покрышки и черная субстанция среднего мозга — у подопытных собак демонстрировали повышенную активность только в ответ на сигналы первого типа, то есть хвалебные слова, произнесенные с хвалебной интонацией. Очевидно, это значит, что только такие слова собакам было по-настоящему приятно слышать. Главный же вывод состоит в том, что собачий мозг, подобно человеческому, не только по отдельности проводит лексический и интонационный анализ услышанных слов, но и умело интегрирует результаты этих двух процедур, чтобы решить, стоит ли радоваться.
Маловероятно, что обнаруженная у собак межполушарная асимметрия развилась с нуля всего за пару десятков тысячелетий коэволюции с человеком. Возможно, это проявление некого древнего свойства мозга млекопитающих, состоящего в том, что кора левого полушария склонна детализировать, а правого — обобщать.
Источник: A. Andics, A. Gábor, M. Gácsi, T. Faragó, D. Szabó, Á. Miklósi. Neural mechanisms for lexical processing in dogs // Science. 2016. V. 353. P. 1030–1032.
«Очеловечивание человека»: почему собаки так хорошо понимают людей
МОСКВА, 12 июл — РИА Новости, Альфия Еникеева. Собаки распознают интонации и смысл слов, чувствуют эмоции человека по выражению лица и сами общаются с помощью мимики. За что четвероногие питомцы любят хозяев и почему их предки одомашнились — в материале РИА Новости.
Расшифровка генома нескольких пород волков и собак подтверждает эту гипотезу. Главного друга человека приручили примерно 18 тысяч лет назад — задолго до возникновения сельского хозяйства. С корее всего, собаки одомашнились по доброй воле. Исследователи предполагают, что н аименее агрессивные особи древних волков следовали за охотниками-собирателями, постепенно присоединяясь к человеческим сообществам.
Маленький м озг с б ольшим к оличеством н ейронов
Сканирование мозга четвероногих испытуемых показало, что левое полушарие, отвечающее за понимание слов, активизировалось, только когда они слышали осмысленную речь. Активность правой слуховой области мозга повышалась, если фразы произносились с одобрительной интонацией — независимо от того, был ли в них смысл. Кроме того, ученые выяснили, что похвала всегда вызывала отклик в центре удовольствия собачьего мозга.
Эмпатичные и в нимательные д рузья ч еловека
Так, собаки умеют распознавать настроение человека по выражению его лица — и не только хозяина, но и тех, кого видят впервые. Исследователи предполагают, что улыбку эти животные ассоциируют с положительными эмоциями, а нахмуренные брови — с отрицательными.
Это возможно прежде всего потому, что четвероногие питомцы и сами пользуются мимикой при общении с сородичами и хозяином. Эту способность собаки унаследовали от предков — волков, которых считают социальными животными. Антрополог Университета штата Пенсильвания (США) Пэт Шимпан в книге «Захватчики» пишет, что именно благодаря приручению волка и его превращению в собаку кроманьонцы получили преимущество над неандертальцами, у которых таких помощников не было.
По словам Анны Шубкиной, даже если эта теория неверна, бесспорно значение собаки для «очеловечивания человека» — необходимость и способность находить общий язык и понимать представителя другого вида были доступны только особо одаренным перволюдям и первопсам. Они научились общаться и взаимодействовать, что обеспечило эволюционные преимущества.
Когда с обака б лиже ч еловека
Ученые предполагают, что на заре одомашнивания собаки эта мутация возникла у небольшой группы древних волков. Они были более дружелюбны и менее опасны, поэтому люди их приручили.
«Идея об отдельных «генах одомашнивания» противоречит результатам одного из крупнейших научных проектов ХХ века — многолетних трудов Дмитрия Беляева, его сотрудников и последователей по одомашниванию лисиц и других зверей. Они установили, что при доместикации происходит глобальная перестройка всего генома, а связка «один ген — один признак» почти всегда абстракция. Она не работает для подавляющего большинства признаков высших животных. Это связано с тем, то мы — не сумма имеющихся у нас генов, а результат взаимодействия множества генов и белков в процессе онтогенеза (индивидуального развития) в уникальных для каждого условиях. Более того, один и тот же участок ДНК выполняет разные функции у представителей разных видов, отрядов, классов — существ, находящихся на разных ступенях эволюции. Поэтому прямые аналогии недопустимы», — уточняет Анна Шубкина.
Ученые занялись исследованием собачьего ума и обнаружили немало интересного
Пес и сложный вопрос
Моя твоя отлично понимайт
Любой собачник с уверенностью скажет, что собаки прекрасно осознают смысл человеческой речи, способны улавливать даже малейшие ее нюансы и интонации, характеризующие настроение хозяина. Но все это оставалось в области умозрительных заключений, пока ученые не решили заняться данным вопросом всерьез. В 2014 году специалисты из Будапештского университета имени Лоранда Этвеша провели ряд исследований, результатом которых стала объемная и очень интересная статья в журнале Current Biology. Владельцы четвероногих питомцев оказались правы на все сто процентов, причем в процессе работы выяснились и другие любопытные подробности.
Умнее обезьян
Кстати, сходные исследования выявили и другие сюрпризы. Оказывается, собаки могут запоминать значение слов, вполне логично ассоциируя их с конкретными предметами. Например, американский бордер-колли по кличке Чейзер, который официально считается собакой с самым большим словарным запасом (как бы дико это ни звучало), знает 1022 понятия и обучается дальше. Происходит это так: хозяин кладет на коврик игрушки, которые Чейзер уже знает, и добавляет новую. Называет ее (предположим, слоник) и говорит: “Принеси”. Собака думает и приходит к выводу, что незнакомое слово — это новая игрушка. Причем в обычной ситуации Чейзер тоже безошибочно определяет, когда хозяин просит его принести куклу, когда машинку и так далее. И все тесты ученых пес проходил без единой ошибки. Что ни говори, а это самые настоящие чудеса.
Если сравнивать собаку и обезьяну, то в плане обучаемости псы “макакам”, конечно, проигрывают (шимпанзе может идентифицировать до 3 тысяч слов). А вот в коммуникативном плане собаки гораздо сообразительнее. Например, ни одна обезьяна не понимает смысла указующего жеста. Если собака правильно трактует его как сигнал посмотреть в ту сторону, куда указывает палец, и выполнит команду относительно того предмета, на который показал тренер, то шимпанзе смотрит лишь на саму руку, не понимая, чего от него хотят. Правда, многие ученые склонны считать такие проявления ума собак скорее адаптивными рефлексами. Ведь они существовали рядом с людьми тысячелетиями.
Осознание несовершенства
Отелло отдыхает
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего адаптировали к собакам эксперимент, который был разработан для детей человека. Известно, что к шести месяцам они уже могут ревновать своих матерей к другим. По этому поводу проводили интересный эксперимент, когда матери нежничали с куклами, похожими на настоящих младенцев. Так вот, нечто подобное устроили в исполнении собак, игрушечных песиков и хозяев. Проявления были как под копирку: живые собаки, видя “измену” хозяина, начинали всячески привлекать его внимание, затем впадали в печаль, потом обижались и, в конце концов, пытались покусать или вообще порвать игрушку-разлучницу. Кстати, как тут не вспомнить, что по уровню интеллекта собак ставят на одну ступень с трехлетними детьми.
Физиологи из шведского Уппсальского университета опубликовали в журнале Scientific Reports любопытные результаты исследований, касающиеся некоторых аспектов взаимодействия между людьми и собаками. Оказывается, владельцы собак живут дольше и реже страдают от сердечно-сосудистых заболеваний, чем кошатники, люди, содержащие других животных, и те, у кого домашних питомцев нет вообще.
За 12 лет были проанализированы медицинские данные 3,4 миллиона человек в возрасте от 40 до 80 лет. Особенно сильно оздоровительный эффект был выражен среди одиноких собачников: у них вероятность смерти от проблем с сердцем и сосудами оказалась на 33% меньше, чем у остальных. Ученые считают, что тут играет роль сразу несколько факторов. Во-первых, владелец собаки, которую нужно выгуливать как минимум два раза в день, причем независимо от погодных условий, волей-неволей ведет более здоровый образ жизни, чем хозяин того же кота-домоседа. Во-вторых, даже одинокие люди во время таких прогулок обязательно налаживают общение с “коллегами”, что хорошо влияет на их настроение и способности к коммуникации.