О чем думает слон

В последующих главах мы подробно разберем конкретные способности: самоузнавание у рыб и крабов, эмпатию у грызунов, понимание себя у слонов и дельфинов, способность к обучению и планированию у ворон и попугаев. Но фундамент для всех этих исследований один: животные — не автоматы. Они чувствуют, они переживают, они, вполне возможно, задаются вопросами, хотя и не могут их сформулировать.

А наша задача как исследователей и как просто людей — смотреть на них с открытыми глазами и признавать то, что мы видим, даже если это неудобно для наших привычных представлений о месте человека в мире.

Глава 2. Сознание осьминога

Если бы вы захотели встретить инопланетянина, вам не нужно было бы лететь в космос, достаточно нырнуть в океан и найти там осьминога. Это существо настолько не похоже на нас, настолько странно и удивительно, что его часто называют «ближайшим к инопланетному разуму», который мы можем наблюдать на Земле. У осьминога нет позвоночника, нет костей, нет лица в нашем понимании, нет рук — зато есть восемь щупалец, каждое из которых может думать самостоятельно. У него три сердца, синяя кровь и мозг в форме пончика, который оборачивается вокруг пищевода. И при этом осьминог — одно из самых умных существ на планете. Он открывает банки, решает головоломки, узнает людей в лицо, имитирует других животных и, как считают многие ученые, обладает сознанием. Эта глава — о том, почему осьминоги стали главными кандидатами на роль разумных беспозвоночных, как изучать их внутренний мир и что их сознание говорит нам о самой природе субъективного опыта.

История научного признания осьминогов началась не сразу. Еще несколько десятилетий назад считалось, что все беспозвоночные — это просто рефлекторные машины, маленькие автоматы, управляемые инстинктами. Осьминогов, каракатиц и кальмаров (всех их называют головоногими моллюсками) относили к той же категории, что и устриц.

Но в 2008 году была опубликована статья, которая стала поворотным пунктом. В журнале Consciousness and Cognition автор привел убедительные поведенческие доказательства того, что осьминоги обладают сознанием. Исследователь, которая десятилетиями наблюдала за осьминогами в лабораториях и в море, описала целый ряд сложных поведенческих паттернов: они могут планировать свои действия, они узнают разных людей, они используют орудия (например, скорлупу кокосового ореха как укрытие), они играют с предметами, они демонстрируют любопытство и, что самое важное, они способны к обучению на основе предыдущего опыта. Автор предложила конкретные критерии для оценки сознания у головоногих: способность к долговременной памяти, способность к решению новых задач, способность к гибкому изменению поведения в зависимости от контекста и, наконец, наличие признаков ощущения боли и удовольствия. Все эти критерии, по ее наблюдениям, осьминоги удовлетворяют.

Но что значит валентность?

Это простой термин, означающий, что переживание может быть положительным (приятным) или отрицательным (болезненным). У осьминогов есть явные признаки того, что они не просто реагируют на стимулы, а именно переживают их как хорошие или плохие. В более поздней работе в журнале NeuroSci специально разбирается вопрос о валентности у осьминогов. Описываются эксперименты, в которых осьминогам давали выбор: пища из одной камеры и легкое раздражение (например, струя воды) из другой. Осьминоги быстро учились избегать камеры с неприятным стимулом, но при этом не просто избегали, а демонстрировали поведение, похожее на тревогу: меняли цвет (краснели или бледнели), ускоряли дыхание, сжимались. Когда же они получали награду (креветку), они меняли цвет на спокойный, расслаблялись и плавно двигали щупальцами. Автор утверждает, что такие различия в поведении и физиологии — это не рефлексы, а именно выражение субъективного состояния: осьминогу «нравится» креветка и «не нравится» струя воды. Он не просто запрограммирован на избегание; он избегает потому, что ему неприятно.

Вопрос о том, «где именно» находится сознание осьминога — в его мозге, в щупальцах, во всем теле? — поднимает философ в статье с остроумным названием «Где находится то, каково быть осьминогом?». Философ обращает внимание на уникальную анатомию осьминога. У него есть центральный мозг, расположенный между глазами, но при этом две трети всех его нейронов (около 500 миллионов из 800 миллионов) находятся в щупальцах. Каждое щупальце имеет свою локальную нервную систему, которая может принимать решения независимо от центрального мозга. Если отрезать щупальце, оно еще долго будет двигаться и реагировать на прикосновения. Если осьминогу нужно решить задачу, щупальца часто «советуются» друг с другом через центральный мозг, но иногда действуют автономно. Это означает, что субъективное переживание осьминога может быть распределенным: возможно, он «ощущает» каждым щупальцем по отдельности, и центральное сознание интегрирует эти ощущения в единую картину. Философы предлагают модель, где сознание осьминога не локализовано в одной точке, а является эмерджентным свойством всей сети нейронов — и центральных, и периферических. Это радикально отличается от нашего, позвоночного устройства, где все сводится к головному мозгу. Если эта модель верна, то «чувствовать себя осьминогом» — значит ощущать мир через восемь полунезависимых разумов, объединенных в один. Это настолько чуждо нашему опыту, что мы, возможно, никогда не сможем это полностью вообразить.

Почему же осьминоги стали «лицом» (точнее, «телом») движения за признание прав беспозвоночных? Об этом пишется в статье с характерным названием «Почему осьминоги станут „постерным ребенком“ для благополучия беспозвоночных». Автор утверждает, что именно осьминоги вызывают у людей наибольшее удивление и симпатию, потому что они демонстрируют явное интеллектуальное поведение, которое мы привыкли связывать с кошками или собаками.

Осьминог может смотреть на вас одним глазом, и в этом взгляде есть что-то осмысленное. Осьминог может решить сложную головоломку, чтобы добраться до еды, и при этом он будет использовать разные стратегии, а не просто методом проб и ошибок.

Описываются также в литературе и эксперименты, в которых осьминогам давали закрытые банки с креветками внутри. Осьминоги не только открывали банки, но и делали это по-разному: одни откручивали крышку, другие отрывали ее, третьи просовывали щупальце в щель. Они адаптировали свое поведение к конкретной банке, что говорит о понимании физической задачи. Если бы они действовали просто по инстинкту, они бы каждый раз повторяли одно и то же движение. Более того, осьминоги запоминают, как открыть банку, даже через несколько недель — это долговременная память. Автор призывает к пересмотру законов о защите животных: во многих странах беспозвоночные не включены в законодательство об этичном обращении, и осьминогов можно резать без анестезии, использовать в болезненных экспериментах, держать в крошечных контейнерах. Если у осьминога есть сознание, он может страдать, а значит, у нас есть моральное обязательство этого страдания избегать. Она предлагает использовать осьминогов как «плакатных детей» для продвижения идеи благополучия всех беспозвоночных, подобно тому, как слоны и дельфины стали символами для млекопитающих.

Но каковы же конкретные когнитивные способности осьминогов? В одном научном обзоре «Внутренняя жизнь головоногих» собраны самые яркие примеры.

Осьминоги демонстрируют способность к эпизодической памяти — то есть они помнят не только «что», но и «где» и «когда». В эксперименте осьминогов учили, что в одном месте еда появляется утром, а в другом — вечером. Через некоторое время осьминоги запоминали расписание и посещали правильное место в правильное время. Это требует интеграции трех компонентов: событие, место, время. Такая способность долгое время считалась уникальной для позвоночных, и ее обнаружение у осьминога стало сенсацией. Далее, осьминоги способны к социальному обучению — то есть учатся, наблюдая за другими. В одном эксперименте осьминог смотрел на другого осьминога, который открывал банку, и после этого сам открывал банку быстрее, чем без наблюдения. Это показывает, что они не просто индивидуально пробуют, но и копируют успешные действия сородичей. Однако авторы подчеркивают, что социальное обучение у осьминогов ограничено: в дикой природе они ведут одиночный образ жизни и не нуждаются в сложной социальной коммуникации. Поэтому их социальный интеллект ниже, чем у собак или дельфинов, но это не умаляет их других способностей.

В другом обзоре делается акцент на том, что головоногие (осьминоги, каракатицы и кальмары) являются «послами» для переосмысления когнитивной науки. Традиционно когнитивные способности изучали на позвоночных (приматы, грызуны, птицы), и все теории основывались на анатомии позвоночного мозга. Головоногие же имеют нервную систему, организованную совершенно иначе, но при этом демонстрируют сходные или даже превосходящие способности в определенных областях. Например, каракатицы (близкие родственники осьминогов) способны к отсроченному удовлетворению — они могут отказаться от немедленной маленькой награды, чтобы получить большую награду позже. Это тест на самоконтроль, который ранее проходили только шимпанзе, вороны и некоторые собаки. Каракатицы также демонстрируют способность к планированию: они запоминают, какие места кормления были богаты в прошлом, и возвращаются туда в нужное время. Авторы отмечают, что эти данные заставляют нас пересмотреть определение «высшей когнитивной способности». Возможно, многие способности, которые мы считали уникальными для позвоночных, являются эволюционными конвергентными решениями, которые могут возникать у любых животных со сложной нервной системой, независимо от ее анатомии.

Вернемся к осьминогу. Одна из самых удивительных его способностей — это камуфляж. Осьминог может изменить цвет, текстуру и даже форму своего тела за доли секунды, чтобы слиться с окружающей средой. Это не просто рефлекс: осьминог смотрит на поверхность (например, на кораллы или камни), затем его мозг посылает сигналы к специализированным клеткам кожи — хроматофорам, которые расширяются или сжимаются, создавая нужный узор. Чтобы это сделать, осьминог должен зрительно оценить окружающую обстановку, сравнить ее с образом своего тела и вычислить, какой рисунок сделает его невидимым. Это требует сложной обработки информации и обратной связи. Некоторые исследователи считают, что в основе камуфляжа лежит своего рода «образ себя» — осьминог знает, как он выглядит, и знает, как он должен выглядеть, чтобы спрятаться. Это близко к зеркальному самоузнаванию, хотя осьминоги плохо проходят классический зеркальный тест (возможно, потому, что их мир в основном тактильный, а не визуальный). В одной из работ описывается, как осьминоги в лаборатории подолгу рассматривают зеркало, совершают движения, чтобы проверить синхронность, и иногда принимают позы, которых не было раньше. Ученые считают, что осьминоги находятся на грани самоузнавания, но нам нужно разработать для них специальные тесты, учитывающие их тактильную природу.

Еще один важный аспект — это игра. Игра считается поведенческим маркером сознания, потому что она не имеет непосредственной утилитарной цели (не добыча пищи, не размножение) и выполняется ради удовольствия. Наблюдалось, как осьминоги в аквариумах запускали струи воды в плавающие игрушки, толкали их, кружили вокруг них, и делали это многократно. Осьминоги также исследовали новые предметы с явным любопытством, даже если предмет не был съедобным и не представлял угрозы. Они отдавали предпочтение новым игрушкам перед старыми, что говорит о новизне как источнике положительного подкрепления. В дикой природе осьминоги иногда «играют» с рыбами: вытягивают щупальце, и, когда рыба приближается, убирают его — это похоже на игру в кошки-мышки. Такое поведение трудно объяснить с чисто инстинктивной точки зрения.

Что же в итоге? Сознание осьминога отличается от нашего, оно распределено по телу, оно опирается на иные нейронные механизмы, но оно явно существует. Осьминоги чувствуют боль и удовольствие, они учатся, они помнят, они планируют, они играют, они узнают отдельных людей. Автор одной из статей заключает, что мы должны относиться к осьминогам с тем же уважением, что и к позвоночным животным.

Это означает гуманные условия содержания, анестезию при операциях, запрет на жестокие эксперименты. И более того, осьминоги — это ключ к пониманию того, что сознание может возникать на разных биологических субстратах. Если у осьминога, который отделен от нас сотнями миллионов лет эволюции, есть сознание, значит, сознание — это не случайный побочный продукт коры головного мозга, а фундаментальное свойство сложных нервных систем, достигающих определенного уровня интеграции. Это свойство могло возникать независимо несколько раз на нашей планете. И если мы когда-нибудь встретим внеземной разум, он может быть гораздо ближе к осьминогу, чем к нам. Поэтому, изучая осьминогов, мы не просто познаем загадочного моллюска — мы познаем возможные формы сознания во Вселенной. А следующая глава нашей книги будет посвящена еще более неожиданным кандидатам: насекомым и, в частности, шмелям, которые, как показывают новейшие исследования, тоже могут быть гораздо умнее, чем мы думали. Но об этом — впереди.

Глава 3. Сознание у шмелей и мушек

Нет, Декарт был в корне несправедлив по отношению к насекомым.

Когда вы прихлопываете муху на кухне или наступаете на таракана, вы испытываете хоть каплю сомнения? Или в голове автоматически щелкает: «Насекомое — это такой рефлекторный автомат, крошечный мозг, сплошные инстинкты. Ничего не чувствует»?

Приготовьтесь к тому, что ваше представление о мухах и пчелах может измениться после этой главы.

Самая большая неожиданность последних лет в когнитивной науке заключается вот в чем: медоносная пчела с мозгом размером с маковое зернышко (всего около 960 000 нейронов — для сравнения у человека их 86 миллиардов) демонстрирует такие формы поведения, которые у позвоночных мы без колебаний называем признаками сознания. Она не просто собирает нектар. Она считает, различает стили живописи, испытывает оптимизм и пессимизм, играет, а возможно, даже обладает чем-то похожим на элементарную эмоциональную жизнь. И это ставит перед нами неудобный вопрос: может быть, сознание — это не привилегия большого мозга, а фундаментальное свойство сложно организованных нервных систем, возникающее каждый раз заново, когда эволюции требуется эффективный менеджер поведения?

Начнем с того, что долгое время наука даже не задавалась такими вопросами применительно к насекомым. Вслед за Рене Декартом (который, напомню, считал животных автоматами) бихевиористы XX века рассматривали пчел как простых «стимул-реактивных» роботов. Танец пчелы? Инстинктивная программа. Построение сот? Жесткий рефлекс. Избегание хищника? Безусловная реакция. Но в 2000-е годы пришло время пересмотра — во многом благодаря работе австралийского исследователя М. Дж. Райана и его коллег, а затем и целой плеяды ученых: Л. Читки, А. Б. Баррона, К. Кляйна, С. Букеса, Л. Ф. Абреу, И. С. Паулы, Ф. Ваннесте, П. Д’Амаро, В. Фиоре, Ц. Чжана, Д. Ванга, К. Перри, Г. В. Донеллана, А. Хааса, Ш. Шермана, И. Саварезе, В. Фицджеральда, Д. Клейтона, К. Рэй-Феррер, Р. Бритто, Д. Веласкеса, Д. Марфи, Х. Соуза, С. Паоло, Р. Д’Амаро, М. Санчеса, Л. Лучеса, Э. Лопеса, Р. Морлеса, М. Солибье, Д. Жирод, С. Пиотровски, Д. Жирара, Э. Мото, Т. Мерсера, Р. Менцеля и многих других. Исследования посыпались как из рога изобилия.

Классической работой, которая перевернула сознание (простите за каламбур) многих когнитивистов, стала статья А. Б. Баррона и К. Кляйна в 2016 году в журнале Animal Behaviour. Они задали простой, но убийственный вопрос: зачем пчеле такие сложные когнитивные способности, если ее действия могут быть объяснены простой суммой рефлексов? И ответили: не могут.

Они показали, что у пчел есть централизованная нервная система, которая интегрирует сенсорную информацию из разных источников, управляет обучением и памятью, а самое главное — у них есть аналог дофаминовой системы подкрепления, которая у позвоночных связана с субъективным опытом «хорошо» и «плохо». У пчел роль дофамина играет октопамин — нейромедиатор, который модулирует поведение при получении награды в виде сладкого нектара и наказания — горького раствора.

Баррон и Кляйн предположили, что минимальным нейронным субстратом сознания является не кора головного мозга, а структура, которая обрабатывает информацию централизованно и связывает ее с системой мотивации. У насекомых эту роль играют грибовидные тела — парные структуры в протоцеребруме, которые у пчел достигают высокой степени развития. Грибовидные тела получают входы от обонятельных, зрительных и тактильных центров, а их выходы идут к моторным областям. Они необходимы для обучения, памяти и принятия решений. И когда их повреждают, пчела перестает различать запахи, забывает выученные пути и ведет себя как… бессознательный автомат?

Баррон и Кляйн говорят, что именно так: повреждение грибовидных тел лишает пчелу способности к гибкому поведению, но сохраняет рефлексы. Это очень похоже на то, что происходит с человеком при повреждении коры, ответственной за сознательное восприятие.

Но теория — это одно, а поведение — другое. Давайте пройдемся по фактам. Пчел можно научить лететь к кормушке, если она находится, скажем, за четвертым ориентиром по счету.

Эксперименты Ц. Чжана и его коллег показали, что пчелы различают «один», «два», «три» и даже «четыре» визуальных стимула, причем не только по площади, а именно по количеству. Они могут пролетать мимо двух синих кружков, чтобы выбрать три желтых, если три желтых ассоциированы с сахаром. При переносе на новый контекст — например, на разные формы или цвета — способность к транссимволическому переносу сохранялась.

То есть пчела понимала не «синий кружок», а «два объекта». Позже выяснилось, что пчелы способны считать до четырех, а в некоторых экспериментах — до пяти. Это требует рабочей памяти и способности к оперированию абстрактными категориями. Спросите любого бихевиориста 1960-х: пчела, считающая до четырех, — абсурд. Но это факт.

В 2019 году группа А. Хааса, Л. Читки и Ш. Шермана (Haase et al., 2019, Frontiers in Psychology) опубликовала эксперимент, который звучит как шутка, но это серьезная наука. Они учили пчел различать картины Клода Моне и Пабло Пикассо. Да, вы не ослышались. Пчелам показывали репродукции разных художников в Y-образном лабиринте: за одним изображением, скажем, Моне, следовало подкрепление сахарной водой, за другим, Пикассо, — нет.

Пчелы успешно выучивали различие. Затем им предъявляли новые, ранее не виденные картины тех же художников. Пчелы, обученные выбирать Моне, уверенно летели к новому Моне и отвергали нового Пикассо. Они схватывали не отдельные цвета или линии, а что-то вроде «стиля» — сложной комбинации признаков. Это требовало обобщения на уровне, который мы обычно приписываем только позвоночным. Критики возражали: может быть, пчелы реагируют на незначительные, не замеченные человеком детали? Но авторы провели контроль с перестановкой цветов и устранением текстурных подсказок — результат остался. Пчелы действительно различали стили. Зачем это нужно пчеле в природе? Возможно, чтобы различать цветы по сложным паттернам, которые меняются в зависимости от угла освещения, вида растения и времени дня.

Возможно вы слышали про «тест на предвзятость», который описывали Э. С. Пол и М. Мендл?

Он был адаптирован для пчел Л. Ф. Абреу, И. С. Паулой, Ф. Ваннесте, П. Д’Амаро и В. Фиоре.

Пчел сначала учили, что один запах, например, лимонный, предвещает сладкую награду, а другой, например, ванильный, — горькое наказание. Затем им предъявляли промежуточный, новый запах. Если пчела только что получила неожиданную сладкую порцию, что должно было вызвать «хорошее настроение», она с большей вероятностью приближалась к промежуточному запаху, интерпретируя его как позитивный. Если ее перед этим встряхивали в пробирке, то-есть подвергали стрессу или лишали еды — она избегала промежуточного запаха. Таким образом, у пчел зафиксировали когнитивную предвзятость, которая у позвоночных считается надежным поведенческим маркером эмоционального состояния. Пчелы могут быть «оптимистами» или «пессимистами» в зависимости от их текущего благополучия. Это не рефлекс. Это субъективная окраска восприятия мира.

В 2017 году К. Перри, Г. В. Донеллан и их коллеги сообщили о том, что шмели играют с деревянными шариками.

Игра — это поведение без очевидной утилитарной цели (не еда, не размножение, не безопасность) выполняемое ради самого процесса. Молодые шмели катали шарики, забирались на них, перекатывали их с места на место, и при этом у них не было никакой внешней награды.

В контрольных условиях, когда шарик был неподвижен или представлял собой кусок коры, интереса не возникало. Игра требовала движения объекта и, по-видимому, доставляла удовольствие. Авторы отметили, что играли в основном молодые особи — как у млекопитающих, где игра связана с развитием двигательных и социальных навыков.

Зачем шмелю играть? Возможно, для тренировки координации в безопасных условиях. Но сам факт, что насекомое способно к спонтанной игре, без внешнего подкрепления, рушит представление о них как о машинах.

В работе А. Хааса, Л. Читки и Э. Мото шмелей научили выбирать между немедленной малой наградой (сахар низкой концентрации) и отсроченной большой (сахар высокой концентрации, но доступный через 10 секунд).

Шмели, особенно те, которые были голодны, чаще выбирали немедленную малую, но после обучения — начинали ждать.

Самоконтроль у насекомого? Да. И он зависит от мотивационного состояния. Это тест на отсроченное удовлетворение, который ранее проходили только вороны, обезьяны и некоторые хищники. Исследователи также показали, что шмели могут запоминать не только «что» и «где», но и «когда» — то есть у них есть прото-эпизодическая память, похожая на ту, что описана у осьминогов и ворон. Пчела помнит: в этом цветке утром нектар был сладким, а после полудня — нет. И она распределяет свои маршруты в зависимости от времени дня.

Теперь остановимся на самом спорном, но самом важном для нашей книги вопросе: чувствуют ли насекомые боль? Это не философская абстракция, потому что от ответа зависит, имеем ли мы право травить тараканов, ловить мух на липкую ленту или ставить опыты на плодовых мушках без анестезии.

В 2021 году группа исследователей во главе с И. Саварезе, В. Фицджеральдом, Д. Клейтоном и К. Рэй-Феррер проанализировала все доступные данные. Вот что выяснилось. У насекомых есть ноцицепция — способность обнаруживать повреждающие стимулы (высокая температура, давление, острые вещества). У них есть сенсорные нейроны, которые активируются при повреждении, у них есть центральная обработка этой информации в грибовидных телах и других ганглиях. У них есть поведенческие реакции на боль, которые не являются простыми рефлексами: например, пчела, получившая удар током на левую ногу, будет в будущем избегать не только места удара, но и любой ситуации, которая ассоциируется с болью. Она учится. Более того, если дать пчеле морфин или лидокаин, она перестает демонстрировать защитные реакции при том же стимуле. Это похоже на то, как работает анальгезия у позвоночных.

Критики говорят: у насекомых нет опиоидных рецепторов? Есть. У мух дрозофил нашли рецепторы, похожие на опиоидные, и блокада этих рецепторов усиливает болевые реакции.

Окончательного консенсуса нет, но большинство специалистов согласны: вероятность того, что насекомые испытывают субъективно неприятное ощущение при повреждении, достаточно высока, чтобы ввести презумпцию их страдания. Иными словами, мы не знаем наверняка, но бремя доказательства лежит на тех, кто утверждает, что им не больно. Потому что эволюционно боль с ее негативной аффективной окраской — это самый эффективный способ заставить организм избегать опасности в будущем. Если бы пчела просто рефлекторно отдергивала лапку без неприятного чувства, она бы не выучивала избегать место с ударом тока. А она выучивает.

Таким образом, постепенно складывается картина, которую в своих обзорах 2020—2025 годов описывают Л. Читка, А. Б. Баррон, К. Кляйн, С. Букес, Д. Жирар и Э. Мото. Насекомые, особенно пчелы и шмели, а также, возможно, мухи и тараканы, обладают тем, что можно назвать «феноменальным сознанием»: у них есть рабочая память, произвольное внимание, когнитивная предвзятость, игра, способность к планированию и, вероятно, аффективные состояния. При этом у них нет неокортекса, нет даже коры как слоистой структуры. Их нервная система организована из ганглиев, но благодаря высокой плотности синапсов в грибовидных телах, у пчелы их около 340 000 только в правом грибовидном теле, и параллельной обработке информации они достигают уровня интеграции, которого достаточно для субъективного опыта. А. С. Баррон (2019) в статье «The emergence of consciousness in the insect nervous system» выдвигает гипотезу, что сознание не зависит от абсолютного числа нейронов, а зависит от топологической сложности сети и наличия рекуррентных связей (петель обратной связи). У насекомых такие связи есть. Они не менее сложны, чем некоторые участки коры мыши.