В журнале Science вышла статья с описанием нового эксперимента с участием шмелей. Ученые создали для насекомых условия, в которых тем удалось проявить смекалку - и решить непростую задачу не методом проб и ошибок, а с наскока, за счет внезапного озарения. Эксперимент еще раз подтвердил, что шмели, которые и раньше славились интеллектом (и любовью к катанию на шариках), - это очень умные существа. А еще показал нечто более важное: животные в принципе способны на поведение, свидетельствующее об их более высоком, чем считают скептики, уровне развития. В чем же состоял эксперимент? И при чем тут шимпанзе с острова Тенерифе?

Загадка круглой комнаты: как шмели доказали, что способны придумывать новое

Представьте: круглая белая камера с низким потолком, на потолке - синий круг с отверстием в центре, под ним в полу небольшая выемка. Где-то в стороне - пластиковый шарик размером примерно в половину высоты пространства. В камеру медленно вползает шмель (здесь он явно не может взлететь). Что произойдет дальше?

Не спешите отвечать.

Хотя если вы догадались сразу, то между вами и шмелем есть что-то общее. Не в метафорическом, а в буквальном - нейрофизиологическом - смысле.

То ощущение, когда вдруг находишь решение трудной задачи, которая до того казалась нерешаемой, психологи (равно как и этологи) называют инсайтом. В английском иногда - "ага-моментом". Греки предпочитали слово "эврика!". Формальные определения у этого ощущения и связанного с ним поведения тоже есть, но все они кажутся излишними. Учитывая, что каждый из непосредственного опыта знает, о чем идет речь.

Например, британский зоолог Уильям Торп определял инсайт как "внезапное проявление новой адаптивной реакции, не вытекающей из экспериментального поведения, или решение проблемы посредством внезапной адаптивной реорганизации опыта". О том, насколько эта формулировка удачна, можно спорить (и ученые это делают). Но все сойдутся в одном: главное, что отличает инсайт, - его непохожесть на решение задач методом проб и ошибок.

Оба способа часто могут привести к одинаковому ответу - и, может быть, даже с одинаковой вероятностью. Но все-таки метод проб и ошибок и инсайт выглядят со стороны и ощущаются совершенно по-разному. В первом случае ты приходишь к решению задачи итеративно: если какое-то изменение поведения хоть немного приближает к решению, оно закрепляется и уже на нем строится следующий раунд проверок новых стратегий. Инсайту же предшествует не приближение к цели, а ощущение полного провала и тупика. И уже за ним следует - если повезет - внезапное озарение.

Так что же все-таки делали шмели в круглой камере? Почему у нее был низкий потолок? И зачем на нем был нарисован синий круг? Если вы догадались сразу, вам наверняка знакомы отдельные элементы этого пазла, которые необходимо соединить, чтобы получить правильный ответ. Иначе ответить практически невозможно.

А узнать их можно было, например, из текста "Медузы", посвященного исследованию, в котором ученые установили, что шмели способны учиться друг у друга сложному поведению.

В том эксперименте, равно как и в описанном в начале этой главы, цветовое пятно с отверстием внутри выполняло для животных роль искусственного цветка: отверстие в таких кругах ведет в небольшую камеру с сахарным сиропом. Ассоциация между пятном и цветком не врожденная, поэтому, чтобы распознать, что в центре находится нектар, нужно иметь хотя бы минимальный опыт взаимодействия с подобными кормушками. И шмели, которые такого опыта не имели, решить загадку круглой комнаты не могли.

Второй элемент пазла - пластиковый шарик - также упоминался в том обзоре исследований, хотя и в совсем другом контексте. Речь шла об эксперименте, в котором исследователи группы Ларса Читтки учили шмелей закатывать шарик в лунку, а затем другие насекомые перенимали это поведение, просто наблюдая за шмелями-демонстраторами. Так удалось установить, что шмели-ученики не просто механически воспроизводят наблюдаемое поведение, а демонстрируют поведенческую гибкость, которой совсем не ожидаешь от насекомых. Например, они хорошо понимали, что при наличии выбора выгоднее использовать ближайший к лунке шарик - а не шарик того же цвета или размера, что использовался в демонстрациях ранее.

Но в свежем эксперименте у шарика была иная роль. Хотя шмели имели предварительный опыт общения с обоими элементами пазла (шариком и кормушкой), задача заключалась именно в том, чтобы собрать из них решение совершенно новой задачи.

Дело в том, что высота камеры, описанной выше, была подобрана особым образом: она была настолько низкой, что насекомые в ней не могли взлететь, но все еще достаточно высокой, чтобы они не могли дотянуться до потолка, встав и вытянув хоботок. Искусственный цветок с сахарным сиропом, таким образом, оказывался мучительно близок, но при этом совершенно недоступен.

Теперь, со всеми этими знаниями, можно легко догадаться, что именно придумали шмели: они подкатывали шарик к цветку на потолке, опускали его в предварительно сделанную лунку (так ученые помогли шмелям фиксировать шарик), залезали на шарик - и получали нектар.

В эксперименте этологов из Университета Оулу в Финляндии, описанном в последнем выпуске журнала Science, с этой задачей справлялись целых 75% (16 из 22) шмелей из экспериментальной группы - в ней все были предварительно ознакомлены и с искусственными цветками, и с шариками. В тех же группах, где оба элемента пазла были для участников чем-то новым, процент успеха падал почти до нуля: лишь одно животное смогло решить задачу с нуля.

Еще раз подчеркнем: прежде чем оказаться в камере, насекомые ни разу не использовали шарик как подставку. В природе таких шариков, понятно, не встречается, но и в предварительном обучении в лаборатории элемент использовался иначе: он либо пассивно присутствовал рядом, либо, наоборот, ученые предварительно закрывали им лунку, расположенную на полу, чтобы шмели не боялись его сдвигать или как-то иначе с ним взаимодействовать.

Ученые констатируют: освоение шарика как подставки в эксперименте - это совершенно новое поведение, изобретенное животными без использования метода проб и ошибок. А значит, надежное свидетельство возможности инсайта даже у таких, казалось бы, скромных по когнитивным способностям созданий.

Загадка подвешенного банана: как шимпанзе доказали, что ученые недооценивали животных

Насколько вообще справедливы такие заявления? И почему выявление инсайта у животных - пусть и у насекомых - требует таких сложных экспериментальных усилий? Что именно пытаются доказать ученые?

Вопросы эти на самом деле очень сложные, и у них длинная история. Началась она с полного отрицания возможности проявления животными инсайта, продолжилась революционной его демонстрацией, а после, как часто бывает, вылилась в долгие споры о том, что все-таки следует считать инсайтом, а что - нет.

Истоки этой дискуссии лежат в окрестностях города Ла-Оротава на острове Тенерифе. Здесь, на немецкой биологической станции, специализировавшейся на изучении обезьян, с 1913 года несколько лет работал психолог Вольфганг Кёлер. Он известен как один из основателей гештальтпсихологии, но на Тенерифе занимался не теоретическими обобщениями работы психики, а изучал шимпанзе. Причем в самом экспериментальном духе.

Один из экспериментов Кёлера настолько впечатлил современников, что впоследствии воспроизводился многократно по всему миру - как с обезьянами, так и с другими животными. И свежее исследование шмелей - тоже весьма прямолинейное его повторение. Не случайно - ведь главная идея эксперимента в том, чтобы доказать всем этологам, что инсайт у животных, впервые продемонстрированный Кёлером, встречается даже у насекомых.

Оригинальный опыт проводился следующим образом. К потолку клетки, где находился один из шимпанзе, привязывался банан - так, чтобы его невозможно было достать. В паре метров от него помещали пустую коробку. Из шести шимпанзе, участвовавших в эксперименте, все поначалу пытались решить поставленную задачу напрямую - подпрыгнуть как можно выше и дотянуться до банана. Довольно быстро становилось понятно, что так ничего не получится, и большинство животных на этом этапе сдавались.

Решение же проблемы, найденное самым сообразительным из тенерифских шимпанзе, Кёлер описывает так: "Вскоре Султан бросил эту пытку, стал беспокойно ходить по клетке из стороны в сторону, внезапно остановился перед коробкой, схватил ее… и, подставив [туда, где висел банан], забрался на нее, подпрыгнул и схватил его".

Решение, иными словами, было найдено мгновенно и безо всяких проб и ошибок.

Именно это - а не сам результат - было удивительном. Как и в вариациях эксперимента, сделанных Кёлером позднее.

Дело в том, что в начале XX века доминирующий взгляд на поведение животных, популяризованный американским психологом Эдвардом Торндайком, подразумевал, что им недоступно решение проблем через мгновенное понимание. По мнению Торндайка, каким бы сложным поведение ни казалось снаружи, оно возникает не через понимание причинности, а через постепенное научение, приближение к желаемому результату методом проб и ошибок.

Кёлер и Султан такой взгляд совместными усилиями решительно опровергли - и тем самым ввели в словарь психологов (как человеческих, так и зоопсихологов) сам термин "инсайт".

После окончания Первой мировой войны станция на Тенерифе была закрыта, а Кёлер занялся уже человеческой психологией. Но его эксперименты стали известны на весь мир благодаря книге о поведении шимпанзе, которую он опубликовал в 1925 году. Помимо задачи с коробкой, там описаны и другие впечатляющие опыты: например, Султан, чтобы добраться до банана, собрал из двух коротких палок одну (в них был предварительно сделан соединительный разъем), затем с помощью составной палки дотянулся до третьей - гораздо более длинной - и уже с помощью нее научился доставать бананы.

Такие эксперименты воспроизводились и в СССР. В документальном фильме Феликса Соболева "Думают ли животные?" авторы, например, показывают, как задачи, изначально придуманные немецким психологом, решает шимпанзе Каролина (на Кёлера советские документалисты, к сожалению, не ссылаются).

Не спешите превозносить животных: может быть, вам ближе лагерь критиков таких экспериментов

Помимо популяризации концепции инсайта, эксперименты Кёлера встретили и много критики. Главной линией аргументации скептиков стало то, что очень часто действия животных можно теоретически разложить на элементарные компоненты, которые способны решаться независимо друг от друга.

По большому счету спор сводится к следующему: является ли поведение, кажущееся снаружи похожим на озарение, таковым на самом деле - или мы наблюдаем тот же метод проб и ошибок, но в скрытом от исследователей виде?

Спор этот давний и запутанный, и о его истории лучше прочитать, например, здесь. Но один из аргументов вполне очевиден: во многих экспериментах, где животные, как кажется, мгновенно решают проблему, это решение сопровождается постепенным приближением к цели. По крайней мере, цель всегда находится в поле зрения - что сильно способствует успеху.

Например, один из классических экспериментов, в которых демонстрируется мышление птиц, подразумевает ситуацию, когда животному нужно подтянуть корм, подвешенный на веревочке. Подлететь к нему напрямую невозможно, но можно сесть на палочку, к которой привязана веревка, постепенно подтащить ее к себе (придерживая в момент перехвата) - и так постепенно достать корм.

Известно, что многие птицы с задачей справляются хорошо. Какие-то - например, синицы, которые часто для добычи еды используют ноги - лучше, чем другие. Какие-то - хуже. Попугаи вообще делают это с первой попытки. В целом задача не представляет для птиц особой трудности - но только в классическом, описанном выше виде.

Ситуация меняется, когда то же самое нужно сделать без визуальной стимуляции - то есть когда награда скрыта и неясно, приближает ли ее вытягивание веревки. В таком варианте задача оказывается нерешаемой даже для признанных гениев в мире птиц - новокаледонских воронов.

Эксперимент выглядит так: веревку с наградой опускают в прозрачный цилиндр, закрытый непрозрачной пластиной с отверстием. Отверстие настолько узкое, что схватить веревку можно, но увидеть что-то в процессе вытягивания уже нельзя. Столкнувшись с такой головоломкой, даже новокаледонские вороны обычно сдаются и не понимают, что делать. Описан только один эксперимент, в котором одна птица награду все-таки вытащила, но это исключение.

Нечто подобное наблюдалось и в экспериментах Кёлера: шимпанзе решали задачу с бананом и коробкой (или бананом и палкой) только тогда, когда награда и инструмент для ее добычи находились в одном поле зрения. Противники идеи инсайта интерпретируют это так: животным необходимо ощущение приближения награды - и главная механика метода проб и ошибок в экспериментах, по сути, сохраняется. А значит, инсайта как такового у животных или нет, или его просто не удается продемонстрировать.

Дополнительная проблема заключается в том, что часто сложно отследить историю животного, реконструировать его опыт общения с теми или иными предметами, которые можно использовать при демонстрации проявления инсайта. Например, кёлеровские шимпанзе попали на Тенерифе из Камеруна - об их жизни до встречи с учеными почти ничего не было известно. Если одни обезьяны имели опыт оперирования палками, а другие - нет, это могло принципиально изменить их поведение в условиях, где нужно было заново придумать, как применить свой опыт.

А теперь мы все-таки попытаемся убедить вас в талантах шмелей

Интересно, что новый эксперимент со шмелями, описанный финской группой в Science, пытается изящно закрыть все возражения скептиков.

Во-первых, в случае насекомых, выращенных в лаборатории, ученые досконально знают поведенческий опыт своих подопечных. Шмели живут в среднем около трех недель, поэтому все, что они видели в жизни, исследователи контролируют.

Во-вторых, проблему визуального стимулирования ученые решили, придумав две дополнительные вариации исходной задачи, в которых животные не видели цели в процессе размышления над головоломкой.

В одном варианте камеру с искусственным цветком разделили перегородками так, чтобы через получившийся лабиринт еще можно было прокатить шарик, но нельзя было видеть кормушку. И шмели все равно успешно решали задачу.

Но оставалось еще одно возражение. Поскольку известно, что шмели, если дать им шарики, в принципе любят на них кататься (без какой-либо цели), животные могли набрести на решение случайно. То есть начать кататься, а затем попасть в лунку под кормушкой - и воспользоваться ситуацией.

Поэтому исследователи придумали третий вариант эксперимента. В нем вместо лабиринта камера с кормушкой напоминала что-то вроде холла с несколькими дверями, которые надо было выбрать. В камере были сделаны симметричные перегородки, и только за одной прятался искусственный цветок.

Если бы шмели решали задачу случайно, они должны были бы с равной вероятностью начинать движение к одной или другой перегородке. Но если они проявляют спланированную активность, то, оседлав шарик, должны направляться именно в сторону кормушки - что и было выявлено в эксперименте.

Значит ли это, что даже такие далекие от нас животные, как шмели, проявляют поведение, которое Кёлер назвал инсайтом? Сами авторы эксперимента пишут о результатах очень осторожно и оставляют лазейку для сомнений. Они называют зафиксированное поведение "спонтанным решением задач", похожим на инсайт, и уточняют, что для окончательного вывода было бы полезно понять, что именно шмели в момент решения задачи думают. На экспериментальном языке - проверить, как меняется в этот момент их нейрональная активность и соответствуют ли изменения тому, что описано в аналогичных случаях у людей.

Тем не менее, даже если таких экспериментов долго не появится, сложно придумать альтернативное объяснение такому целенаправленному поведению. До тех пор, пока не доказано обратное, наиболее логичным кажется самый простой вывод: шмели, как ни крути, очень умные животные.