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.
Каждый раз, когда мы пытались вбить направляющий канал в мертвый высохший череп, кончик этого канала ломался в кости. Однако при работе на живом влажном черепе ничего подобного не наблюдалось; направляющий канал плавно входил в кость, раздвигая ткань, а не проталкивая ее вперед.
Первый дельфин, которому мы вбили направляющие каналы, был зарегистрирован под № 6.
Мы решили вести полную регистрацию, нумеруя всех животных, участ вовавших в этой серии опытов. Наш дельфин, хотя и был шестым в серии, первый подвергся нелегкой операции.
Первый направляющий канал (длиной около 30 миллиметров) удалось ввести удивительно легко и быстро. Мы моментально провели электроды через кожу, сало, мышцы и отверстие канала в мозг, а затем приступили к долгому и кропотливому изучению этого гигантского мозга при помощи электрического раздражения.
Каждый оборот манипулятора продвигал кончик электрода на 1 миллиметр в глубину мозга.
В каждой зоне мозга мы наносили очень слабые электрические раздражения различной интенсивности и пытались про следить, что же при этом происходит с животным. Я подчеркиваю "пытались" потому, что, так же как и у человека, в мозге дельфина есть много областей, дающих при раздражении эффекты, которые мы еще не понимаем. При раздражении обширных, так называемых "молчащих" зон мозга человека не возникает непосред ственно наблюдаемого эффекта. Но некоторые зоны исключаются из числа "молчащих", по мере того как мы открываем новые присущие им функции.
Обычно мы пытаемся выявить вызванные раздражением движения определенных групп мышц. И прежде всего мы ищем у животного какое-либо движение, возникающее при раздражении. Ну а уж если такое движение выявлено, то его легко продемонстрировать и другим людям. Например, во время опыта на дельфине мы обнаружили в глубине коры двигательную зону, которую в человеческом мозге мы назвали бы супраорбитальной (надглазничной). При раздражении этой специфической области один глаз животного поворачивался в определенном направлении и удерживался в таком положении, пока длилось раздражение. Раздражение мозга в одной точке вызывало поворот глаза вверх, раздражение в другой точке - поворот его вниз, в третьей - вперед, в четвертой - назад. Эффект такого раздражения очевиден. Можно обнаружить области мозга, которые регулируют Движение грудного плавника, глаза, языка, мышц спины, хвоста и даже эрекцию пениса. Пользуясь нейрофизиологическими терминами, можно сказать, что все это "двигательные влияния": раздражаемая область мозга непосредственно активирует определенные мышцы.
Однако "мотивационные" влияния не столь очевидны, как двигательные. Для того чтобы знать, попали ли вы в активные области мозга, т. е. в те области, которые вызывают мотивацию, надо обучить животное. Однако при составлении карты мозга обычно имеют дело с необученным животным, с которым трудно работать. Правда, если вы нашли одну такую точку и обучили животное, то затем уже совсем не трудно бывает "нащупать" и другие активные точки. Но пока вы не нашли первой зоны, вызывающей мотивацию, опыты ваши подобны выстрелам в темноте. Наши первые открытия на дельфине были сделаны, когда мы натолкнулись в мозге животного № 6 на точку, относящуюся к системе поощрения.
Целый вечер мы занимались исследованием мозга этого животного, продвигая каждый раз электрод на 1 миллиметр в глубь обширной области коры верхней части мозга. Такими миллиметровыми шагами мы продвинулись примерно на 60 миллиметров вглубь; мы останавливались то на 15 минут, то на 1 час в каждой точке, пытаясь выяснить, можно ли в этой точке вызвать какую-либо реакцию, мотивационную или двигательную. Очевидно, мы натолкнулись на одну из больших "молчащих" зон; у человека такие зоны расположены в передней лобной области (как раз над глазами). Мы работали допоздна. Разочарование было полное. Ну а что если весь этот мозг "молчащий"? Что если что-то не в порядке с электродами? А может быть, мы вообще все делаем не так, как надо. Наше время истекало, нас одолевало нетерпение, но в конце концов мы были вынуждены уйти из лаборатории.
На следующее утро мне так нетерпелось начать работу, что я пришел в лабораторию совсем рано, продвинул электрод вглубь на очередной миллиметр и начал раздражение. Сразу же стало очевидным, что раздражение вызывает эффект, который мы не наблюдали прежде ни на дельфинах, ни на других животных.
При довольно сильном токе животное реагировало каждый раз сразу же после раздражения.
Его одолевало беспокойство, оно начинало дергаться, пытаясь вырваться из креплений, и издавало "дельфиньи" звуки. Ток был очень сильный, и я подозревал, что электрод только приблизился к чувствительной зоне, но не вошел в нее и что лучше продвинуть его глубже, чтобы понизить порог и избежать коагуляции ткани мозга сильным током. Продвинув электрод еще на один или два миллиметра, я тут же обнаружил, что пороговое значение тока для двигательной и голосовой реакции понизилось. Дельфин стал издавать так много звуков, как никогда раньше, Раздался свист, жужжание, скрежет, лай, звуки, напоминающие крики толпы на стадионе. (Надо сказать, что многие новые и волнующие факты оставались неосознанными, пока мы позднее не воспроизвели эту магнитофонную запись.)
Я подумал, что пора бы попробовать установить, не достигли ли мы системы поощрения.
Научится ли животное нажимать на выключатель, чтобы вызвать раздражение собственного мозга?
Я наспех соорудил выключатель, на который дельфин мог нажимать мордой. Если бы он толкал его вверх, контакт замыкался бы, и это привело бы к возникновению серии раздражений. Собирая выключатель, я за метил, что дельфин пристально следит за мной.
Едва я окончил сборку и приладил стержни, необходимые для работы выключателя (который располагался вне воды над животным), дельфин принялся нажимать на стержни. К тому времени, когда я подсоединил выключатель к остальной аппаратуре, он выучился надлежащим образом нажимать на него и включал ток, чтобы вызвать раздражение.
Мне стало несколько не по себе: в поведении животного явно ощущалось гораздо больше целенаправленности, чем у обезьян. У меня всегда создавалось впечатление, что, прежде чем обезьяна освоит работу с выключателем, она не раз замыкает контакты чисто случайно.
Выучившись, обезьяна тут же забывала, что ей надо делать. Но таких "случайных" замыканий бывало множество, прежде чем до животного доходил смысл операции.
У дельфина я вообще не замечал таких случайных действий. Внешне все выглядело так, будто он знал, что моя деятельность может каким-то образом вознаградить его. Казалось, он именно знал, что этот стержень можно будет в дальнейшем использовать для каких-то целей, связанных с раздражением. Ведь он уже был знаком с раздражением, видел, как я нажимал на выключатель; когда выключатель был готов, он нажал на него, при первой же пробе усвоил его действие и понял, как надо нажимать на выключатель, чтобы вызвать электрическое раздражение.
Первой удачной попытки было до статочно, чтобы он обучился этому приему.
Столь же быстро и непосредственно прошло обучение у одной маленькой самки. Стоило мне показать ей, как надо обращаться с выключателем, раза два приподняв стержень ее мордой, и она тут же усвоила этот прием. В этом случае выключатель прерывал раздражение, которое было ей неприятно. Так мы обнаружили первое различие между обезьянами с их маленьким мозгом и дельфинами, обладающими крупным мозгом. Дельфин обучается куда быстрее обезьяны. Скорость обучения у него так велика, что мы сейчас даже не можем ее точно измерить, но, по-видимому, обучение проходит в столь же быстром темпе, как и у человека.
Дельфину можно помочь, показав нужный прием, а при обучении обезьяны демонстрации бесполезны.
Дельфин-самец издавал звуки всякий раз, когда ему не удавалось вызвать раздражение. При раздражении он сразу же умолкал. Однажды в наспех собранном приборе заело стержни, ведущие к выключателю, и дельфин уже не мог сам раздражать мозг. Тут из его дыхала вырвалась целая серия звуков. Микрофон был расположен непосредственно над дыхалом и соединен с усилителем и громкоговорителем, поэтому даже слабые звуки были хорошо слышны по всей комнате. Я использовал стереофоническую магнитофонную запись, один канал которой служил для записи звуков дельфина, а другой-для регистрации моих замечаний (впоследствии отметки эти обрабатывались секретарем). В репродукторе слышались звуки, напоминающие гул толпы, и некоторые лоцирующие звуки дельфина (быстрое щелканье, звуки, похожие на скрип двери), а затем внезапно раздались очень странные звуки, которых мы раньше не отмечали.
Некоторые из этих странных звуков отдаленно напоминали смех, по крайней мере характер звука, "взрывчатый" и пульсирующий, напоминал смех человека. (Перед этим в лаборатории кто-то смеялся.) Затем мы услышали очень своеобразные звуки, и при этом столь быстрые, что я смог разобрать их лишь позже, когда мы воспроизвели магнитофонную запись.
Я пытался управлять голосовой реакцией дельфина весьма "формальным" способом, т. е. заставлял его для получения вознаграждения издавать свист определенной высоты, длительности и громкости. Оказалось, что эта задача выполнима. Однако, внимательно изучая магнитофонные записи после первого часа опытов, мы выявили нечто совершенно неожиданное. Когда мы воспроизвели первую серию магнитофонных записей, то обнаружилось, что наш дельфин в очень сжатом "стенографическом" виде повторял некоторые слова, которые я произносил по ходу опыта, диктуя технические данные для записи на магнитофонную ленту. Конечно, это была копия, далекая от оригинала, - дельфин не "говорил", а крякал. Мы не могли обнаружить никакой закономерности в том, что дельфин выбирал для подражания из всего нашего разговора. Приведу наиболее яркие примеры.
Я говорю: "The TRR (Train repetition rate), - причем произношу слова очень-отчетливо: ведь мой секретарь должен их переписать, - is now ten per second". Животное крякнуло "TRR", и казалось, что это был высокий голос утенка Дональда. Когда я сказал: "Three hundred and twenty-three feet on the tape", дельфин повторил: "Three hundred and twenty-three". Конечно, воспроизвел он эти слова весьма примитивно, но вполне отчетливо. Кроме того, он чрезвычайно точно воспроизводил наш смех.
Мы сталкивались со многими такими случаями во время опытов. В общем поведение дельфина зависит от различных условий. При первом раздражении системы поощрения дельфин издает громкие звуки. Позднее, научившись нажимать на выключатель самораздражения, он уже не издает звуков. И после этого он вновь прибегает к голосовым реакциям лишь в тех случаях, когда ему не удается вызвать раздражение. Если животное специально вознаграждать за голосовую реакцию путем раздражения его мозга, после того как оно издаст звук, то можно заставить его издавать звуки и даже подра жать человеческому голосу.
Затем мы прослушивали записанные звуки, пропуская магнитофонные ленты со скоростью, вдвое или вчетверо меньшей, чем при записи, и выявили еще одно неожиданное обстоятельство. Дельфины, по-видимому, вполне способны перенимать звуки, издаваемые человеком, но они произносят их быстрее. Мы обнаружили, что большая часть звуков, воспроизводимых дельфином, лучше воспринимается и их легче разобрать, если увеличить их продолжительность и уменьшить высоту, замедляя движение магнитофонной ленты.