Когда выяснилось, что и паральдегид не безопасен Для дельфинов, в нашей группе едва не вспыхнул бунт. Мысль о гибели животных не давала нам покоя. Правда, сотрудники Маринлэнда вели себя очень благородно и по мере возможности скрывали свое возмущение по поводу того, как мы обращаемся с их друзьями. И только дрессировщик Андре Коуэн, управляющий Билл Роллестон, куратор Ф. Дж. Вуд и, наконец, братья Нортон и Том Баскины — владельцы местного ресторана и мотеЛя — настойчиво, хотя и мягко твердили нам, что дельФины — животные необычайно умные, игривые, дружески расположенные к людям и что так с ними обращаться нельзя. Вуд, впрочем, соглашался предоставить нам возможность продолжать наши исследования, если мы того пожелаем, однако он чувствовал, что гибель пяти животных должна была бы послужить нам достаточно серьезным уроком. Я совершенно уверен, что ему не хотелось продолжать жертвы во имя науки, пока мы не подытожим то, что нам уже удалось узнать. Все мы были очень опечалены и оправдывали себя лишь сознанием того, что если опыт удастся, то его уже больше не придется повторять.
В конце концов мы поняли, что не сможем получить никаких нейрофизиологических данных и что нам придется удовольствоваться пятью препаратами целого мозга для нейроанатомического изучения. Правда, эти препараты были гораздо лучше, чем все то, что удавалось получить ранее для изучения коры мозга и таламуса (другой части переднего мозга). Чтобы обеспечить хорошую фиксацию, мы произвели под глубоким наркозом перфузию формалином через аорту (основной кровеносный сосуд, идущий от сердца).
При последующем изучении полученных препаратов (позднее д-р Кругер и д-р Розе исследовали их вновь уже в Университете Джонса Гопкинса) мы установили, что у взрослого животного мозг очень велик и сложен и что он увеличивается в размерах с увеличением длины тела (см. табл. 4 в Приложении 2). Мозг был настолько велик, что для пропитывания его целлоидином (предварительная обработка, необходимая для приготовления срезов) понадобился целый год. Мы смогли определить вес мозга точнее, чем это делалось прежде, и обнаружили, что у животных длиной от 2 до 2,5 метра его вес колеблется в пределах 1175–1707 граммов.
Анализ, произведенный после заливки и окраски препаратов, показал, что плотность клеток в коре у дельфина почти такая же, как у человека.[7] Кроме того, этот анализ показал, что у дельфинов имеются те же таламические ядра, что и у приматов, в том числе и у человека, и что они сравнимы с человеческими по размеру [21].
Мы установили также, что перфузия мозга под наркозом через аорту бывает успешной только в том случае, если производить ее крайне быстро. Перфузия через сонные артерии невозможна, так как жидкость вытекает через "чудесную сеть" (особая сеть артерий и вен), которую перерезают при вскрытии.
Наши собственные наблюдения подтвердили долголетние наблюдения сотрудников Маринлэнда, уверявших, что дельфины не нападают на человека, даже если он причиняет им боль. Это кажется порой странным, потому что дельфины нападают, например, на акул и убивают их, а также дерутся друг с другом в брачный период. Физически дельфины достаточно сильны, чтобы оторвать или откусить человеку руку или ногу или чтобы отбить ему внутренности внезапным сильным ударом. Однако не известно ни одного случая, когда бы эти животные нанесли человеку травму, даже если этот человек плохо с ними обращается.
Все наблюдения и выводы, сделанные нами в 1955 году, имели неоценимое значение для нашей дальнейшей работы с дельфинами. Именно первые две недели, проведенные в
Маринлэнде, и вдохновили меня на то, чтобы в последующие годы тратить все больше и больше времени, сил и средств на изучение этих поистине замечательных существ.
ГЛАВА IV
Новые методы исследования
Во время экспедиции 1955 года мы многое узнали о дельфинах. М-р Вуд составил целую коллекцию звуков, которые эти животные издают в неволе. Мы прослушали магнитофонные записи и прочли его статью о различных дельфиньих звуках [60]. Пользуясь его гидрофоном, мы смогли услышать эти звуки непосредственно в тот момент, когда дельфины их издавали.
Мы наблюдали дрессированных животных, знакомились с программой дрессировки и просмотрели представления для публики; «режиссером» их был Андре Коуэн. Мы поняли, что все дрессировщики и все сотрудники Морской студии относятся к дельфинам с глубокой симпатией. Им претила наша работа — ведь мы убивали этих дружелюбных животных, и мы чувствовали, что они осуждают наши методы, тем не менее их чрезвычайно интересовали наши исследования. Придя к заключению, что никакие опыты на мозге живых дельфинов невозможны без разработки совершенно новых методов, мы временно занялись общими наблюдениями за поведением этих животных.
Летом 1956 года на острове Нонамессет близ ВудсХола я снова встретился с Уильямом Шевиллом и Барбарой Лоуренс. Они получили дельфина в Морской студии и переправили его самолетом на остров. Там его поместили в маленький бассейн и изучали его голосовые реакции и его чувствительность к высоким звукам под водой.
Все были крайне удивлены, когда выяснилось, что дельфин воспринимает звуки с частотой более 140 килогерц, — для человека такие звуковые колебания, безусловно, лежат в диапазоне ультразвука. Шевилл и Лоу ренс установили также, что звук, подобный "скрипу двери", который нередко отмечали в Маринлэнде, представляет собой нечто сходное с сигналом сонара: дельфины посылают звуковые колебания, затем «принимают» отраженное эхо и таким образом обнаруживают различные предметы, и особенно рыбу, в мутной воде или ночью. Эти опыты убедили меня, что у дельфинов имеется весьма действенная акустическая система, которая позволяет им опознавать различные предметы. Прора ботав со своим дельфином около двух месяцев, Шевилл и Лоуренс выпустили его на свободу.
Поездка на остров Нонамессет побудила меня провести опыты на мозге дельфинов, причем я решил не прибегать к наркозу. Я вернулся в Маринлэнд с кое-какими мыслями о том, каким образом следует осуществить эти опыты. Проверяя методику на обезьянах, я обнаружил, что она очень проста и дает желаемые результаты.
Обезьяну привязывали и вбивали ей в череп кусочек иглы для подкожных инъекций ("направляющий канал"), причем игла входила в полость черепа, но не проникала в мозг.
Изолированный и экранированный ме таллический электрод с зачищенным кончиком вводили через маленькое отверстие в коже по направляющему каналу в мозг. Глубину погружения электрода регулировали маленьким манипулятором, расположенным на внешнем конце направляющего канала. Таким методом можно было в самых различных условиях регистрировать электрические потенциалы в участках мозга, расположенных на разной глубине, и возбуждать активность клеток мозга, пропуская через эти маленькие электроды электрический ток; он позволяет также вводить химические вещества в малых количествах через тонкие иглы в любую область мозга.
Я использовал этот метод, пытаясь обучить обезьяну голосовым сигналам, выражающим ожидание и просьбу. Ограниченное в своих движениях животное, после того как в определенные участки мозга ввели электроды, начинало лаять. Эти звуки через микрофон включали электрическую цепь, и в конечном счете на систему поощрения в мозге обезьяны с небольшой задержкой наносилась серия электрических раздражений. Другими словами, если обезьяна лаяла, то через определенный промежуток времени у нее возникало кратковременное ощущение удовольствия. Ранее мы обнаружили, что обезьяну можно легко обучить нажимать на ключ, чтобы вызвать раздражение мозга в определенном месте. Ей приходилось по вкусу это раздражение, и она нажимала на ключ трижды в секунду на протяжении 16 часов в день. Однако, когда мы перешли к звуковым реакциям. я убедился, что обезьяна, хотя и стремилась издавать звуки, так и не смогла взять в толк, что за этим последует вознаграждение; даже сотни ежедневных проб на протяжении шести месяцев не вызвали у нее такого рода понимания. Мы сделали вывод, что у обезьяны с большим трудом можно вызвать произвольные звуковые реакции; вообще звуковая реакция у обезьян — это лишь одно из выражений эмоциональной реакции (воркование — при требовании пищи, лай — в случае, если животное разгневано, крик — если ему причиняют боль и т. д.).
Была составлена подробная карта расположения в мозге обезьян точек, при раздражении которых возникают различные эффекты, например движение мышц и изменение мотиваций.
Системы поощрения и наказания были также изучены и нанесены на карту [27].
Прежде на кошках и крысах, а теперь на обезьянах мы показали, что животное можно приучить к простой операции — тянуть за рычаг, чтобы вызвать раздражение током определенных участков своего же собственного мозга. Если такому животному с вживленными в соответствующее место мозга электродами дать выключатель, то в конце концов оно само станет замыкать контакт, чтобы вызвать серию электрических раздражений мозга. Если расположить электроды в других участках мозга, то животное делает все возможное, чтобы избежать раздражения этих областей или уклониться от него; например, оно нажимает на выключатель, чтобы прекратить раздражение. Ставя опыты с обезьянами, мы разработали методы, которые позволили нащупать порог эффекта «автостопа» и изучить эффект реакции «автостарта». Результаты, имеющие значение для работы с дельфинами, изложены ниже [27].
Обезьяна раздражала определенную систему в своем мозге трижды в секунду в течение примерно 16 часов в день. Эффект совершенно не зависел от каких-либо условий окружающей среды, и животное можно было лишь ненадолго отвлечь от этого занятия. У обезьяны менялся характер, и из подозрительной и агрессивной она становилась довольно ласковой и внимательной, проявляя большой интерес к окружающим людям; таким образом удавалось быстро «приручить» даже свирепое животное.
При раздражении системы противоположного типа (системы наказания) обезьяна приучалась выключать серию раздражений постепенно нарастающей интенсивности и бодрствовала по 48 часов, стремясь избавиться от неприятных раздражений. Обезьяна становилась крайне агрессивной и иногда начинала кусать любой предмет. оказавшийся у ее рта (в том числе и пальцы экспериментатора).
Хотя воздействие поощрения в системе самораздражения было весьма эффективным и дрессировка велась в течение полугода, ни одна из трех обезьян так и не научилась издавать те звуки, которые гарантировали ей вознаграждение. Каждая из них без труда привыкла нажимать на выключатель рукой, ногой или языком; но даже при голосовом ключе (выключателе, включающем электрическую цепь при звуках голоса) они не смогли научиться издавать звуки, чтобы вызвать раздражение системы поощрения [27].
Обезьяна обучалась выполнять крайне сложные задачи, чтобы вызвать такое раздражение посредством нажатия на выключатель. Она обучалась тому, что мы называем «псевдосчетом», т. е. ее учили многократно нажимать на выключатель, чтобы получить раздражение, скажем, при шестом включении. Эта операция и была названа «псевдосчетом», после того как было обнаружено, что животное не считает, а нажимает на контакт ритмически, пока не вызовет раздражения. Но если внезапно изменить требуемое число включений, то животное страшно огорчается; оно пытается вырваться из специальных креплений, которые ограничивают свободу его движений, и не сразу входит в тот ритм, который требуется для решения новой задачи.
"Приручение" при раздражении положительной системы (системы "автостарта") являет собой удивительное зрелище. Очень свирепая обезьяна с длинными клыками при раздражении этой системы становится послушным животным. Она быстро прибавляет в весе и кажется совершенно счастливой, хотя свобода ее ограничена: ведь животное сиднем сидит в кресле денно и нощно на протяжении многих недель.
Наоборот, при раздражении системы противоположного типа животное становится совсем несчастным: оно теряет аппетит и крайне агрессивно относится к тем, кто за ним ухаживает.
Не исключено, что длительное раздражение (на протяжении, например, нескольких часов) может вызвать смерть животного.
Такие отрицательные эффекты можно полностью исключить, раздражая хотя бы в течение нескольких минут систему поощрения.
Таким образом, эти активные системы мотивации в мозге, положительная и отрицательная, необычайно действенны и позволяют обучить животное за короткое время всему, чему оно способно обучиться. Такой метод гораздо действеннее любого другого известного нам приема, основанного на реакциях непосредственного поощрения или наказания. Он имеет еще и то преимущество, что позволяет экспериментатору непосредственно и точно регулировать силу и длительность раздражения.
Я решил, что результаты работы, проведенной с обезьянами макаками, можно использовать для составления карты мозга дельфинов [29]. Если мы смогли бы применить это могучее средство исследования, то мы научились бы управлять поведением дельфинов и ускорили бы темп их обучения. Нам предстояло определить, поддаются ли эти животные с крупным мозгом такому обучению и чувствительны ли они к "промывке мозгов" током, как обезьяны, у которых мозг гораздо меньше.
ГЛАВА V
Первые результаты
В октябре 1957 года я вновь приехал в Маринлэнд, вооруженный новой методикой исследования, которая была испробована на обезьянах. Прежде чем приступить к работе на мозге дельфина, мы должны были разработать более совершенные способы крепления животного, чем те, которые применялись нами в 1955 году.
Оказалось, что содержание дельфина на воздухе в течение длительного времени (до шести дней) приводит к фатальным последствиям и что его надо смачивать соленой водой, чтобы предотвратить шелушение кожи. Много времени ушло на разработку способа крепления дельфина в маленьком лабораторном аквариуме, который подготовил м-р Вуд. Мы считали, что следует строго ограничить движения головы у дельфинов при пробивании направляющего канала, чтобы застраховать как животных, так и нас самих от возможных травм.
Потратив неделю времени, мы придумали систему крепления: она состояла из доски с отверстием, в которое просовывали морду животного. Изнутри это отвер стие было выложено эластичным пенопластом (изоцианатной пеной). В этом «наморднике» животное могло двигать челюстями вверх, вниз и в стороны в диапазоне 5–8 сантиметров. Животное подвешивали в воде на ремнях, прикрепленных к двум трубам, идущим вдоль аквариума.
Голова удерживалась в определенном положении при помощи изогнутой стальной полосы, покрытой пе нопластом, которая плотно прилегала сзади к шее. Кожа на тех частях тела, которые выступали из воды, оставалась влажной, так как спину животного покрывали простыней, непрерывно смачивая ее водой, которая разбрызгивалась из сплющенных иголок для подкожной инъекции. Вес животного в основном уравновешивался выталкивающей силой воды. Верхняя часть головы с дыхалом находилась над водой. После первого же опыта животное переносило фиксацию в станке вполне хорошо.
Приступая к первому опыту, я не без трепета ввел анестезирующий препарат местного действия в кожу, сало и мышцы верхней части головы, как раз позади дыхала. Когда я с усилием вводил препарат в покрывающие череп ткани, дельфин подпрыгивал при каждом уколе иглой. Затем животное затихло и перестало дергаться, и я начал вбивать в череп направляющие каналы [28].
Маленький молоток я сменил большим, плотницким и тем самым повысил скорость операции. Процедура эта, видимо, не причиняла животному больших страданий, Дельфин дергался при каждом ударе молотка лишь потому, что удары отдавались в голове сильным гулом. Мы не отметили ни малейших признаков, которые указывали бы на то, что эта процедура вызывала у животного боль. Но, даже не причиняя боли, такая операция может вызвать у чувствительных животных психическую травму.
Я испробовал на себе эту процедуру, чтобы убедиться, действительно ли она выносима, и нашел, что даже без местной анастезии боль оказывается не слишком сильной. Однако удары молотка по игле отдаются в ушах гулом ошеломляющей силы.
В предыдущей работе с обезьянами я обнаружил, что живая кость подобна живому
"зеленому" дереву: в кость так же удобно вбивать иглу, как в свежее дерево — гвоздь. Если же кость мертва, то эта процедура напоминает вбивание гвоздя в старую оштукатуренную стену.