Исследование способности серых ворон к элементам символизации

Размещено на Allbest.ru

У четырех ворон, ранее обученных отвлеченному правилу выбора по образцу, исследовали их способность к символизации, т. е. выясняли, могут ли они установить соответствие между числом элементов в множествах и исходно индифферентными для них знаками (арабскими цифрами), и оперировать ими. В отличие от других аналогичных исследований, не прибегали к специальной выработке ассоциативной связи между символами и соответствующими множествами, а создавали условия, в которых птицы могли бы сами, экстренным путем обнаружить это соответствие на основе мысленного сопоставления ранее полученной дополнительной информации. С этой целью проводили демонстрационные серии, в которых в случае правильного решения ворона получала число личинок, соответствующее числу элементов в графическом множестве или цифре.

При этом образец принадлежал к той же категории, что и соответствующий стимул для выбора (второй стимул был другой категории) : если образцом было множество, то на соответствующей карточке для выбора также было множество, и наоборот. Для успешного решения этой задачи воронам достаточно было использовать правило выбора по образцу. В тестовых сериях образец и оба стимула для выбора впервые принадлежали к разным категориям: если образцом была цифра, то оба стимула для выбора были множествами, и наоборот. Для успешного решения этой задачи вороны должны были установить соответствие между множествами и цифрами.

Все четыре вороны успешно справились с этой задачей несмотря на отсутствие явного сходства между образцом и “правильным” стимулом для выбора. Предполагается, что птицы могли достичь такого результата за счет мысленного сопоставления полученной в демонстрационных сериях информации о числе единиц подкрепления, соответствующем каждому стимулу. С помощью аналогичных экспериментов удалось показать, что вороны способны выполнять с цифрами операцию, аналогичную арифметическому сложению. Для выяснения природы таких процессов намечены дальнейшие исследования.

семейство врановые способность

Введение

В последние десятилетия убедительно продемонстрировано, что грань между возможностями психики человека и животных скорее количественная, а не качественная. Это утверждение касается и способности к усвоению и использованию знаков или символов, которую ранее считали присущей только человеку.

В соответствии с формальным определением [11], знак - это материальный предмет, явление или событие, выступающий в качестве представителя некоторого другого предмета, свойства или отношения и используемый для приобретения, хранения, переработки и передачи сообщений (информации, значений). Один из типов знаков - это знаки-символы, которые заключают в себе некий наглядный образ, и в силу этого могут быть использованы для выражения некоего, часто отвлеченного содержания [11]. Процесс установления тождества между предметами, действиями, явлениями или понятиями и исходно индифферентными для субъекта объектами, а также возможность оперирования усвоенными знаками, мы будем в дальнейшем называть термином “символизация”.

Многочисленные исследования показали, что высшие приматы (Pongidae), будучи ближайшими родственниками человека, обладают в значительной степени сходными когнитивными способностями и даже могут усваивать и использовать так называемые языки-посредники [26, 41, 49, 50, 51]. В нашей работе мы коснемся лишь одного аспекта проблемы символизации, а именно способности животных связывать представление о числе с символами-цифрами.

Можно ли обучить животных использованию цифр и насколько операции, которые они могут выполнять с цифрами, соответствуют критериям истинного счета? Поскольку в качестве универсального стандарта используется «человеческий счет», прежде всего, необходимо точно определить, что он собой представляет. Термин счет в его общепринятом значении подразумевает процесс формальной нумерации, используемый людьми для определения абсолютного числа элементов в множествах [54]. Пять принципов или критериев, описывающих процесс формального счета, первыми четко сформулировали Гелман и Галлистель [27]: 1) «соответствие один к одному» - каждому пересчитываемому элементу должен соответствовать индивидуальный маркер; 2) «ординальность» - маркеры должны в стабильном порядке соответствовать пересчитываемым элементам; 3) «кардинальность» - маркер, соответствующий последнему элементу, должен описывать общее число элементов в множестве; 4) «абстрактность» - возможность пересчета любых множеств; 5) «беспорядочность» - возможность пересчета элементов в любом порядке. Первые три критерия стали общепризнанными, тогда как в необходимости последних двух некоторые авторы высказывают определенные сомнения [20, 25, 56].

При исследовании способности животных к символизации на примере счета возникает три основных вопроса: 1) способны ли животные устанавливать тождество между исходно индифферентными для них знаками (например, арабскими цифрами) и обобщенной информацией о числе элементов в множествах разной природы; 2) способны ли они оперировать усвоенными цифрами (например, выполнять операции, аналогичные арифметическим) ; 3) способны ли они использовать усвоенные символы для нумерации (пересчета) элементов множеств или выполнять определенное число действий в соответствии с предъявленной цифрой. Последний вопрос подразумевает соответствие основным критериям истинного счета (по крайней мере, критериям ординальности и кардинальности).

Одна из первых попыток исследования символизации на примере счета была сделана Ферстером в 60-годах [22, 23, 24]. Двух шимпанзе (Pan troglodytes) после 500 000 опытов удалось обучить соответствию между различными множествами и цифрами, выраженными в двоичном коде (от 000 до 111, т. е. от 1 до 7). Животные могли располагать выученные бинарные комбинации в упорядоченной последовательности, но их так и не удалось обучить использованию цифр для нумерации конкретных объектов. В более поздних исследованиях вновь было показано, что шимпанзе [14, 16, 17, 18, 34, 35, 36] и даже макаки [44, 45, 57] способны использовать арабские цифры для маркировки множеств независимо от цвета, размера, формы и паттернов расположения элементов, их составляющих. В частности, макаки-резусы (Macaca mulatta) усвоили соответствие между арабскими цифрами от 0 до 9 и числом последовательно подаваемых гранул, и успешно сравнивали цифры по их относительной «пищевой ценности» [44, 45, 57]. При исследовании способности шимпанзе Шебы к символизации было показано, что она не только усвоила эквивалентность арабских цифр от 0 до 4 и числа элементов в различных гомо- и гетерогенных множествах (например, батареек, ложек, апельсинов и т. п.), но и успешно суммировала цифры в отсутствие обозначаемых ими множеств [14, 16, 17, 18]. Возможность использования высшими приматами принципов ординальности и кардинальности была успешно продемонстрирована в исследовании Рамбо и его коллег [48, 42, 43]. В их опытах шимпанзе, ранее обученные языку-посреднику, производили определенное число действий в соответствии со значениями арабских цифр 1, 2 или 3 (позже были введены цифры до 6).

Что касается других видов животных, сведения об их способности к символизации остаются весьма фрагментарными [28, 29]. Уникальный пример подобных экспериментов на птицах - работы Ирен Пепперберг [38, 39]. В ее исследованиях серый жако Алекс (Psittacus erithacus) успешно маркировал множества, содержащие от 2 до 6 гетерогенных элементов, произнося английские названия соответствующих числительные. Кроме того, он мог определять число одинаковых элементов в гетерогенных множествах [38].

Объектом наших исследований стали серые вороны (Corvus cornix). Ранее было показано, что представители семейства врановых, с их крупным и тонко дифференцированным мозгом [9, 55] обладают способностью к решению многих типов элементарных логических задач на уровне, по крайней мере, мартышковых обезьян [1, 5, 7, 8, 10, 30, 31, 33, 53, 58, 61].

В данной работе предпринята попытка найти ответы на первые два вопроса, возникающие при исследовании проблемы символизации - способны ли вороны установить тождество между множествами и цифрами и отвлеченно оперировать ими. В основе нашего подхода лежали три экспериментальных факта: 1) способность ворон к обобщениям по признаку числа [4, 5, 10]; 2) способность ворон оперировать понятиями соответствия и несоответствия [10, 53]; 3) способность ворон легко запоминать число дискретных пищевых объектов, связанное с каждым конкретным стимулом, и применять эту информацию в новой ситуации [2, 3].

Целью настоящей работы была отработка методики и получение предварительных данных о способности серых ворон к элементам символизации. Мы попытались выяснить, могут ли вороны за счет мысленного сопоставления ранее полученной информации установить соответствие графических множеств и исходно индифферентных для них знаков (арабских цифр от 1 до 4), и отвлеченно оперировать ими.

Методика

Работу проводили с 4 серыми воронами (Corvus cornix L. ; не моложе 3 лет), ранее обученными отвлеченному правилу выбора по соответствию с образцом [Смирнова и др., 1998; Smirnova et al., 2000]. Птицы содержались группой в вольерах на открытом воздухе. Постоянной пищевой депривации ворон не подвергали, т. к. использовавшиеся в качестве подкрепления личинки мучного хрущака привлекают их практически при любом уровне пищевой заинтересованности. В случае необходимости в ежедневном рационе уменьшали долю кормов, содержащих белки животного происхождения. Ритм работы и количество предъявлений в день зависели от уровня пищевой заинтересованности птиц. Обычно за один день проводили от 40 до 60 предъявлений.

На время эксперимента каждую птицу помещали в отдельную экспериментальную клетку (70? 35Ч35 см), в которой птица имела свободный доступ к поилке с водой. В ходе опыта в клетку с птицей с помощью рукоятки длиной 30 см вдвигали пластину текстолита размером 2030 см, с двумя кормушками (5, 0Ч3, 7 см) по ее краям. Обе кормушки были накрыты карточками - стимулами для выбора. На всех стадиях кроме 10-ой на середину подноса помещали карточку-образец (рис. 1). Подкрепление помещали под идентичную или соответствующую образцу карточку для выбора. На всех стадиях использовали не стандартное, а дифференцированное количество подкрепления - число личинок мучного хрущака в кормушке (от 1 до 4) соответствовало цифре или числу элементов в графическом множестве, изображенным на карточке.

Стимульные карточки представляли собой квадратные куски картона (70? 70 мм), покрытые водостойкой пленкой. Использовали стимулы, принадлежащие к двум различным категориям: изображения гетерогенных множеств геометрических элементов (синих прямоугольников, красных квадратов, зеленых треугольников, черных кружков) или черных арабских цифр от 1 до 4. Каждый стимул был представлен в двух вариантах (например, две карточки с цифрой 1, две с цифрой 2 и т. д.). Отметим, что если пары карточек с цифрами были абсолютно идентичны друг другу, то пары множеств соответствовали друг другу только по признаку числа, а форма, цвет и паттерны расположения элементов в них различались.

Для каждой стадии экспериментов составляли определенную последовательность комбинаций стимулов (блок) и повторяли его нужное число раз. При этом наряду с другими факторами (например, равновероятной встречаемостью всех использованных в данной серии стимулов) контролировали положение подкрепляемого и неподкрепляемого стимулов (или, на стадии 10, кормушек с меньшим и большим числом дискретных пищевых объектов). Его меняли квазислучайно: в 8 предъявлениях подряд - одинаковое суммарное количество подкреплений слева и справа и не больше 2 раз подряд на одной стороне.

Подготовку подноса к предъявлению производили вне поля зрения вороны. Затем чтобы дать птице возможность рассмотреть предъявляемые ей стимулы, поднос на 3-5 сек. помещали так, чтобы ворона уже могла его видеть, но еще не могла дотянуться до кормушек. Сразу после того как птица осуществляла выбор и съедала подкрепление (или убеждалась в его отсутствии), поднос быстро извлекали из клетки. Если в течение двух минут птица не выбирала одну из кормушек, поднос также извлекали.

Во время всех опытов экспериментатор находился сбоку от клетки с птицей за непрозрачным экраном (70? 40 см). Экран не позволял им видеть друг друга (рис. 1, Б). Таким образом, возможность неосознанного влияния экспериментатора на выбор была сведена до минимума.

В качестве показателя успешности переноса правила выбора на новые стимулы или в новую ситуацию обычно использовали результат первых 24 предъявлений теста. Для статистического анализа данных использовали программу «STATISTICA for Windows» (версия 5. 01). Уровень достоверности правильных решений оценивали по биномиальному тесту. Достоверность различий между долями правильных решений вычисляли с помощью метода определения ошибки разности между выборочными долями по критерию Стьюдента. Конкретные методические особенности каждой серии экспериментов приведены ниже.

Процедура экспериментов

Исследование способности ворон к установлению соответствия между цифрами и графическими множествами. Экспериментальные серии принадлежали к двум типам - демонстрационные и тестовые. В демонстрационных сериях (1а, 2а, 3а, 4а; табл. 7) использовали карточки и с цифрами, и с множествами. При этом образец принадлежал к той же категории, что и одна из карточек для выбора, т. е. был либо идентичен ему (цифры), либо соответствовал по числу элементов (графические множества; рис. 2, А). В тестовых сериях (1б, 2б, 3б, 4б, 5, 6 и 7; табл. 7) стимулы для выбора принадлежали к одной категории, а образец - к другой: если образцом была цифра, то для выбора предъявляли множества и наоборот, если образец - множество, то стимулы для выбора - цифры (рис. 2, Б).

На каждой из стадий с 1-ой по 6-ую предъявляли стимулы, соответствующие отдельным комбинациям чисел, и лишь на стадии 7 - все комбинации цифр и множеств от 1 до 4 (табл. 7). С каждой из первых четырех комбинаций чисел (1 и 2; 3 и 4; 1 и 3; 2 и 4; стадии с 1-ой по 4-ую соответственно) вначале проводили соответствующую демонстрационную серию (стадии 1 - 4; табл. 7). Две оставшиеся комбинации чисел (1 и 4; 2 и 3; стадии 5 и 6) предъявляли только в тестовом варианте, поскольку каждое из чисел от 1 до 4 по отдельности уже дважды встречалось в ранее использованных комбинациях.

Блок из 8 комбинаций стимулов для демонстрационной серии 1а приведен в табл. 1, А; для тестовой серии 1б - в табл. 1, Б. На стадиях со 2-ой по 6-ую использовали последовательности, составленные аналогичным образом. На стадии 7 использовали блок из 48 комбинаций цифр и множеств от 1 до 4 (табл. 2). Демонстрационные серии проводили до достижения критерия: не меньше 80% правильных выборов в 24 предъявлениях подряд (p<0, 01). В тестовых сериях число предъявлений было фиксированным: в сериях с 1б по 6б - 80 предъявлений, на стадии 7 - 240 (ворона №250 в конце стадии 7 погибла, и дальнейшие эксперименты проводили с тремя воронами).

Исследование способности ворон к оперированию символами («сложение» цифр). На стадиях с 8 по 11, наряду с обычными использовали карточки, разделенные по диагонали черной линией на две равные части (рис. 3). На «разделенной» карточке были изображены либо две арабские цифры (1 и 1; 1 и 2; 1 и 3; 2 и 2), причем сумма двух цифр на карточке не превышала числа 4; либо геометрические элементы в тех же комбинациях (рис. 3, табл. 3 и 4).

В этих экспериментах, в отличие от предыдущих, использовали не отдельные комбинации чисел от 1 до 4, а сразу все (табл. 3 и 4). В демонстрационной серии (стадия 8) предъявляли только графические множества (рис. 3, А) : либо обычные, либо «разделенные» карточки. Открывая кормушку, птицы могли увидеть, что число элементов в обычных и в разделенных графических множествах соответствует числу личинок в обычных и в разделенных кормушках. Под карточкой с «разделенным» множеством ворона находила кормушку, также разделенную перегородкой на две равные части. Число личинок в каждом из двух отделов кормушки соответствовало числу элементов на каждой из половинок карточки (I и IV, рис. 5). В табл. 3 приведен блок из 64 комбинаций стимулов, повторенный на данной стадии три раза (всего 192 предъявления).

В тесте (стадия 9) использовали только изображения цифр. Если в качестве образца предъявляли отдельную цифру, то для выбора - «разделенные» карточки с парой цифр, сумма которых на одной из них соответствовала цифре на образце. Если в качестве образца использовали «разделенную» карточку с парой цифр, то для выбора предлагали отдельные цифры (рис. 3, Б). В табл. 4 приведен блок из 56 комбинаций карточек, использованный на данной стадии один раз (всего 56 предъявлений).

Тест на относительную количественную оценку цифр в ситуации свободного выбора (стадия 10). Воронам предъявляли две кормушки, накрытые карточками; образца между кормушками не было (рис. 4, А). Использовали либо пары обычных карточек с цифрами от 1 до 4, накрывавшие обычные кормушки; либо пары разделенных карточек с комбинациями двух цифр (сумма которых не превышала четырех), накрывавшие разделенные кормушки. Личинки мучного хрущака помещали в обе кормушки, и их число соответствовало цифрам или суммам комбинаций цифр. Воронам разрешали открыть любую, но только одну кормушку. Блок из 24 комбинаций стимулов, повторенный на данной стадии три раза (всего 72 предъявления), приведен в табл. 5.

Контрольная серия (стадия 11). В контрольной серии обе карточки для выбора соответствовали образцу (рис. 4, Б). Например, если образцом было графическое множество из четырех элементов, то стимулами для выбора служили две «разделенные» карточки с комбинациями цифр 1 и 3. Подкрепление помещали в одну из кормушек в квазислучайном порядке. Блок из 32 комбинаций, использованный на данной стадии, приведен в табл. 6 (всего 32 предъявления).

Результаты исследования

Исследование способности ворон к установлению соответствия между цифрами и графическими множествами. В демонстрационных сериях 1а, 2а, 3а и 4а образец и соответствующий стимул для выбора принадлежали к одной категории, и для успешного выполнения задачи воронам было достаточно использовать ранее усвоенный навык выбора по образцу. Для того, чтобы осуществить переход к тесту на фоне стабильно высокого уровня правильных решений демонстрационные серии проводили до достижения выбранного нами критерия - не меньше 80% правильных решений в 24 предъявлениях подряд (p<0, 01). Для достижения этого критерия птицам в разных сериях потребовалось от 24 до 464 предъявлений (табл. 7).

В тестовых сериях соответствие образца и одного из стимулов для выбора не было очевидным, так как они относились к разным категориям. Для успешного решения этой задачи воронам нужно было не только использовать ранее выученное правило выбора по образцу, но и, по-видимому, произвести дополнительную мысленную операцию сопоставления ранее полученной информации.

Результаты показали, что в первых же 24 предъявлениях всех тестовых серий вороны в достоверном большинстве случаев выбирали «правильный» стимул - цифру, эквивалентную множеству на образце, и наоборот (табл. 7). Исключение составляет ворона № 208, у которой на стадии 7 в первых 24 предъявлениях доля правильных решений не отличалась от случайного уровня (62, 5%).

Необходимо отметить, что в тестовых сериях с отдельными комбинациями чисел (серии 1б - 6б) стимулы предъявляли блоками из очень небольшого числа комбинаций (табл. 1, Б). Поэтому существует вероятность обучения правильному выбору в процессе самого теста. В связи с этим мы проанализировали результаты самых первых предъявлений данных комбинаций (по 4 из каждой тестовой серии - всего 24 предъявления). Например, из серии 1б для анализа были взяты результаты 1, 2, 5 и 6 предъявлений (см. табл. 1, Б). Как показано в табл. 8, три из четырех ворон успешно решали задачу с самых первых предъявлений, до того как результаты подкрепления в процессе теста могли повлиять на их выбор.

В целом эти результаты позволяют предположить, что на основе информации, полученной в демонстрационных сериях, вороны сумели установить тождество цифр и множеств.

Исследование способности ворон к оперированию символами («сложение» цифр). В следующих сериях (с 8 по 10) мы выясняли, могут ли птицы оперировать усвоенными символами, т. е. выполнять с цифрами комбинаторную операцию, аналогичную арифметическому сложению.

На стадии 8 птицам демонстрировали соответствие числа элементов в обычных и в разделенных графических множествах числу личинок в обычных и в разделенных кормушках (I и IV, рис. 5).

В тесте (стадия 9) выясняли, смогут ли птицы установить соответствие отдельных цифр и пар цифр (V, рис. 5). В отличие от предшествующей демонстрационной серии, в которой использовали только множества, в тесте предъявляли только цифры. Птицы успешно справились с этой задачей - они показали высокий уровень правильных решений в первых же 24 предъявлениях (табл. 7). Дополнительно были проанализированы результаты предъявления первых 10 не повторяющихся комбинаций образца и соответствующей карточки для выбора (всего 10 предъявлений; табл. 4). (Следует учитывать, что статистический анализ на столь коротком отрезке не всегда отражает то, насколько животное действительно усвоило правило выбора. На выбор могут повлиять посторонние факторы - недостаточный уровень пищевой мотивации и т. д.) Тем не менее, по крайней мере у одной вороны (№ 208) число правильных решений в самых первых, не повторяющихся тестовых предъявлениях достоверно превышало случайный уровень - 8 из 10, p<0, 05, а у другой (№251) приближалось к достоверно неслучайному уровню - 7 правильных выборов из 10 (p=0, 05). У вороны №297 в этих 10 предъявлениях было только 5 правильных решений (p>0, 05).

В целом полученные результаты показали, что по крайней мере некоторые вороны способны оперировать усвоенными знаками, т. е. выполнять с ними комбинаторную операцию, аналогичную арифметическому сложению. Таким образом ранее нейтральные для них знаки приобрели некоторые из функций символов (приобретение, хранение, переработка и передача информации).

Тест на относительную количественную оценку цифр в ситуации свободного выбора (стадия 10). На стадии 10 воронам предлагали задачу на относительную количественную оценку в ситуации свободного выбора (рис. 4, Б). Ранее мы показали, что в ситуации свободного выбора между двумя открытыми кормушками вороны уверенно предпочитают кормушку с большим числом единиц подкрепления [6]. В данной серии мы выясняли, проявится ли предпочтение большего числа единиц подкрепления, если птицам придется сравнивать не реальные множества пищевых объектов, а символы или комбинации символов, обозначающие их число.

Как в первых 24, так и в целом за все 72 предъявления все три птицы уверенно предпочитали скидывать карточку с большей цифрой или большей суммой двух цифр (табл. 7 и 9). Следует отметить, что только у одной птицы доля выборов пары цифр с большей суммой была достоверно ниже доли выборов большей отдельной цифры. При сравнении суммарных данных по всем трем воронам различий не обнаружено (табл. 9).

Контрольная серия (стадия 11). Контрольная серия была проведена для проверки возможности влияния на выбор «посторонних признаков» (неосознанные «подсказки» экспериментатора, ольфакторные или акустические признаки и т. п.). Воронам предлагали задачу, не имевшую логического решения: обе карточки для выбора соответствовали образцу. Таким образом, если бы вороны могли находить кормушку с подкреплением по каким-либо признакам, не имевшим отношения к логической структуре задачи, то они успешно использовали бы этот признак и в такой ситуации.

Оказалось, что доля выборов кормушки с кормом в контрольной серии у всех ворон резко понизилась до случайного уровня (табл. 7). Таким образом, полученные в предыдущих сериях результаты не связаны с распознаванием признаков, не имеющих отношения к логической структуре используемых задач.

Обсуждение результатов

Для исследования способности ворон к символизации мы разработали и применили особый методический подход, отличающийся от аналогичных исследований [34, 35, 36, 59] тем, что мы не прибегали к специальной выработке ассоциативных связей «цифра-множество», но создавали условия для того, чтобы птицы сами могли выявить эту связь на основе информации, полученной в демонстрационных сериях. Для установления тождества между соответствующими цифрами и графическими множествами воронам требовались особые механизмы, отличные от обучения - для этого им было необходимо извлечь новую информацию из ранее полученной.

Мы предполагаем, что может существовать два возможных механизма принятия подобного решения. Первый, который кажется нам более вероятным, - мысленное сопоставление ранее полученной информации о количестве подкрепления, соответствующем каждому графическому множеству и каждой цифре от 1 до 4. На основе информации об одинаковом числе личинок под соответствующими цифрами и графическими множествами (I и II, рис. 5), вороны могли сделать вывод о соответствии цифр и множеств (III, рис. 5).

Подобную операцию логического вывода называют ассоциативной транзитивностью (associative transitivity) [19]: если графическому множеству (а) соответствует определенное число личинок (b) и некому знаку (c) соответствует то же число личинок (b), то множество а) соответствует этому знаку (c), т. е. если а=b и b=с, следовательно a=c. Таким образом, на основе двух посылок, полученных ассоциативным (условнорефлекторным) путем, животное может сделать вывод о наличии третьей связи. Показано, что голуби [32], в отличие от шимпанзе [60], с такой задачей не справляются. Наши результаты позволяют предположить, что вороны способны к этому типу транзитивного заключения, что подтверждает ранее полученные данные [3].

Другим возможным, хотя и маловероятным способом решения тестов могло быть сопоставление полученной в демонстрационных сериях информации о несоответствии образца и неподкрепляемого стимула. Например, из демонстрационной серии 1а (табл. 1, А) птица могла извлечь информацию о том, что один элемент не соответствует цифре 2; множество из двух элементов не соответствует цифре 1; цифра 1 не соответствует множеству из двух элементов и цифра 2 не соответствует одному элементу. Этой информации могло быть вполне достаточно для того, чтобы в тесте выбрать из двух стимулов правильный. В таком случае, информация о количестве единиц подкрепления избыточна и не является необходимой для решения задачи. Вопрос в том, усваивает ли птица в этом случае дополнительную информацию о том, что множество из двух элементов соответствует цифре 2? По-видимому, да, поскольку в противном случае птицы не смогли бы успешно выполнить последующие тесты на «сложение», которые требуют наличия уже установленного соответствия между числом элементов в множестве и арабской цифрой.

С нашей точки зрения, в пользу первого механизма говорит то, что как люди, так и животные склонны усваивать информацию скорее о подкрепляемых, нежели о неподкрепляемых стимулах [52]. Тем не менее, для уточнения механизма принятия решения необходимо провести дополнительные серии экспериментов. Возможны, по крайней мере, три варианта их организации. 1) Комбинации, используемые в демонстрационных сериях, составлять только из стимулов, принадлежащих к одной категории. В этом случае информация о количестве подкрепления будет единственным звеном, связывающим цифры и графические множества. 2) В демонстрационных сериях в качестве неподкрепляемого стимула использовать какие-либо «посторонние», не используемые в тестах знаки. В этом случае, второй механизм принятия решения будет невозможен. Например, информация о том, что один элемент не соответствует знаку «&», а два элемента не соответствуют знаку «$» никак не поможет установить соответствие между множествами и цифрами 1 и 2. 3) Проводить сходные демонстрационные серии, но использовать при этом не дифференцированное, а стандартное количество подкрепления. Если дифференцированное количество подкрепления действительно необходимо для установления соответствия между цифрой и множеством, то в такой ситуации вороны не смогут справиться с тестом. Если же птицы успешно справятся с задачей, значит, они могут использовать второй вариант решения, не связанный с ассоциативным транзитивным заключением.

Кроме того, в дополнительных сериях экспериментов необходимо выяснить, могут ли вороны, установившие соответствие между символами и определенным базовым набором графических множеств, успешно применить эту информацию к совершенно новым графическим множествам.

Результаты 9 стадии (тест на «сложение» цифр) показали, что вороны могут оперировать усвоенными цифрами, т. е. выполнять с ними комбинаторную операцию, аналогичную арифметическому сложению. К началу этой серии птицы обладали информацией о том, что каждому конкретному графическому множеству и каждой цифре соответствует определенное число личинок (I и II, рис. 5), и что определенные цифры и графические множества соответствуют друг другу (III, рис. 5). В ходе демонстрационной серии птицы получали дополнительную информацию о том, что под карточкой с «разделенным» графическим множеством находится соответствующим образом разделенное количество личинок (IV, рис. 5). Для правильного выполнения теста они должны были сделать мысленное заключение об эквивалентности друг другу отдельных цифр и соответствующих комбинаций двух цифр (V, рис. 5). Аналогичные способности ранее были выявлены в основном у приматов [15, 16, 17, 37]. Полученные нами данные опровергают мнение о том, что «способностью к … выполнению операций с числами, вероятно, обладают только люди, и, возможно, другие приматы» [21, стр. 123].

Необходимо, однако, отметить, что из-за ограниченности использованного диапазона чисел существуют только 10 возможных сочетаний образца и соответствующей карточки для выбора (табл. 4). А для того, чтобы на результатах теста не сказывалась возможность обучения, необходимо анализировать именно первые, неповторяющиеся комбинации. Таким образом, в последующих экспериментах необходимо использовать больший диапазон чисел (например, 1 - 6 или 1 - 8).

Результаты теста на относительную количественную оценку в ситуации свободного выбора между отдельными цифрами или парами цифр свидетельствуют, что у ворон на предыдущих стадиях на основе разного числа единиц подкрепления сформировалось представление об упорядоченном ряде множеств, и соответственно, о ряде символов-цифр. Подобные результаты ранее были получены на макаках и шимпанзе, которые успешно сравнивали символы по их относительной «пищевой ценности» [42, 43, 44, 45, 48, 57]. Более того, вороны успешно сравнивали комбинации двух цифр. Использованная методика (предъявление цифр для сравнения) полностью исключает возможность использования других количественных, сопряженных с числом признаков, - выбирать большую цифру вороны могли только по признаку числа, ранее ассоциированному с этими стимулами. Кроме того, предпочтение пар цифр составляющих большую сумму, не может быть объяснено процессами перцептивного слияния, как в случае сравнения пар множеств [46, 47]. Необходимо, однако, отметить, что из-за ограниченности использованного диапазона чисел (от 1 до 4), комбинации цифр с большей суммой всегда содержали и большую цифру.

В целом полученные предварительные данные демонстрируют способность ворон к некоторым элементам символизации. На основе ранее полученной информации, некоторые птицы смогли установить тождество множеств и цифр и далее отвлеченно (в отсутствие обозначаемых ими множеств) оперировать ими - выполнять операцию, аналогичную арифметическому сложению цифр. Таким образом, вороны возможно способны сохранять информацию о числовых параметрах стимулов не только в форме образных представлений (imaginal representations), но и в некой отвлеченной и обобщенной форме (abstracted representations) [12, 13, 40, 41], и связывать это отвлеченное представление с ранее нейтральными для них знаками - арабскими цифрами.

Выводы

Вороны оказались способны экстренным путем, за счет мысленного сопоставления ранее полученной информации вывести новую закономерность - установить тождество графических множеств и исходно индифферентных для них знаков (арабских цифр от 1 до 4).

Вороны без специального обучения способны выполняли с цифрами операцию, аналогичную арифметическому сложению, что подтверждает предположение об их способности к овладению элементами символизации.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 98-04-48440), Швейцарского национального научного фонда (грант IP 7 № 051224), а также благотворительной помощи АООТ-Московская Фармацевтическая Фабрика.

Авторы приносят благодарность фирме “Зоолекс” и лично Е. И. Сарычеву за помощь в отлове ворон.

Список литературы

Зорина З. А. Элементарное мышление птиц и млекопитающих: экспериментальные исследования // «Язык в океане языков». Новосибирск: Сибирский хронограф. 1993. С. 160-172.

Зорина З. А., Калинина Т. С., Майорова М. Е., Микитич Ю. Б., Хуртина А. В. Относительные количественные оценки у ворон и голубей при экстренном сопоставлении стимулов, ранее связанных с разными количествами подкрепления // Журн. высш. нервн. деят. 1991. Т. 41. № 2. С. 306-313.

Зорина З. А., Калинина Т. С., Маркина Н. В. Транзитивное заключение у птиц: решение теста Гиллана врановыми и голубями // Журн. высш. нервн. деят. 1995. Т. 45. № 4. С. 716-722.

Зорина З. А., Смирнова А. А. Количественная оценка серой вороной множеств, состоящих из 15-25 элементов // Журн. высш нервн. деят. 1996. Т. 46. № 2. С. 298-301.

Зорина З. А., Смирнова А. А. Количественные оценки у серых ворон: обобщение по относительному признаку «большее множество» // Журн. высш. нервн. деят. 1995. Т. 45. № 3. С. 490-499.

Зорина З. А., Смирнова А. А. Относительные количественные оценки у голубей и ворон: спонтанный выбор большего пищевого множества // Журн. высш. нервн. деят. 1994. Т. 44. № 3. С. 618-621.

Зорина З. А. Рассудочная деятельность животных как биологическая предпосылка мышления человека // Мир психологии. 1999. №. 1. № 17. С. 186-197.

Крушинский Л. В. Биологические основы рассудочной деятельности // М. : изд-во Московского Университета, 1986. 270 с.

Обухов Д. К. Современные представления о структурно-функциональной организации конечного мозга птиц // Морфогенез и реактивная перестройка нервной системы. Труды С. -Петерб. Общ. Естествоисп. Ред. О. С. Сотников. С. -Петерб. : Изд-во С. -Петерб. Гос. Университета. 1996. Т. 76. Вып. 5. С. 113-133.

Смирнова А. А., Зорина З. А., Лазарева О. Ф. Обучение серых ворон (Corvus cornix L.) отвлеченному правилу выбора по соответствию/несоответствию с образцом // Журн. высш нерв. деят. 1998. Т. 48. № 5. С. 855-867.

Философский энциклопедический словарь (2 издание) // Москва: Советская энциклопедия. 1989.

Фирсов Л. А. По следам Маугли? // Язык в океане языков. Новосибирск: Сибирский хронограф. 1993. С. 44-59.

Фирсов Л. А., Знаменская А. Н., Мордвинов Е. Ф. О функции обобщения у обезьян (физиологический аспект) // Доклады АН СССР. 1974. Т. 216. № 4. С. 949-951.

Boysen S. T. Counting in Chimpanzees: nonhuman Principles and Emergent Properties of Number // In: The Development of numerical competence: animal and human models / Eds. S. T. Boysen, E. J. Capaldi. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, 1993. P. 39-60.

Boysen S. T., Bernston G. G., Hannan M. B., Cacioppo J. T. Quantity-based interference and symbolic representations in chimpanzees (Pan troglodytes) // J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 1996. V. 22. № 1. P. 76-86.

Boysen S. T., Berntson G. G. Numerical competence in a chimpanzee (Pan troglodytes) // J. Comp. Psychol. 1989. V. 103. № 1. P. 23-31.

Boysen S. T., Berntson G. G. Responses to quantity: perceptual versus cognitive mechanisms in chimpanzees (Pan troglodytes) // J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 1995. V. 21. № 1. P. 82-86.

Boysen S. T., Berntson G. G., Shreyer T. A., Hannan M. B. Indicating acts during counting by a chimpanzee (Pan troglodytes) // J. Comp. Psychol. 1995. V. 109. № 1. P. 47-51.

D'Amato M. R., Colombo M. Cognitive processes in cebus monkeys // In: Animal cognition // Eds. H. L. Roitblat, T. G. Bever, & H. S. Terrace. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates. 1984. P. 149-168.

Davis H., Perusse R. Numerical competence in animal: Definitional issue, current evidence, and a new research agenda // Behav. & Brain Sci. 1988. V. 11. P. 561-615.

Davis H. Numerical Competence in Animals: Life Beyond Clever Hans // In: The Development of numerical competence: animal and human models / Eds. S. T. Boysen, E. J. Capaldi. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates. 1993. P. 109-126.

Ferster C. B., Hammer C. E. Synthesizing the components of arithmetic behavior // In: Operant behavior: Areas of research and application. / Ed. W. K. Honig. New York: Appleton-Century-Crofts, 1966. P. 634-675.

Ferster C. B. Intermittent reinforcement of a complex response in the chimpanzee // J. Exp. Analysis. 1958. V. 1. P. 163-165.

Ferster C. B. Arithmetic behavior in chimpanzees // Scientific American. 1964. V. 210. P. 98-106.

Gallistel C. R. The organization of learning // Cambridge, MA. : MIT Press, 1990.

Gardner B. T., Gardner R. A. Signs of intelligence in cross-fosterd chimpanzees // Phil. Trans. R. Soc. (London) 1985. V. B308. P. 159-176.

Gelman R., Gallistel C. R. The child's understanding of number // Cambridge, MA: Harward University Press, 1978.

Gisiner R., Schusterman R. J. Sequence, syntax and semantics: Responses of a language-trained sea lion (Zalophus californianus) to novel sign combinations. 1992. J. Comp. Psychol. V. 106. P. 78-91.

Herman L. M. Cognition and language competencies of bottlenose dolphins // In: Dolphin cognition and behavior: A comparative approach / Eds. R. J. Schusterman, J. A. Thomas, & F. G. Wood. 1986.

Kamil A. C. A synthetic approach to the study of animal intelligence // Comparative Perspectives of Modern Psychology: Nebraska Symposium on Motivation. 1987. V. 35. P. 257-308.

Koehler O. Thinking without words. Proceedings of the 14th International Congress of Zoology. Copenhagen. 1956. 79 p.

Lipkens R., Kop P. F. M., Matthijs W. A test of symmetry and transitivity in the conditional discrimination performances of pigeons // J. Exp. Analysis of Behav. 1988. V. 49. P. 395-409.

Mackintosh N. J. Approaches to the study of animal intelligence // Brit. J. Psychol. 1988. V. 79. P. 509-525.

Matsuzawa T., Asano T., Kubota K., Murofushi K. Asquisition and generalization of numerical labeling by a chimpanzee // In: Current perspectives in primate social dynamics / Eds. D. M. Taub, F. A. King. New York: Van Nostrand, 1986. P. 416-430.

Matsuzawa T. Use of number by a chimpanzee // Nature. 1985. V. 315. P. 57-59.

Murofushi K. Numerical matching behavior by chimpanzee (Pan troglodites) : Subitizing and analogue magnitude estimation // Japan. Psychol. Recearch. 1997. V. 39. № 3. P. 140-153.

Olthof A., Iden C. M., Roberts W. A. Judgments of ordinality and summation of number symbols by squirrel monkeys (Saimiri sciureus) // J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 1997. V. 23. № 3. P. 325-339.

Pepperberg I. M. Evidence for conceptual quantitative abilities in the African Grey Parrot: Labelling of cardinal sets // Ethology. 1987. V. 75. P. 37-61.

Pepperberg I. M. Numerical competence in an African grey parrot (Psittacus erithacus) // J. Comp. Psychol. 1994. V. 108. P. 36-44.

Premack D. Animal cognition // Annual Review of Psychology. 1983. V. 34. P. 351.

Premack D. Possible general effects of language training on the chimpanzee // Hum. Dev. 1984. V. 27. P. 268-281.

Rumbaugh D. M., Washburn D. A. Counting by Chimpanzees and Ordinality Judgments by Macaques in Video-Formatted Tasks // In: The Development of numerical competence: animal and human models / Eds. S. T. Boysen, E. J. Capaldi. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, 1993. P. 87-106.

Rumbaugh D. M., Hopkins W. D., Washburn D. A., Savage-Rumbaugh E. S. Lana chimpanzee learns to count by «Numath»: a summary of videotaped experimental report // Psychol. Rec. 1989a. V. 39. P. 459-470.

Rumbaugh D. M., Hopkins W. D., Washburn D. A. Judgments of relative numerosity by macaques (Macaca mulatta) in a video-task paradigm. Paper presented at the 19th Annual Psychonomic Society Meeting // Atlanta: 1989b

Rumbaugh D. M., Washburn D, A. Counting by Chimpanzees and Ordinality Judgments by Macaques in Video-Formatted Tasks // In: The Development of numerical competence: animal and human models / Eds. S. T. Boysen, E. J. Capaldi. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, 1993. P. 87-106.

Rumbaugh D. M., Savage-Rumbaugh S., Hegel M. T. Summation in the chimpanzee (Pan troglodytes) // J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 1987. V. 13. № 2. P. 107-115.

Rumbaugh D. M., Savage-Rumbaugh E. S., Pate J. L. Addendum to «Summation in the chimpanzee (Pan troglodytes) « // J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 1988. V. 14. № 1. P. 118-120.

Rumbaugh D. M. Comparative psychology and the great apes: Their competence in learning language, and numbers // Psychol. Rec. 1990. V. 40. P. 15-39.

Savage-Rumbaugh, E. S. Ape language // New York: Columbia University Press, 1986.

Savage-Rumbaugh E. S. Asquisition of functional symbol usage in apes and children // In: Animal Cognition / Eds. H. L. Roitblatt, T. C. Bever, H. S. Terrace. Hillsdale, NY: Erlbaum, 1984. P. 291-311.

Savage-Rumbaugh E. S., Murphy J., Sevcik R. A., Brakke K. E., Williams S. L., Rumbaugh D. M. Language comprehension in ape and child // Monogr. Soc. Res. Child Dev. 1993. V. 58. № 3-4. P. 1-222.

Siemann, M. Transitive Inferenz bei nonverbaler Prдsentationsform - ein Ьberblick // Zeitschrift fьr Tierpsychologie. 1996. H. 204. S. 233-259.

Smirnova A. A., Lazareva O. F., Zorina Z. A. Use of number by crows: invesigation by matching and oddity learning. J. Exp. Analys. of Behav. 2000. V. 73. P. 177-193.

Stevens S. S. Mathematics, measurement, and psychophysics // In: Handbook of experimental psychology / Ed. S. S. Stevens. Wiley: 1951.

Stingelin, W. Comparative study of cytoarchitectonique of bird's telencephalon // Basel, Helbing: Lichtenhahn Publ. (in German), 1958.

Thomas R. K., Lorden R. B. Numerical Competence in Animals: A Conservative View // In: The Development of numerical competence: animal and human models / Eds. S. T. Boysen, E. J. Capaldi. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, 1993. P. 127-148.

Washburn D. A., Rumbaugh D. M. Ordinal judgments of numerical symbols by macaques (Macaca mulatta) // Psychol. Sci. 1991. V. 2. P. 190-193.

Wilson B., Mackintosh N. J., Boakes R. A. Transfer of relational rules in matching and oddity learning by pigeons and corvids // Quarterly J. Exp. Psychol. 1985. V. 37B. P. 313.

Xia L., Emmerton J., Siemann M., Delius J. Pigeons learn to link elements numerosities with numerical symbols // J. Comp. Psychol. 2000. … (in print).

Yamamoto J., Asano T. Stimulus equivalence in a chimpanzee (Pan troglodytes) // Psychol. Rec. 1995. V. 45. P. 3-21.

Zorina Z. A. Reasoning in birds // Physiology and General Biology Reviews. 1997. V. 11. P. 47

Размещено на Allbest.ru