Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия

Многие примеры взяты у плотоядных, таких как кошки, собаки и тюлени, потому что они по своей природе являются социальными животными и наблюдения за ними дают богатый материал для работы. В ходе одного эксперимента ученые следили за самкой морского льва по имени Рио. Она содержалась в неволе, но была новичком, то есть ранее в исследованиях участия не принимала. Результаты нескольких тестов на совмещение показали, что Рио могла устанавливать кроссмодальные связи визуального ряда букв и воспринимаемых на слух цифр.

В тестах на совмещение используется поведенческий инструмент, который называется выработкой условного рефлекса с помощью подкрепления. При этом подходе создаются условия, в которых животное должно отвечать на определенные сигналы, и если оно все делает правильно, то получает награду. Исследователи взяли два набора визуальных стимулов, каждый из которых содержал несколько разных фигур (рис. 16.1). Сначала Рио предоставили возможность установить связь между определенными звуками и визуальными стимулами одного набора фигур и теми же самыми звуками и фигурами из другого набора. Затем ее научили классифицировать каждую из десяти фигур, то есть относить ее к определенному набору. Таким образом Рио понимала, что буква А принадлежит к первому набору, алфавиту, а 4 относится к цифрам. Условный рефлекс подкреплялся наградой, которую она получала, когда правильно указывала набор символов и определяла соответствующий звук. Рио довольно быстро и легко освоила эту систему, научившись связывать высокий звук с буквами, а низкий – с цифрами. Затем ей дали послушать шесть разных звуков, объединенных попарно: колокольчик и сирену, свайп и белый шум, вибрацию и гудок. При этом все эти звуки отличались от изначальных высоких и низких звуков. В парах один звук был высоким, а второй – низким. Затем Рио «попросили» связать цифры и буквы с новыми звуками. Рио последовательно соотнесла три из них (колокольчик, свайп и вибрацию) с буквами, а другие три (сирену, белый шум и гудок) – с цифрами. Таким образом Рио создала кроссмодальный контекст, где звуки соответствовали визуальному ряду.

Также есть предположение, что львы, еще одни плотоядные, используют кроссмодальные реакции для того, чтобы опознать других животных и человека как в дикой природе, так и в неволе. Исследователи, изучавшие это явление на примере африканских львов в дикой природе, применяли теорию нарушения ожиданий (EVT). Этот подход оценивает реакцию особи на искусственно применяемые, непредвиденные отклонения от нормальных социальных реакций. Опять же, в этом случае хорошо наблюдать именно за хищниками, потому что они в целом животные социальные. В этом эксперименте подопытные львы слышат громкий рык позади экрана, где изначально изображен другой лев. Тест построен таким образом, чтобы вызвать реакцию у подопытных львов, которая указывала бы на то, что они узнали того или иного сородича. Львы узнают друг друга, ориентируясь одновременно и на внешность, и на звук. Однако ученые задались вопросом: кроссмодальна ли эта реакция? Они предположили, что если узнавание особей не включает кроссмодальные реакции, то подопытные львы будут одинаково реагировать на полностью видимого рычащего льва и на скрытый фальшивый рев. После эксперимента над несколькими львами исследователи отметили разницу в их реакции: львы странно реагировали на несогласованные звуковые сигналы и нормально реагировали на рычание, связанное с визуальным образом. Эти результаты показывают, что у львов (социальных животных) существует кроссмодальная аудиовизуальная связь для распознавания особей.

Рис. 16.1. Первый (алфавит), и второй (цифры) наборы стимулов

До недавнего времени кроссмодальные связи изучались на приматах, потому что тех можно вырастить в благоприятных условиях и привезти в лабораторию для проведения экспериментов. Теперь эта тенденция резко изменилась из-за этического аспекта содержания животных в неволе с целью исследования. Тем не менее макак и шимпанзе много изучали с точки зрения кроссмодальности. В поразительном эксперименте 2011 года Вера Людвиг, Икума Адачи и Тецуро Мацузава показали, что у шимпанзе существует такая же кроссмодальная связь зрения и слуха, как и у людей. В тестах, которые использовали ученые, шимпанзе нужно было за определенное время решить задание на опознание предмета. Шимпанзе помещают перед сенсорным экраном компьютера и стимулируют как звуками, так и зрительными образами, а затем просят ответить, коснувшись экрана в нужном месте. Эти исследования требуют длительного времени наблюдения. После многочисленных тестов с несколькими испытуемыми стало очевидно, что шимпанзе ассоциируют белый цвет с высоким тоном, а черный – с низким. Звучит знакомо? Этот результат в значительной степени совпадает с человеческой реакцией: люди (как взрослые, так и младенцы) соотносят высокий тон и светлые изображения.