Грегорі Бернс:
що відбувається в мозку собаки
під час взаємодії з людиною?
Embedded Files
автор публікації: Костянтин Скальський
Доктор Грегорі Бернс (Gregory Berns) — нейробіолог, професор Університету Еморі (Emory University), один із найбільш відомих дослідників нейрокогніції собак та нейробіологічних механізмів людино-тваринної взаємодії. Його дослідження стали особливо відомими завдяки використанню функціональної магнітно-резонансної томографії МРТ (fMRI) для вивчення мозку собак, які перебувають у свідомості та добровільно беруть участь у дослідженні.
Цікаво, що особиста історія Бернса також пов'язана з його інтересом до цієї теми. Після смерті його улюбленого собаки він почав замислюватися над питанням: чи може собака переживати прихильність до людини і чи можна знайти об'єктивні нейробіологічні ознаки цього зв'язку?
Саме це питання стало одним із поштовхів до створення дослідницького проєкту Dog Project в Університеті Еморі.
МРТ собаки без наркозу
У 2012 році команда Бернса опублікувала дослідження «Functional MRI in Awake Unrestrained Dogs» (https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3350478/). До цього нейровізуалізаційні дослідження тварин зазвичай вимагали анестезії або фізичного утримання тварини. Проте такий підхід створює серйозну методологічну проблему: анестезія сама впливає на активність мозку і тому може змінювати результати дослідження. Бернс і його колеги запропонували інший підхід. Вони навчили собак добровільно заходити в апарат МРТ і залишатися нерухомими під час сканування, не використовуючи анестезію та фізичне утримання. Підготовка здійснювалася за допомогою позитивного підкріплення. Таким чином, виникло принципово важливе для досліджень питання: Чи можна досліджувати мозок собаки тоді, коли вона перебуває у свідомості, спокійна і добровільно бере участь в експерименті? Дослідження Бернса показало, що це можливо. Цей підхід став основою подальшої роботи Dog Project і відкрив можливість досліджувати когнітивні процеси собак в стані нормального функціонування.
Що відбувається в мозку собаки, коли він очікує винагороду?
В одному з перших експериментів собакам демонстрували сигнали руками, які означали різні наслідки: в одному випадку після сигналу мала з'явитися винагорода у вигляді їжі, в іншому — винагороди не передбачалося. Під час очікування винагороди у собак спостерігалася активність хвостатого ядра* (англ. caudate nucleus).
/Хвостате ядро (nucleus caudatus) — це парна структура базальних гангліїв головного мозку, яка бере участь у регуляції поведінки, рухів, мотивації, навчання та обробки винагороди. /
Хвостате ядро є частиною систем мозку, пов'язаних, зокрема, з мотивацією, навчанням та обробкою винагороди. Отже, експеримент дозволив продемонструвати не просто реакцію собаки на їжу, а нейронну відповідь на сигнал, який передбачає майбутню винагороду. Це важлива відмінність. Мова йде не лише про те, що собака реагує на їжу, коли вона її бачить або отримує. Мозок реагує вже на передбачення майбутньої події. Таким чином, МРТ дозволила дослідникам спостерігати один із нейронних компонентів процесу навчання через винагороду.
«Запах знайомого»: що відбувається в мозку собаки, коли вона відчуває запах людини?
Однією з найбільш відомих робіт Бернса стало дослідження «Scent of the Familiar» (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376635714000473), опубліковане у 2015 році. У дослідженні брали участь 12 собак. Їм пред'являли п'ять різних запахів:
- знайомої людини;
- незнайомої людини;
- знайомої собаки;
- незнайомої собаки;
- власний запах собаки.
Усі запахи активували нюхову систему собак, що цілком закономірно. Проте найбільш цікавим результатом стало те, що запах знайомої людини викликав активацію хвостатого ядра. При цьому сама людина була відсутня. Це важливий момент для інтерпретації результатів. Реакція не була безпосередньою відповіддю на присутність господаря, його голос, погляд або фізичний контакт. Собака отримував лише запах. Дослідники припустили, що знайома людина може мати для собаки позитивну соціальну та мотиваційну значущість, яка проявляється навіть за відсутності самої людини.
Це дослідження стало одним із важливих аргументів на користь того, що соціальні відносини собаки з конкретною людиною представлені в її мозку не лише як проста асоціація із задоволенням фізіологічних потреб.
Їжа чи похвала господаря?
Наступним цікавим напрямом досліджень стало питання про те, наскільки соціальна взаємодія з людиною може бути винагородою для собаки. У 2016 році команда Бернса поєднала поведінкове дослідження з МРТ. Собак порівнювали за реакцією на два типи винагороди:
- їжу;
- похвалу господаря.
З 13 собак, які завершили дослідження, більшість демонструвала перевагу похвалі господаря або приблизно однакову реакцію на похвалу та їжу. Лише дві собаки явно віддали перевагу їжі. Ці результати цікаві тим, що показують: для багатьох собак соціальна винагорода, пов'язана з господарем, може мати не меншу мотиваційну цінність, ніж харчова винагорода.
Однак тут дуже важливо не робити надмірно широких висновків.
Результат не означає, що собаки загалом «люблять людей більше, ніж їжу». Так само він не доводить, що будь-яка соціальна взаємодія автоматично є для собаки більш цінною за їжу. Дослідження показує конкретну реакцію конкретних собак у конкретних експериментальних умовах.
Як мозок собаки навчається?
Бернс досліджував не лише соціальну мотивацію, а й процес навчання. У дослідженні 2018 року 19 собак навчали асоціацій між певними стимулами та винагородою. Використовувалися різні типи стимулів, зокрема:
- візуальні;
- запахові;
- словесні.
Дослідники за допомогою МРТ спостерігали зміни мозкової активності в процесі формування цих асоціацій. В деяких випадках ознаки сформованого зв'язку між стимулом та винагородою ставали помітними приблизно після 22 пред'явлень. Це дозволяє розглядати мозок собаки не просто як «чорну скриньку», з якої ми оцінюємо лише зовнішню поведінку, а як систему, в якій можна досліджувати нейронні процеси формування асоціацій та навчання. Для практичних кінологів це особливо цікаво, оскільки одна й та сама зовнішня поведінка може бути результатом різних внутрішніх процесів навчання.
МРТ і собаки-асистенти
Особливе значення для практичної кінології має робота Бернса та його колег, опублікована у 2017 році, — «Functional MRI in Awake Dogs Predicts Suitability for Assistance Work» (https://www.nature.com/articles/srep43704). В дослідженні брали участь 49 собак, які проходили підготовку до роботи як собаки-асистенти. Дослідники поставили дуже цікаве питання:
Чи може реакція мозку собаки на певні стимули допомогти передбачити її подальшу успішність у роботі собаки-асистента?
Традиційно придатність собаки до професійної роботи оцінюють переважно за допомогою поведінкових тестів. Однак Бернс запропонував доповнити поведінкову оцінку нейробіологічними показниками. Тобто логіка дослідження переходила від: «поведінка - прогноз професійної придатності» до «поведінка + нейробіологічні показники - прогноз професійної придатності».
Це особливо важливо для сучасної кінології, оскільки питання відбору собак для роботи в асистивній сфері, терапевтичних програм та інших видів професійної діяльності залишається складним.
Водночас результати цієї роботи не слід сприймати як створення універсального «МРТ-тесту на придатність». Нейровізуалізація є лише одним із можливих джерел інформації, а прогноз поведінки собаки залишається складним багатофакторним завданням.
Чи можна за МРТ «побачити любов» собаки?
Саме тут роботи Бернса часто починають використовуватися в популярній літературі значно ширше, ніж це дозволяють самі результати досліджень.
Можна зустріти твердження: «МРТ довело, що собаки люблять своїх господарів» або навіть: «МРТ показало, що собака хоче навчатися тільки за допомогою позитивного підкріплення».
Такі формулювання є надмірним спрощенням. МРТ не читає думки собаки. Метод реєструє зміни гемодинамічних показників, пов'язаних із нейронною активністю. Далі дослідник повинен інтерпретувати отриману картину з урахуванням експериментального контексту. Наприклад, активація хвостатого ядра у відповідь на запах знайомої людини є важливим нейробіологічним показником того, що цей стимул має для собаки певну значущість. Але сама по собі ця активація не дозволяє буквально сказати, що «собака відчуває любов».
Ми можемо говорити про нейронні кореляти мотивації, винагороди, соціальної значущості та навчання, але не можемо безпосередньо спостерігати суб'єктивний досвід собаки.
А як щодо методів дресирування?
Це питання особливо цікаве, оскільки результати Бернса використовуються в дискусіях про методи навчання собак. Дослідження його команди демонструють важливість системи винагороди, мотивації та соціальних стимулів у поведінці собак. Однак із цього не випливає автоматично висновок про те, що МРТ доводить необхідність використання виключно одного конкретного методу дресирування.
Необхідно розділяти два різні питання.
1. Що відбувається в мозку собаки під час очікування винагороди, соціальної взаємодії або формування асоціацій? (І тут дослідження Бернса справді можуть дати цінну інформацію).
2. Який метод дресирування є найбільш ефективним, безпечним та гуманним у конкретній ситуації? (На це питання одні лише МРТ-дослідження відповісти не можуть).
Для відповіді на друге питання необхідні поведінкові дослідження, дослідження добробуту, стресу, ефективності навчання, ризиків травмування, довгострокових наслідків різних методів та інші джерела доказів.
Тому було б неправильно використовувати роботи Бернса як прямий доказ того, що будь-який конкретний інструмент або метод дресирування є «науково доведеним» або «науково спростованим».
Чому роботи Бернса надзвичайно важливі?
Попри необхідність обережної інтерпретації, значення його досліджень важко переоцінити. Бернс фактично запропонував новий спосіб дивитися на собаку - не лише через її зовнішню поведінку, а й через нейробіологічні процеси, які лежать в її основі. Його роботи показують, що:
- собаки можуть добровільно брати участь у складних нейровізуалізаційних дослідженнях;
- мозок собаки реагує на стимули, пов'язані з очікуванням винагороди;
- соціальні стимули, пов'язані зі знайомими людьми, можуть мати значну нейронну та мотиваційну цінність;
- процес формування асоціацій під час навчання можна досліджувати за допомогою нейровізуалізації;
- нейробіологічні показники потенційно можуть доповнювати поведінкові методи оцінювання собак, зокрема собак, які готуються до професійної роботи.
Для галузі людино-тваринної взаємодії та сфери анімалоінтервенцій це має особливе значення. Собака в такій взаємодії — не просто «інструмент», за допомогою якого фахівець впливає на людину. Це живий учасник взаємодії зі своїми мотиваціями, потребами, індивідуальними особливостями та власним досвідом. Саме тому сучасні дослідження в галузі людино-тваринної взаємодії мають враховувати не тільки результати, які отримує людина, а й те, що відбувається із самою твариною під час взаємодії. І в цьому сенсі роботи Грегорі Бернса є важливим кроком від простого спостереження за поведінкою собаки до більш глибокого розуміння нейробіології її взаємодії з людиною.
А як ви вважаєте?
Чи можемо ми говорити про «любов» собаки до людини, якщо бачимо нейронну активність, пов'язану із соціально значущою людиною? Чи все ж правильніше залишатися на рівні обережніших понять - соціальна прихильність, мотиваційна значущість, очікування матеріальної чи соціальної винагороди?
Саме на межі між тим, що ми реально можемо виміряти, і тим, що ми хочемо інтерпретувати, сьогодні й відбувається одна з найцікавіших дискусій в галузі людино-тваринної взаємодії.
Page updated
Google Sites
Report abuse