Особенности выполнения приматами задач различной степени сложности в ряду макака–шимпанзе–ребенок

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Особенности выполнения приматами задач различной степени сложности в ряду макака - шимпанзе - ребенок

Голубева Инна Юрьевна

Санкт-Петербург 2014

Диссертация выполнена в лаборатории физиологии высшей нервной деятельности ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Научный руководитель:доктор биологических наук

Кузнецова Тамара Георгиевна

Официальные оппоненты:Зорина Зоя Александровна, доктор биологических наук, профессор кафедры ВНД биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, руководитель лаборатории физиологии и генетики поведения

Соллертинская Татьяна Николаевна, доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории сравнительной физиологии мозжечка Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Ведущая организация:Самарский государственный университет

Защита диссертации состоится «__» ___________ 2014 г. в ____

на заседании Диссертационного совета Д 002.020.01 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Институте физиологии им. И.П. Павлова РАН по адресу: 199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института физиологии им. И.П. Павлова РАН (Санкт-Петербург, наб. Макарова д.6).

Автореферат разослан «__»_________2014 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

доктор биологических наукН.Э. Ордян

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

В современных представлениях о мышлении приматов четко прослеживается мысль об эволюционном характере многих аспектов когнитивной деятельности от обезьян к человеку. Уже низшие обезьяны способны к улавливанию принципа решения задач, формированию элементарных понятий и логических заключений, счету и усвоению новых знаков, что позволяет проследить биологические корни вербально-логического мышления человека (Ладыгина-Котс, 1935; Тих, 1970; Никитин 1989; Бутовская, Файнберг, 1993; Новоселова, 2001; Филиппова, 2004; Кузнецова, 2006; Premack, Premack, 1972; Savage-Rumbaugh et al., 2001; Matsuzawa, 2013).

Шимпанзе - единственный биологический вид, уникально похожий на человека, особенно по протеканию нервных процессов (Павлов, 1951; Фирсов, 1972-2006; Сыренский, 1970-1990; Кузнецова, 1988-2011), поэтому использование его в качестве биологической модели дает возможность понять эволюционные аспекты поведения человека и изучать механизмы становления когнитивной деятельности ребенка на ранних этапах онтогенеза.

У ребенка в раннем онтогенезе происходит постепенное накопление возможностей и достижений, предшествующих скачку в развитии и «речевому взрыву», что ведет к качественному отличию детской психики от психики антропоидов (Ладыгина-Котс, 1935; Тих, 1970; Выготский, Лурия, 1993; Пиаже, 1999; Сергиенко, 2008). Изучение процесса обучения и феномена его переноса на новые задачи у приматов, включая ребенка 2-3 лет, с использованием единых методических подходов, позволяет прослеживать этапы когнитивного развития в фило- онтогенезе и раскрывать механизмы формирования организмами новых познавательных структур как на довербальном уровне, так и при переходе к вербальному.

Выбор по образцу (Ладыгина-Котс, 1927), с нашей точки зрения, подходит для сравнительного исследования когнитивных способностей разных видов приматов, так как, с одной стороны, это элементарная когнитивная задача, доступная многим млекопитающим, а с другой - сложнейший аналитико-синтетический процесс, включающий мысленное представление об образце. Варьируя сложность заданий посредством увеличения степени абстракции предъявляемых стимулов, метод позволяет «удаляться от чувственных корней» (Сеченов, 1935), не допуская при этом срывов ВНД и невротизации субъектов исследования.

В настоящее время психологи и физиологи приходят к мнению, что возрастные нормы интеллектуального созревания ребенка, разработанные в начале прошлого века, не соответствуют развитию современных детей. В то же время повышенная учебная нагрузка ведет к перенапряжению различных систем и функций организма, в том числе и сердечно-сосудистой системы, что требует психофизиологической коррекции и пересмотра существующих обучающих программ (Кузнецова, Овчинникова, 2011). Памятуя слова
И.П. Павлова о том, что поведение является внешним приспособительным коррелятом высшей нервной деятельности, а «…наша система в высшей степени саморегулируемая, сама себя поддерживающая и даже совершенствующая», анализ компенсаторных поведенческих и вегетативных реакций саморегуляции во время выполнения задач позволяет проследить стратегии адаптации организмов к ситуации увеличения когнитивной нагрузки.

Несмотря на достаточное количество исследований поведения и мышления приматов, сравнительного изучения когнитивных способностей высших и низших обезьян с ребенком в одном эксперименте не проводилось. Остаются неясными вопросы, касающиеся сравнительного анализа скорости обучения и формирования обобщенного принципа решения однотипных задач и сравнительного анализа адаптивного поведения, сопровождающего их реализацию у макак, шимпанзе и детей.

Цель работы - выяснение возможностей приматов к выполнению заданий выбора по образцу различной степени сложности в ряду макака - шимпанзе - ребенок 2-3 лет.

Задачи исследования:

Выявить способности трех представителей отряда приматов к выполнению выбора по образцу, сравнить скорость обучения и формирования обобщенного принципа выбора в ряду макака - шимпанзе - ребенок 2-3 лет.

Провести сравнительный анализ динамики компенсаторных поведенческих реакций трех видов приматов в процессе реализации выбора по образцу. выбор шимпанзе компенсаторный поведенческий

Сравнить успешность реализации выбора реальных объектов по различным образцам и изображений различной степени абстракции в ряду макака - шимпанзе - ребенок 2-3лет.

Научная новизна исследования

Впервые проведено сравнительное исследование когнитивных возможностей трех видов приматов - макак, шимпанзе и детей 2-3 лет с использованием метода выбора по образцу.

Получены новые сравнительные данные о количественных и качественных характеристиках процесса обучения выбору реальных объектов по образцам различной степени сложности и изображений разной степени абстракции у макак, шимпанзе и детей 2-3 лет.

Показано, что шимпанзе, в отличие от макак, успешно осуществляют выбор по образцу абстрактных изображений.

Установлено, что у детей успешность выбора по образцу изображений снижается с увеличением их абстракции, при этом для успешного решения задачи ребёнку на стадии перехода ко второй сигнальной системе необходимо словесное обозначение изображенного объекта.

В эволюционном ряду макака-шимпанзе-ребенок наблюдается расширение спектра поведенческих реакций саморегуляции, компенсирующих эмоциональное напряжение при реализации выбора по образцу.

Теоретическое и практическое значение

Выявлены этапы становления когнитивных возможностей приматов в фило- онтогенезе, что представляет интерес для исследователей ВНД человека и животных.

Работа расширяет представления о механизмах, лежащих в основе функционирования довербального и вербального мышления приматов.

Полученные данные позволили выявить факторы, способствующие адаптации к интеллектуальной нагрузке у каждого из трех представителей отряда приматов, что следует учитывать при планировании подобных исследований.

Выявленные психофизиологические различия формирования обобщенного принципа выбора у детей 2-2,5 и 2,5-3 лет учитываются при разработке образовательных программ в детских дошкольных учреждениях.

Результаты данной работы могут быть использованы при чтении курсов лекций по ВНД, сравнительной физиологии и психологии в университетах, медицинских и педагогических ВУЗах.

Положения, выносимые на защиту

Приматы в ряду макака-шимпанзе-ребенок 2-3 лет способны овладеть зрительно-кинестетическими навыками выбора по образцу, при этом время освоения принципа выбора сокращается, механизмы обучения становятся более разнообразными, а спектр поведенческих реакций, обеспечивающих наиболее оптимальную адаптацию индивидуумов к интеллектуальным нагрузкам, расширяется от макаки к ребенку.

Успешность выполнения заданий выбора по образцу реальных объектов повышалась в ряду макака - шимпанзе - ребенок, а абстрактных изображений - в ряду макака - ребенок - шимпанзе.

Выявлен онтогенетический аспект выполнения детьми заданий выбора по образцу изображений: изображения геометрических фигур все дети выбирали одинаково успешно, но увеличение абстракции изображенных объектов сопровождалось достоверным различием успешности выбора между детьми 2-2,5 и 2,5-3 лет.

Личный вклад автора. Основная часть представленных в диссертации результатов получена и обработана автором самостоятельно. Эксперименты с обезьянами проводились совместно с соавторами научных работ, опубликованных соискателем.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на: III съезде физиологов СНГ, Ялта, 2011; II Всероссийской научной конференции молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия», СПб, 2012; Международной конференции «Биология - наука XXI века», Москва, 2012; VIII Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем», посвященной 220-летию со дня рождения академика К.М. Бэра, СПб, 2012; XVI научной школе-конференции молодых ученых по физиологии ВНД и нейрофизиологии, Москва, 2012; V Всероссийской конференции по поведению животных, Москва, 2012; на межлабораторном заседании лаборатории физиологии ВНД и физиологии зрения, 2012; IV Международной научно-практической конференции «Новое слово в науке и практике: гипотезы и апробация результатов исследований», Новосибирск, 2013; Applied Sciences in Europe: tendencies of contemporary development, proceedings of the 1st International scientific conference. ORT Publishing, Stuttgart, 2013; 5th Congress of the European Federation for Primatology Belgium Antwerpen, 2013; на научной конференции «Ананьевские чтения - 2013», Психология в здравоохранении, СПб, 2013; XXII съезде Физиологического общества имени И.П. Павлова, Волгоград, 2013; в «Информационно-методическом центре» повышения квалификации специалистов для воспитателей групп раннего возраста ГДОУ Красногвардейского р-на СПб, 2013.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 26 публикациях: 12 статьях (3 в рекомендуемых ВАК РФ изданиях) и 14 тезисах.

Структура и объем диссертации. Введение, Обзор литературы, Методы исследования, Результаты исследования, Обсуждение результатов, Выводы, Список литературы. Работа изложена на 178 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка, 27 графиков и 1 таблицу. Указатель литературы включает 255 источников, из них 187 русских и 68 иностранных.

Материалы и методы исследования

Работа выполнена в лаборатории физиологии ВНД Института физиологии им. И.П. Павлова РАН и на базе ГДОУ №81 Красногвардейского района Санкт-Петербурга. В исследовании принимали участие семь взрослых макак, четыре взрослых шимпанзе и 64 ребенка в возрасте 2-3 лет (с письменного согласия родителей).

Экспериментальной моделью служил метод альтернативного выбора по образцу, когда испытуемому предлагается образец и два стимула для выбора.

Условия проведения исследования были идентичны для всех трех представителей отряда приматов.

Предлагались 8 задач. Первые пять задач представляли собой выбор реальных объектов (трехмерных деревянных цветных геометрических фигур размером 10х10 см) по различным образцам, от полностью идентичной фигуры в первой задаче, к все более абстрактным в последующих (рис.1, 1-5). Последующие задачи заключались в выборе по образцу изображений различной степени сложности (рис. 1, 6-8): изображений тех же цветных геометрических фигур; изображений “конкретных” объектов - силуэта животного или человека, и похожего на него по очертаниям, но бессодержательного знака, а образцом служило изображение “конкретного” объекта; абстрактных изображений - иероглифов или их фрагментов.

1. 2. 3. 4.5.6. 7. 8.

Рис. 1. Восемь задач альтернативного выбора по образцу. 1-5 - задачи выбора геометрических фигур по образцам: 1 - реальной цветной фигуре; 2 - цветному изображению фигуры; 3- реальной бесцветной фигуре; 4 - бесцветному изображению фигуры; 5- образцу-цвету; 6-8 - задачи выбора изображений различных объектов: 6 -цветных геометрических фигур; 7 - силуэтов «конкретных» объектов, 8 - абстрактных изображений.

Образец и объекты для выбора демонстрировались одновременно. Алфавит изображений состоял из 15 вариантов для каждой задачи (15 предъявлений). Задачи предъявляли последовательно, в каждый экспериментальный день только одна задача, но объекты не повторялись. Анализировались скорость обучения, количество решенных задач, необходимых для формирования обобщенного принципа выбора и возможность его переноса на новые объекты - изображения. Успешность выполнения каждой задачи определялась как процент правильных ответов от общего числа предъявлений. Критерием обученности считалось достижение 75% уровня правильных решений за 30 предъявлений, после чего переходили к следующей задаче. В каждой группе определялось количество испытуемых (в %), решивших задачу сразу, обучившихся и не справившихся с ее решением.

При работе с обезьянами фигуры и карточки с изображениями располагались на экспериментальной доске со специальными углублениями, где помещалось натуральное подкрепление, прикрываемое объектами для выбора. Испытуемым давали команду (инструкцию) - «где такая?». Правильный выбор подкрепляли вербально («Правильно!», «Молодец!»).

Анализировались поведенческие реакции испытуемых, сопровождавших выполнение заданий: уход с рабочего места; переключение на другую деятельность; двигательная разрядка; реакции на себя; пассивное избегание; контакт с экспериментатором; эгоцентрическая речь у детей и вокализация у обезьян. Рассматривали динамику реакций саморегуляции при выполнении заданий и их обобщенный спектр для макак, шимпанзе и детей.

Дополнительно у 20 детей была проведена запись кардиограммы с последующим сравнительным анализом поведения и индекса напряжения (ИН). Регистрация СР производилась в отведениях V1, V2 с помощью блока усиления «Мицар-ЭЭГ» (разработан Институтом экспериментальной медицины, СПб). Статистическая обработка кардиограммы проведена в программе WinHRV.

Статистическая обработка всех материалов исследования осуществлялась с использованием пакета прикладных программ «StatSoft Statistika 6.0» и электронных таблиц «Microsoft®Excel-2005». Для анализа применялись непараметрические методы Т-критерий Вилкоксона и Макнемана, статистически значимыми принимались различия на уровне Р < 0,05.

Результаты работы и их обсуждение

В работе выявлены видовые, фило- онтогенетические особенности адаптации, обучения, поведенческих реакций саморегуляции процессов ВНД и успешности выполнения заданий у приматов.

Решение макаками задач выбора по образцу

Для макак наиболее типичным было поисковое поведение, которое поддерживало мотивацию к выполнению заданий и способствовало концентрации внимания на предъявляемых объектах. В межстимульные периоды макаки стремились отследить местоположение подкрепления по движению руки экспериментатора, а при затруднении в сопоставлении объектов приближали взгляд к изображениям и пытались заглянуть под них.

Основным способом демонстрации выбранного объекта у макак было сдвигание или схватывание объекта для извлечения подкрепления.

На стадии обучения у макак доминировали уходы, а после формирования принципа выбора спектр наблюдаемых поведенческих реакций разнообразился за счет двигательной разрядки и пассивного избегания (рис.2, стр.17).

Все макаки нуждались в обучении при решении первых двух задач. При выполнении третьей задачи 14% животных уже уловили общий принцип выбора и достигли критерия обученности сразу. С четвертой и пятой задачами большинство животных справлялись без обучения, а шестую все выполняли сразу. С последними двумя задачами все макаки не справились (рис.3, стр.17).

Макаки успешно решили задачи с выбором реальных объектов и их изображений, а также смогли перенести обобщенный принцип выбора на новые объекты - «конкретные» изображения в первый день предъявления задачи, что можно объяснить их готовностью к восприятию и обработке сенсорной информации благодаря четко выработанному внутреннему плану действий, выраженной поисковой активностью и высокой мотивацией. Но в последующие дни у всех макак успешность снизилась до случайного выбора и достигнуть критерия обученности не удалось ни одной обезьяне, что можно объяснить трудностью, возникающей при восприятии, удержании в рабочей памяти и сопоставлении сложных изображений, приводящей к снижению мотивации, активации системы отрицательных эмоций и падению успешности. С выбором абстрактных изображений макаки не справились (рис. 4, стр. 18).

Согласно представлениям К.Н. Дудкина (2007), у обезьян при обучении формируются простейшие когнитивные структуры, где отображены разделительные признаки, выделяемые в результате сенсорной обработки воздействий внешнего мира. Снижение результатов успешности у макак можно объяснить ухудшением различения зрительных стимулов, вызванного переходом к новой стратегии формирования разделительного признака, а также снижением биологической значимости объектов с увеличением их сложности.

Решение шимпанзе задач выбора по образцу

Для шимпанзе большую роль при обучении выполнению заданий выбора по образцу играло стремление к взаимодействию с экспериментатором и подражание ему. Способы демонстрации выбранного объекта у них были более разноообразными по сравнению с макаками: кроме сдвигания объекта, они использовали указательный жест, показывая этим свой выбор экспериментатору. При возникновении затруднений шимпанзе использовали внешние операции - касание пальцем образца, взятие объектов в руки.

У шимпанзе, как и у макак, на стадии обучения доминировали уходы, а после формирования обобщенного принципа выбора спектр реакций расширился за счет двигательной разрядки, пассивного избегания, переключения и реакции на себя (рис.2, стр.17).

Все шимпанзе обучались первым двум задачам, а следующие четыре выполнили сразу. При выборе изображений силуэтов «конкретных» объектов большинству животных потребовалось обучение, а с выбором абстрактных изображений большинство справились сразу (рис.3, стр.17).

Шимпанзе обучались в среднем в два раза быстрее, чем макаки, а показатели успешности при выборе реальных объектов и их изображений и у шимпанзе, и у макак были на уровне 80% правильных ответов (рис.4, стр.18).

При переходе к выбору изображений силуэтов «конкретных» объектов в первый день предъявления этой задачи у шимпанзе произошло снижение успешности, что можно объяснить возникновением ориентировочной реакции на предъявление новых стимулов, однако при повторном предъявлении задачи у них наблюдалось увеличение этого показателя. Выбор изображений абстрактных объектов шимпанзе, в отличие от макак, осуществляли на уровне 80-85%. Вероятно, после угашения ориентировочной реакции контекст изображений становился неважен, и они осуществляли выбор благодаря высокоразвитой эйдетической памяти - способности сохранять точное, детальное изображение сложной сцены или узора.

Решение детьми 2-3 лет задач выбора по образцу

У детей ведущим моментом при выполнении заданий являлось выработанное социальное поведение: атмосфера сотрудничества со взрослым во время исследования, наблюдение за действиями экспериментатора и подражание ему, выраженное стремление понять смысл задачи. В процессе решения задач одни дети пользовались приемом наложения (совмещения) реальной фигуры на образец, используя наглядно-действенное мышление, тогда как другие мысленно фиксировались на задаче, производя операцию совмещения «в уме», применяя наглядно-образное мышление.

Дети не только сами использовали указательный жест для демонстрации выбора, но и в отличие от шимпанзе, понимали смысл указательного жеста экспериментатора в контексте подсказки, исправляя допущенную ошибку. Шимпанзе в этих случаях продолжали действовать по своему плану. Это согласуется с литературными данными о том, что ребенок уже после одного года использует указательный жест не только в контексте требования, но и как информативное сообщение для взрослого, а шимпанзе, подражая человеку, пользуется указательным жестом исключительно в контексте требования, так как этот жест у них находится на переходной ступени между хватательным и указательным движением (Кошелев, 2008; Carpenter at al., 1998). Интересно, что Н.Н. Тих (1970) доказала возможность образования указательного жеста у низших обезьян - макак-резусов как условного двигательного сигнала для получения подкрепления. Таким образом, появляется представление об эволюционных истоках указательного жеста у приматов.

У детей выявились различия в проявлении поведенческих реакций при выполнении легких задач, которые они выполняли сразу, и задач, вызывающих затруднения. Оказалось, что при выполнении легких и трудных заданий наблюдались сходные поведенческие реакции, но при затруднениях достоверно увеличивалось количество речевых реакций, пассивного избегания, двигательной разрядки и реакций на себя (рис.2, стр.17).

Сопоставление поведенческих и вегетативных реакций саморегуляции при выполнении детьми легких и трудных задач позволило выявить группы детей с разными стратегиями адаптации к когнитивной нагрузке. У 70% испытуемых возникновение затруднений сопровождалось достоверным увеличением количества поведенческих реакций саморегуляции, но ИН сердечного ритма при этом не изменялся. У 22% детей, напротив, достоверно возрастал ИН, но количество поведенческих реакций не менялось. И, наконец, у 8% на фоне доминирования реакции переключения происходило снижение проявления других поведенческих реакций и величины ИН.

Поведенческие и вегетативные реакции саморегуляции в совокупности отражают эмоциональную и нервную напряженность субъектов как результат преодоления ими трудности в процессе выполнения предлагаемых заданий. При этом в случае сдерживания поведенческих реакций усиливается напряжение вегетативных систем, отражающееся в возрастании величины ИН (“стресс-индекса”), что согласуется с выводами ранее проведенных исследований не только на детях, но и на шимпанзе различных возрастных групп (Иванов, Кузнецова, 2001; Радченко с соавт., 2007; Веюкова, 2011).

Кроме того, выявился онтогенетический аспект в проявляемости компенсаторных поведенческих реакций саморегуляции у детей 2-2,5 и 2,5-3 лет. Если у младших детей при выполнении ими легких задач доминировала двигательная разрядка, то при возникновении затруднений у них достоверно увеличивалось количество речевых реакций, в частности эгоцентрической речи. Это согласуется с литературными данными о том, что эгоцентрическая речь у детей несет функцию планирования начавшихся действий, и ее взрыв можно получить, затруднив протекание какого-нибудь процесса (Выготский, Лурия, 1993). У более старших детей поведенческие реакции саморегуляции были разнообразно представлены в течение всего периода исследования, а при затруднениях их спектр незначительно смещался в сторону реакций двигательной разрядки. Можно предположить, что старшие дети находились уже на той стадии созревания мозговых структур (лобных, теменных, затылочных), когда внешняя операция стала внутренней, и они не нуждались во внешнем проявлении планирования своих действий.

Большинство детей, в отличие от обезьян, начинали выполнять выбор по образцу сразу по инструкции экспериментатора. Тем не менее, некоторые все же испытывали затруднения при выполнении первой задачи (рис.3, стр.17). Оказалось, что практически все они были младше 2,5 лет (27% среди детей 2-2,5 лет и только 3% среди 2,5-3 лет). С выбором изображений силуэтов «конкретных» объектов сразу справились только 33% младших детей, 29% потребовалось время для обучения, а для 38% испытуемых задача оказалась недоступной. Все старшие дети успешно решали эту задачу, причем большинство без обучения. С выбором по образцу абстрактных изображений сразу справились только 7% младших детей и еще 13% было необходимо обучение, однако для большинства из них задача оказалась недоступной. Среди старших детей 43% решили сразу, 13% обучились, но 44% не справились.

Успешность выполнения детьми выбора по образцу реальных объектов и их изображений была достоверно выше, по сравнению с обезьянами, что можно объяснить преобладанием у ребенка произвольного избирательного внимания по сравнению с другими приматами (рис. 4, стр. 18). Переход к задачам выбора сложных изображений вызывал затруднения у детей, а увеличение абстракции изображений вело к снижению показателей успешности.

Детальный анализ поведения детей показал качественное различие процесса опознания предъявляемых стимулов детьми двух возрастных групп.

Младшие дети выполняли выбор либо при постепенном нарастании негативного отношения к заданию, либо на фоне переключения на игровую деятельность. Старшие дети проявляли заинтересованность, стараясь извлечь из долговременной памяти информацию, связанную с предъявляемым образом, символизировать изображения вербально, проявляя фантазию («это написал папа», «дом Бабы Яги»), или с помощью изобразительных жестов.

Сравнительный анализ успешности выполнения задач выбора изображений детьми двух возрастных групп показал, что выбор изображений геометрических фигур обе группы выполняли одинаково успешно, тогда как с выбором конкретных и особенно абстрактных изображений дети 2,5-3 лет справлялись достоверно лучше, чем дети 2-2,5 лет (рис. 5, Г, Д, стр. 18).

Известно, что на ранних этапах онтогенеза у большинства детей выявляется образный, правополушарный тип реагирования (Аршавский, 2002), поэтому на довербальном уровне развития дети легко справляются с выбором простых изображений. Выбор сложных изображений, с большим количеством деталей, для детей затруднен, однако на стадии перехода ко второй сигнальной системе подключается левое полушарие и ребенок способен выдвинуть ряд гипотез, помогающих ему справиться с выбором абстрактных изображений.

Сравнительный анализ психофизиологических особенностей макак, шимпанзе и детей 2-3 лет при выполнении заданий выбора по образцу

Сопоставляя результаты исследования необходимо отметить, что все три представителя отряда приматов смогли освоить выбор по образцу. При этом в процессе реализации заданий наблюдалось изменение поведения приматов, которое выражалось в увеличении разнообразия реакций саморегуляции у обезьян и в количественном увеличении поведенческих реакций детей при возникновении затруднений (рис.2, стр. 17).

Реакции саморегуляции следует расценивать как подстройку специфических регуляторных механизмов на уровне подкорковых образований, направленную на оптимизацию уровня функционирования органов и систем. Биологический смысл таких поведенческих реакций состоит в предупреждении развития перенапряжения. Считается, что чем совершеннее реакции саморегуляции, тем более адаптивен организм к внешним и внутренним стрессорным факторам, а наиболее адаптивный тип саморегуляции присущ детям старшего возраста и взрослым людям, у которых хорошо развита вторая сигнальная система (Сыренский, Родина, 2008).

Сравнительный анализ поведенческих реакций макак, шимпанзе и детей при выполнении заданий выбора по образцу показал, что в эволюции наблюдается увеличение разнообразия поведенческих реакций саморегуляции, что увеличивает адаптивные возможности приматов к когнитивным нагрузкам. Это согласуется с точкой зрения Н.А. Курчанова (2007) о том, что сознание приобретает функцию «психозащиты» вторично, по ходу своего развития.

Необходимо отметить, что период формирования общего принципа решения задачи сокращался в филогенетическом ряду макака-шимпанзе-ребенок (рис. 3, стр. 17). При этом, если у макак-резусов практически единственным механизмом научения был метод «проб и ошибок», то шимпанзе действовали также и по механизму подражания, что ускорило процесс обучения. У детей к этим двум механизмам добавился третий - формирование действия по словесной инструкции. Это оказалось наиболее экономичным с точки зрения энергетических и временных затрат, что наиболее четко проявилось у старших детей и/или хорошо владеющих фразовой речью младших детей. Им не потребовалось время для обучения в отличие от макак и шимпанзе.

При освоении выбора по образцу реальных объектов обезьяны, обучаясь первым 2-3 задачам, постепенно сокращали время обучения и повышали успешность выполнения каждой последующей задачи. Решив определенное количество вариантов, животные усваивали обобщенный принцип выбора по образцу, после чего могли выполнять новые задачи сразу, без обучения. Детям обучение не требовалось, а их результаты были достоверно выше, по сравнению с обезьянами (рис. 4, стр. 18). Однако, при необходимости перенести усвоенный принцип на изображения, у приматов наблюдались четкие различия. Так, все испытуемые сразу успешно справлялись с выбором изображений геометрических фигур, но испытывали затруднения при переходе к выбору изображений силуэтов «конкретных» объектов (рис. 4, рис. 5, А, Б, В, стр. 18).

И, наконец, последнюю, самую сложную задачу - выбор абстрактных изображений - макаки выполняли на случайном уровне, дети не достигли критерия обученности, в то время как шимпанзе, благодаря высокоразвитой эйдетической памяти и четко усвоенному принципу выбора по образцу, успешно справлялись с задачей, при этом их результаты оказались достоверно выше не только по сравнению с макаками, но и по сравнению с детьми.

Встал вопрос: с чем может быть связан тот факт, что дети выполняют выбор абстрактных изображений по образцу хуже, чем шимпанзе?

Это можно объяснить тем, что большинство младших детей не знали предъявляемого образа и/или были не в состоянии его обозначить словом. Узнавание предмета, согласно И.М. Сеченову, есть сопоставление по тождеству реального текущего впечатления и образа, запечатленного в сознании, воспоминания о нем. Но если в долгосрочной памяти ребенка еще нет этих образов, и/или их символов, то сопоставление и выбор становятся невозможными, чем и объясняется достоверное снижение результатов при выполнении выбора абстрактных изображений (рис. 5, Г, стр. 18). Символизация изображений старшими детьми помогала им справляться с задачей, хотя поиск символов и затормаживал выполнение задания, снижая успешность (рис.5, Д, стр. 18).

Следовательно, для ребенка в возрасте 2-3 лет, в отличие от шимпанзе, важен поиск смысла изображения. Он может найти, сопоставить и выбрать только то, что знает и понимает.

А. Б.

В. Г.

Рис. 2. Динамика поведенческих реакций приматов при выполнении выбора по образцу. Обозначения: спектры реакций макак (А) и шимпанзе (Б) при обучении (серые линии) и после переноса принципа на новые задачи (черные линии). В - спектры реакций детей при выполнении легких (серая линия) и трудных (черная линия) задач. Радиальные оси - проявляемость реакций (%): 1 - контакт с экспериментатором/обращение; 2 - вокализация/эгоцентрическая речь; 3 - пассивное избегание; 4 - двигательная разрядка; 5 - реакция на себя; 6 - переключение; 7 - уход. Г - количественное соотношение поведенческих реакций при выполнении детьми легких (серые столбики) и трудных (черные столбики) задач. По оси ординат - количество реакций (n), по оси абсцисс - наблюдаемые реакции. Звездочками обозначены достоверные изменения (р<0,05).

Рис. 3. Особенности освоения 8 задач выбора по образцу макаками, шимпанзе, детьми 2-2,5 и 2,5-3 лет. Обозначения: по вертикали - вид испытуемых, по горизонтали - вид задачи. Круговые диаграммы обозначают %-ный состав испытуемых, которым понадобилось обучение (серый цвет), выполнивших задачу без обучения (черный цвет) и не справившихся с задачей (белый цвет).

Рис. 4. Средняя динамика успешности выполнения 8 задач выбора по образцу макаками (пунктирные линии), шимпанзе (серые линии) и детьми (черные линии). Обозначения: по оси ординат - % правильных ответов, по оси абсцисс - 8 задач выбора по образцу (как на рис.1). Каждая точка - один экспериментальный день (n+1). Каждый отрезок - период обучения одной задаче.

Рис. 5. Сравнительная характеристика выполнения трех задач выбора по образцу изображений различной степени сложности макаками (А), шимпанзе (Б), детьми 2-3-х лет (В), детьми 2-2,5 лет (Г) и детьми 2,5-3 лет (Д). Обозначения: черные прямоугольники - выбор изображений геометрических фигур, серые прямоугольники - выбор изображений силуэтов «конкретных» образов, белые прямоугольники - выбор абстрактных изображений. По оси ординат - % правильных решений, по оси абсцисс - три задачи, выполненные каждой группой испытуемых. Большие прямоугольники - средняя статистическая ошибка, точка внутри них - средняя величина, вертикальные линии - среднестатистическое отклонение.

Заключение

В итоге проведенного сравнительного исследования когнитивных возможностей трех видов приматов, с использованием единого методического подхода, получены новые данные о количественных и качественных характеристиках процесса обучения выбору реальных объектов по образцам различной степени сложности и изображений разной степени абстракции у макак, шимпанзе и детей 2-3 лет.

В работе показано, что в эволюционном ряду макака-шимпанзе-ребенок раннего дошкольного возраста (2-3 года) четко прослеживается фило- онтогенетическая направленность стратегий обучения: метод «проб и ошибок» у макак-резусов, к которому добавляется механизм подражания у шимпанзе и возможность формирования действия по словесной инструкции у детей. Изучение указанных форм научения актуальны как в плане фундаментальных исследований потенциальных возможностей мозга обезьян, так и для понимания формирования целенаправленной деятельности и становления второй сигнальной системы у ребенка, а в целом, и эволюционных истоков культуры человека.

Сравнительный анализ выявленных адаптивных поведенческих стратегий испытуемых в процессе выполнения заданий выбора по образцу показал, что в филогенетическом ряду макака - шимпанзе - ребенок происходит увеличение разнообразия поведенческих реакций саморегуляции процессов ВНД при когнитивных нагрузках. Данные реакции способствуют преодолению трудности при поиске решений в процессе выполнения заданий, не позволяя развиться перенапряжению нервных процессов у приматов.

Показано, что дети выполняют выбор сразу по инструкции экспериментатора, в то время как макаки и шимпанзе нуждаются в обучении. Вместе с тем, выявлен новый факт, установивший, что выбор по образцу абстрактных изображений шимпанзе выполняют успешнее детей благодаря высокоразвитой эйдетической памяти, а детям 2-3 лет на стадии формирования второй сигнальной системы для успешного выбора необходимо понимание смысла изображения и символизация объекта. Полученные в ходе исследования данные расширяют существующие представления о механизмах, лежащих в основе функционирования довербального и вербального мышления, а установленные психофизиологические различия способности к выбору по образцу абстрактных изобажений у детей 2-2,5 и 2,5-3 лет дают основание для заключения, что они находятся на качественно разных стадиях развития, что требует от педагогов и воспитателей специального подхода к их обучению.

Таким образом, на примере реализации приматами выбора по образцу показано, что в фило- онтогенезе в ряду макака-шимпанзе-ребенок 2-2,5 лет-ребенок 2,5-3 лет происходит увеличение способностей индивидуумов к анализу все более сложных признаков и при этом к сохранению эмоционального равновесия за счет расширения спектра реакций саморегуляции, что в целом ведет к более глубокому пониманию мира.

Выводы

Все три представителя отряда приматов способны овладевать зрительно-кинестетическим навыком и формировать обобщенный принцип выбора по образцу. При этом в ряду макака-шимпанзе-ребенок 2-3 лет время освоения обобщенного принципа сокращалось, а механизмы обучения разнообразились.

Спектр компенсаторных поведенческих реакций, способствующих нормализации функционального состояния испытуемых при обучении, расширялся в ряду макака-шимпанзе-ребенок 2-3 лет.

Успешность выполнения заданий выбора по образцу реальных объектов повышалась в ряду макака-шимпанзе-ребенок, тогда как абстрактных изображений - в ряду макака-ребенок-шимпанзе.

Выявлен онтогенетический аспект успешности решения задач выбора по образцу изображений у детей 2-3 лет: изображения геометрических фигур все дети выбирали одинаково успешно, но с увеличением абстракции изображенных объектов успешность у детей 2,5-3 лет была достоверно выше, чем у детей 2-2,5 лет.

Список наиболее важных публикаций по теме диссертации

Голубева И.Ю., Кузнецова Т.Г., Горбачева М.В. Сравнительный анализ способности приматов решать задачи с выбором по образцу // «Естественные и технические науки». - 2012. - №3. - С. 145-150.

Горбачева М.В., Голубева И.Ю., Кузнецова Т.Г. Диагностика психофизиологического состояния дошкольников с разным уровнем тревожности на основе анализа сердечного ритма // Гигиена и санитария. - 2013. - № 2. - С. 95-98.

Голубева И.Ю., Кузнецова Т.Г. Сравнительный анализ способности решать задачи с выбором геометрических фигур по образцу шимпанзе и детьми 2-3-х лет // Вестник Тверского государственного университета. Серия «Биология и Экология». - 2012. - № 16, Вып. 26. - С. 7-14.

Голубева И.Ю., Кузнецова Т.Г. Анализ вариабельности сердечного ритма дошкольника в процессе целедостижения // Сб. докл. VI встречи лауреатов Нобелевской премии «Здоровье здорового человека». - 2012. - С. 164-176.

Кузнецова Т.Г., Голубева И.Ю., Рязанцева Т.В. Сравнительная характеристика успешности выполнения и поведенческих реакций саморегуляции макаки, шимпанзе и детей 2-3 лет при выборе по образцу конкретных и абстрактных изображений // Вестник Психофизиологии. - 2012. - № 4. - С. 32-40.

Голубева И.Ю., Кузнецова Т.Г. Реакции саморегуляции и индекс напряженности CР как индикаторы развития психоэмоционального напряжения детей 2-3 лет при решении когнитивных задач // Медицинский академический журнал. Мат. II Всерос. науч. конф. «Проблемы биомедицинской науки III тысячелетия». СПб. - 2012. - С. 26-28.

Кузнецова Т.Г., Голубева И.Ю. Познавательные способности приматов: сравнительный аспект // Вестник Психофизиологии. - 2013. - №2. - С.25-33.

Tamara Kuznetsova, Inna Golubeva. Choice by the sample of different objects by primates in the comparative aspect // Applied Sciences in Europe: tendencies of contemporary development, proceedings of the 1st International scientific conference. ORT Publishing. Germany Stuttgart. - 2013. - P. 3-5.

KuznetsovaT.G., GolubevaI.U. The ability of primates to generalize // Folia Primatologica. 5th congress for Primatology. - 2013. -P. 278.

Кузнецова Т.Г., Голубева И.Ю. Выбор по образцу различных объектов у детей в возрастном аспекте // Мат. научной конф. «Ананьевские чтения - 2013». Психология в здравоохранении. СПб. - 2013. - С.95-97.

Размещено на Allbest.ru