Про мозги рептилий и их умственные способности
Очень и очень животрепещущая тема – сколько было уже в этой группе рассуждений, споров, холиваров на тему интеллектуальности тех или иных питомцев… насколько змеи могут узнавать хозяина, насколько умными можно назвать крокодилов, черепах, варанов или королевских кобр… и я надеюсь, что объективный очерк обо всем об этом с красивыми примерами разнообразных экспериментов будет интересен всем!
Только вот есть одна проблемка. Объективностью в этих делах зачастую даже и не пахнет.
Даже самый простой поведенческий эксперимент на рептилиях поставить сложно! Их поступки зависят от температуры и от других условий в гораздо большей степени, чем поступки, скажем, крыс или большинства других классических подопытных организмов. Кроме того, когда в науке заходит речь о сознании, о разуме, о мыслительных способностях, то почти всегда все дебаты сводятся к убогой философии. А это по умолчанию субъективно, это почти всегда будет выходить за пределы строгой научной методологии, а значит – грош цена таким рассуждениям, и принимать их на веру глупо…
Я попытаюсь максимально объективно оценить весь имеющийся массив экспериментальных данных, но заранее предупреждаю, что в итоге окончательный «вердикт» о разумности ваших питомцев вам придется принимать самим.
Ну а сегодня – кое-какая инфа про, собственно, мозг и его строение у разных животных.
У всех позвоночных животных (начиная от рыб и заканчивая нами) головной мозг состоит из пяти отделов – передний (Telencephalon), промежуточный (Diencephalon), средний (Mesencephalon), задний (Metencephalon) и продолговатый (Myelencephalon).
Передний (=конечный) мозг у человека безумно сильно разрастается, закрывая собой все остальные отделы. Он образует т.н. большие полушария головного мозга, где и происходит вся самая интересная деятельность, связанная с сознанием, интеллектом, и т.п..
У рыб и амфибий передний мозг, понятное дело, гораздо меньше и вся его деятельность связана, в первую очередь, с анализом информации от органов обоняния. У человека эта функция переднего мозга так же сохранилась, но отошла сильно на задний план…
Промежуточный мозг изначально (и до сих пор) являлся неким связующим звеном между нервной и эндокринной (гормональной) системами организма. В частности, именно здесь осуществляется регуляция ритмов организма (вроде сна/бодрствования), и именно здесь находится «центр управления» важнейшей эндокринной железой – гипофизом.
Средний мозг – здесь происходит основная обработка информации от органов зрения, равновесия и слуха. В случае амфибий и рептилий там находятся т.н. зрительные бугры (см. картинки к посту), а у млекопитающих – т.н. четверохолмие (два зрительных и два слуховых бугра).
Задний мозг – здесь есть одна важная структура: мозжечок. Это отдел, отвечающий за координацию движений и регуляцию мышечного тонуса. Чем сложнее движения у животного – тем больше мозжечок. У птиц, которые освоили полет и передвигаются в трех, а не в двух измерениях, мозжечок просто огромен!
И, наконец, продолговатый мозг – в нем находятся центры разных жизненно важных рефлексов (дыхания, кашля, центры, регулирующие сердечную деятельность, т.н. центры поддержания позы и т.д.).
Такая вот скучноватая анатомическая сводка…
У рептилий передний мозг круто увеличился по сравнению с амфибиями и рыбами! Это первые животные в эволюционной истории, у которых появилась кора больших полушарий! Кора – это слой серого вещества (содержащего собственно тела нейронов), расположенный по периферии полушарий, и покрывающий собой белое вещество (содержащее только отростки нервных клеток). Большая часть высшей нервной деятельности (то есть, все обучение, вся психика и все то, что обеспечивает поведение животных) осуществляется именно в коре больших полушарий. Это, думаю, многим известно…
Полушария переднего мозга рептилий значительно крупнее, чем полушария лягушек или рыб. Хотя, конечно, сильно уступают большим полушариям многих птиц и млекопитающих… на рисунках можете сравнить размеры полушарий переднего мозга у разных животных.
То, какую долю от всего головного мозга составляют большие полушария, напрямую связано со сложностью поведения – способностью запоминать, учить, находить решения нестандартных задач и т.п..
Самыми «мозговитыми» рептилиями можно назвать варанов (которые, как оказывается, смело претендуют на звание самых разумных хладнокровных вообще!), некоторых черепах (чемпионы в этом смысле, как это ни удивительно, триониксы!) и крокодилов. Но вот считать цифры черепахи по-ходу все таки могут.
Большие полушария у этих ребят составляют 40-45% от всего головного мозга! Для сравнения, у птиц (которые типа сильно умнее должны бы быть) это соотношение равно 45-50%. У млекопитающих – от 50% до 90%...
К большому сожалению вынужден сообщить, что мозг змей сильно слабее, чем у остальных рептилий… и вообще, они тупее. Увы(((
Возможно, дело в эволюционной истории змей, в их происхождении. Сейчас более-менее общепризнано, что змеи произошли от некоего общего роющего предка, у которого были редуцированы глаза, слух, возможно и другие органы чувств.
На строении мозга это тоже сказалось – например, у змей исчезли целые слои нейронов в зрительной коре, имеющиеся у ящериц, черепах и крокодилов. Поведение змей сильно проще, чем у других рептилий. Крайне мало примеров заботы о потомстве, крайне мало примеров территориального поведения (среди ящериц, крокодилов – ооочень много!), начисто отсутствует игровое поведение (отлично развито у черепах и варанов!) и т.п.
Полушария переднего мозга змей составляют менее 30% от общей массы мозга! В этом и в умственном смысле они ближе к лягушкам, чем к птицам…
Итак – кто же действительно из рептилий умен, и насколько?
Для того, чтобы хоть с какой-то степенью достоверности ответить на этот вопрос, умные этологи (те, кто занимается поведением животных) понапридумывали разные хитрые лабиринты, в которые можно посадить какое-нибудь животное.
Самый простой вариант – т.н. Т-образный лабиринт, в котором можно пойти либо направо, либо налево. Представьте себе, что в конце правого коридора есть еда. В смысле, чувак-экспериментатор постоянно ее туда подкладывает. Соответственно, с какого-то раза подопытное существо (кем бы оно ни было) запоминает, что еда есть только справа, и будет всегда в этом супер-сложном «лабиринте» поворачивать только направо.
В случае крысы достаточно пары попыток, чтоб запомнить дорогу. В случае черепах нужно больше (в районе 5-10 попыток, в зависимости от вида черепахи и от формы лабиринта). В случае рыб – гораздо больше, несколько десятков, у них уже совсем плохо с мозгами…
Подобные эксперименты по выявлению «пространственного познания» (Spatial cognition) проделывались на многих черепахах (Clemmys guttata, Glyptemys insculpta, Trachemys scripta, Chelonoidis carbonaria, Testudo graeca и т.д.), на ящерицах (многие вараны, Timon lepidus, Cnemidophorus spp. и др.), даже на гаттериях! На змеях, насколько я знаю, была только одна серия подобных работ (на обычных маисах Pantherophis guttatus) – полозов сажали в большой круглый черный садок с 8 выходами (7 из которых были тупиками) и смотрели, как быстро они смогут оттуда вылезти. Каждой змее давалось по 4 попытки в день. И через несколько дней среднее время поиска выхода упало с ~700 секунд до ~30. То есть, примерно за 10-15 попыток маис запоминал, к какой из 8 одинаковых дырок надо ползти.
Впрочем, умение запоминать поворот направо, или даже какую-нибудь более сложную комбинацию (типа «направо-прямо-налево-налево-сновапрямо-снованаправо…» свидетельствует лишь об элементарной пространственной памяти, и к непосредственно интеллекту не относится.
Так что, бедным экспериментаторам постоянно приходится выкручиваться и придумывать более сложные опыты. Интересным показателем является потенциальная способность «переучиваться наоборот»! Представьте, если вы уже научили черепашку поворачивать направо и только направо. А потом вдруг «бац» - и меняете лабиринт на 180 градусов, так что теперь приходится поворачивать только налево. Тут уже чуть больше мозгов нужно, поскольку надо уметь перечеркнуть так хорошо запечатлевшийся в голове «правильный вариант» и заменить его на полностью противоположный! Бедных красноухих черепашек в 1963 году пришлось учить больше недели, прежде чем они смогли «забыть»!
Черепахи, кстати, иногда показывают просто чудеса пространственной сообразительности! Помню, много лет назад я слушал одну популярную лекцию про когнитивные способности животных, и на меня произвел большое впечатление один очень простой эксперимент, в ходе которого курица оказалась сильно тупее, чем чири! А эксперимент следующий.
Представьте себе некую преграду (типа, стенку), за которой ничего не видно, но которую можно обойти как справа, так и слева. А в центре этой стеночки есть окошко с дверцей. Так вот – перед этой стеночкой ставят черепаху (трионикс Pelodiscus sinensis), которая через приоткрытую дверцу видит миску с едой. Голову через дверцу черепаха просунуть может, но миска стоит далеко, так что длины шеи не хватает! Соответственно, после пары тщетных щелканий челюстями в воздухе, трионикс спокойно обползает эту стеночку и получает обед.
В том же самом эксперименте курица показала чудеса тупости, без конца пытаясь дотянуться сквозь окошечко до миски с едой, потому что просто обойти препятствие – не дано…
На самом деле, задачка-то ставится нетривиальная. Нужно суметь проигнорировать отвлекающий маневр в виде аппетитного обеда в окошечке и сосредоточиться на преодолении преграды, которую еще и обходить как-то надо. Так что у триониксов мозги есть, несмотря на видимый образ бездумной машины-убийцы из обители тьмы!
Вся пространственная память у птиц и млекопитающих завязана на гиппокамп – особую структуру в коре больших полушарий. У рептилий гиппокампа нет, а за общую ориентацию отвечает т.н. медиокортекс (часть коры больших полушарий, смотрящая «вовнутрь» мозга). Но это лишь небольшая часть мозга! А пространственная соображалка не равна всему интеллекту, и описанные эксперименты не дают целостного представления о когнитивных способностях рептилий!
Помимо пространственного, отдельным пунктом часто рассматривают зрительное восприятие (visual cognition). То, как животные могут «обдумывать» различные зрительные стимулы. И в этом плане очень интересно бывает показывать подопытным животным фотографии или видео! Провести соответствие между картинкой какого-то объекта и реальным объектом не так-то просто. Большинство птиц и млекопитающих такие соответствия проводить умеют – фотографии хищника или особи противоположного пола или еды (даже если с плохого ракурса!) они обычно узнают. Недавно выяснилось, что некоторые рептилии это тоже умеют («рептилии не видят неподвижных объектов» - ага, как же… кто такую чушь придумал?..) особенно круты в этом деле оказались угольные черепахи (Chelonoidis carbonaria).
Эксперимент, в ходе которого это выяснилось, выглядел вот как: сначала чири показывали две фотографии – одна с чем-то вкусным, а другая с чем-то несъедобным; если чири заинтересовывалась «съедобной» фотографией, то дальше ей предлагали на выбор другую фотографию этой же вкуснятины и, собственно, реальную вкуснятину. В результате, большинство черепах действительно сначала узнавало свою еду на фотографиях, а потом почти всегда целенаправленно шло к настоящей, реальной еде. По-моему, это довольно круто!)
Еще один пункт, по которому оценивают когнитивные способности – способность делать нечто совершенно новое в совершенно неприродных ситуациях (т.н. novel behavior).
Когда, например, крыс заставляют нажимать на какие-то левые копки, дергать за какие-то рычаги и все такое…
Черепахи и вараны в этом смысле решают весьма сложные задачки!
Так, например, флоридских Pseudemys nelsoni научили переворачивать правильную пластиковую бутылку и доставать из-под нее вкуснятину. Где-то попыток за 20 они поняли, что от них требуется именно перевернуть какую-то странную, незнакомую бутылку и достать из-под нее кусочек корма.
А вараны белогорлые вараны (Varanus albigularis) делали штуки, достойные интеллекта крыс или даже собак!
Представьте себе пластиковую трубку, внутри которой сидит сочный и офигенски вкусный голыш! В трубке есть две маленькие дверцы, которые варану нужно подцепить когтями, потому что открываются они только наружу. Совершенно незнакомая обстановка, какие-то левые прозрачные пластиковые трубки, да еще и дверцы, которые никак не откроешь! Имхо, не каждая собака поймет, что со всем этим делать… А вараны справлялись! На первую попытку у них в среднем 4-5 мин уходило, а на вторую – уже 1.5-2 мин.
Вараны офигенно круты!
Ну и, наконец, один из самых верных критериев интеллекта – игровое поведение! Если животное способно к этому – значит, мозги реально на высоте! Игровое поведение традиционно считается обучающим элементом у молодняка (перед вступлением во взрослую жизнь). К примеру, щенки учатся «убивать» всякие прутики, или прыгают друг на друга, не пуская при этом в ход челюсти на полную силу и т.д. и т.п.
Взрослые тоже иногда играют, хотя тут обычно никакого другого объяснения кроме «получать удовольствие» в голову не приходит!
Так вот – игровое поведение до сих пор считается присущим исключительно млекопитающим и птицам. И то, не всем! Ну хорошо, еще осьминоги и каракатицы играют, но головоногие моллюски – вообще отдельная тема…
Но на самом деле, рептилии тоже страдают подобной ерундой! Да-да, и в первую очередь – вараны и черепахи!
В 1996 году была написана целая статья на эту тему – про гигантских африканских триониксов (Trionyx triunguis) в зоопарке Вашингтона. Суть была в том, что бедные чири в тесных аквариумах постоянно тыкались носами в стекло и стирали себе свои нежные хоботки. В какой-то момент работники зоопарка решили покидать им кучу всякого несъедобного барахла – бревна, старые баскетбольные мячи и т.п.. В результате упоротые черепахи начали упоенно гонять по всему аквариуму, тыча и подкидывая головами весь брошенный им хлам! Носы об стекло они сдирать при этом перестали!
Ну игровое же поведение! Никак иначе не объяснишь!
Есть еще более впечатляющие примеры, по комодским варанам. В одной статье 2002 года описывался 6-летний комодец из Смитсониевского Национального зоопарка по имени «Кракен». Он очень четко узнавал одного конкретного человека (просто не подпускал к себе никого другого), нежно тыкался ему носом в колени, любил вытаскивать из кармана своего смотрителя блокнотик (и долго потом не отдавать), и почему-то очень любил бегать за тарелкой для фрисби (игра такая пляжная, когда круглую пластиковую тарелку друг другу кидаешь)! Я сначала вообще отказывался в такое верить, слишком уж круто!
И на этой когнитивно-позитивной ноте пожелаю всего хорошего!
Не недооценивайте интеллект рептилий!
Источники:
- Burghardt, G. M., Chiszar, D., Murphy, J. B., Romano, J., Walsh, T., & Manrod, J. (2002). Behavioral complexity, behavioral development, and play. Komodo Dragons: biology and conservation. Smithsonian Institution Press, Washington, 78-118.
- Davis, K. M., & Burghardt, G. M. (2007). Training and long-term memory of a novel food acquisition task in a turtle (< i> Pseudemys nelsoni</i>). Behavioural processes, 75(2), 225-230.
- Holtzman, D. A., Harris, T. W., Aranguren, G., & Bostock, E. (1999). Spatial learning of an escape task by young corn snakes,< i> Elaphe guttata guttata</i>. Animal Behaviour, 57(1), 51-60.
- Manrod, J. D., Hartdegen, R., & Burghardt, G. M. (2008). Rapid solving of a problem apparatus by juvenile black-throated monitor lizards (Varanus albigularis albigularis). Animal cognition, 11(2), 267-273.
- Northcutt, R. G. (2013). Variation in reptilian brains and cognition. Brain, behavior and evolution, 82(1), 45-54.
- Wilkinson, A., & Huber, L. (2012). Cold-blooded cognition: reptilian cognitive abilities. Oxford handbook of comparative evolutionary psychology, 1-8.
- Наумов, Н. П., & Карташов, Н. Н. (1979). Зоология позвоночных.-Ч. 2.-Пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. М.: Высшая школа.