Грегори Бернс - Что значит быть собакой. И другие открытия в области нейробиологии животных

Должен уточнить, что в данном случае термин «семантика» я использую достаточно вольно. Многие возразят, что семантика относится только к языку, я же понимаю ее шире. Семантика изучает репрезентацию знания. Мы облекаем факты в слова: «В 1969 году человек высадился на Луну». Однако знание способно существовать в разных формах: тот же самый факт можно представить визуально, как на старой эмблеме MTV с человеком, водружающим флаг на Луне. Соответственно, у животных репрезентация и передача знаний тоже невербальная.

Одна из понятийных областей, поддающихся репрезентации в собачьем мозге, связана с эмоциональными состояниями – не только собачьими, но и человеческими. В 2015 году Людвиг Губер, заведующей лабораторией «Умный пес» в Венском университете, протестировал восемнадцать собак, обученных тыкать носом сенсорный экран. Собаки получали награду за касание картинки со смеющимся или сердитым человеческим лицом. Затем Губер протестировал, как собаки реагируют на изображения, которые видят впервые. Причем в этом случае показывалась только половина лица – либо верхняя с глазами, либо нижняя со ртом, и тем не менее собаки по-прежнему выбирали картинки правильно. Губер пришел к выводу, что собаки способны обобщать понятия «радостный» и «сердитый» по совокупности отдельных признаков, считываемых по выражению глаз либо губ, и затем применять это знание к лицам, не виденным прежде [96] C. A. Muller, K. Schmitt, A. L. A. Barber, and L. Huber, “Dogs Can Discriminate Emotional Expression of Human Faces,” Current Biology 25 (2015): 1–5. .

То есть распознавать нашу мимику собаки умеют, но как именно представлено человеческое лицо в их мозге? Большинство животных, судя по всему, воспринимают направленный на них прямой взгляд лишь как угрозу. Но не собаки. Они принадлежат к тем немногим, у кого выработалась способность встречать взгляд человека без страха и агрессии и даже истолковывать выражение лица, в том числе эмоции.

Одна из гипотез заключается в том, что благодаря многократному повторению в ходе постоянного взаимодействия с человеком у собак сформировались в мозге «справочные таблицы». То есть если уголки губ у человека приподняты, а глаза прищурены, обычно происходит что-то хорошее. Но это нельзя считать семантической репрезентацией выражения лица, означающего радость. Согласно другой гипотезе, собаки обладают такими же нейрональными механизмами распознавания выражения лиц, как и мы. Если так, то способность считывать мимику заложена у них с рождения, как и у человеческих младенцев, пусть менее совершенная.

Вопросами восприятия мимики у собак я заинтересовался с подачи моей дочери Хелен, которая помогала нам в собачьем проекте с самого начала. В седьмом классе ей понадобилось разработать эксперимент для участия в школьной ярмарке знаний.

– Как думаешь, собаки узнают лица хозяев? – спросила она меня.

– Не знаю. Проведи эксперимент, выяснишь.

Замысел в итоге получился достаточно простой. Взять фотографии хозяев и показывать их собакам в ходе МРТ-сканирования. Как и во всех экспериментах с фМРТ, требовалось еще и контрольное условие. После дальнейших обсуждений мы сошлись на том, что лучше всего для этой задачи подойдут фотографии незнакомых собакам лиц. И уже просто потехи ради было решено включить фото знакомых и незнакомых собак – может, представителей собственного вида наши испытуемые будут узнавать лучше.

Мы раздобыли экран, чтобы проецировать на него фотографии во время МРТ – хозяин на это время должен скрыться с глаз питомца. Поскольку к тому моменту собаки уже вполне привыкли к томографу и сканированию, мы надеялись, что изображения на экране они воспримут даже при полном отсутствии интереса к компьютерным и телевизионным экранам в домашней обстановке.

Увы, надежды не оправдывались. Многие собаки, не видя рядом хозяина, тревожились или теряли интерес. Только половина наших испытуемых продержалась в томографе достаточно долго, чтобы обеспечить требуемый объем данных для анализа. Эксперимент у Хелен получился неубедительным, и в школе она заняла лишь второе место. Тем не менее, как и положено хорошему замыслу, этот проект задал новое направление для научной работы.

Не желая сдаваться, я обратился к своему коллеге Дэнни Дилксу, который посредством фМРТ исследует механизм распознавания лиц в человеческом мозге. За эту задачу в нем отвечают довольно обширные области. И у человека, и у обезьян в височных долях имеется область, реагирующая преимущественно на изображение лиц (в противовес изображениям неодушевленных предметов) [97] C. G. Gross, C. E. Rocha-Miranda, and D. B. Bender, “Visual Properties of Neurons in Inferotemporal Cortex of the Macaque,” Journal of Neurophysiology 35 (1972): 96–111; R. Desimone, T. D. Albright, C. G. Gross, and C. Bruce, “Stimulus-Selective Properties of Inferior Temporal Neurons in the Macaque,” Journal of Neuroscience 4 (1984): 2051–2062; D. Y. Tsao, S. Moeller, and W. A. Freiwald, “Comparing Face Patch Systems in Macaques and Humans,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 (2008): 19514–19519. . За свою узкую специализацию этот участок – веретенообразная извилина – получил название «область распознавания лиц». Дэнни как свои пять пальцев знал и эту область, и другие выполняющие ту же функцию участки мозга, список которых постепенно ширился. Мы доработали придуманный Хелен эксперимент, приближая задания к тем, которые зарекомендовали себя при сканировании человеческого мозга. Хелен проверяла узнавание лиц, а это, как выяснилось, слишком сложный процесс, включающий не только обработку информации о лице как таковом. Дэнни предлагал сделать шаг назад и выяснить, есть ли у собак некий эквивалент человеческой области распознавания лиц.