Пространственное обучение.

Современная теория «когнитивных карт»

Способность животных к ориентации в пространстве. Све­дения об этой форме когнитивной деятельности вкратце за­ключаются в следующем.

Животное может искать путь к цели разными способами. По аналогии с прокладыванием морских путей эти способы называют:

• счислением пути (dead reckoning);

• использованием ориентиров (landmark use);

• навигацией по карте.

Животное может одновременно пользоваться всеми тремя способами в разных комбинациях, т. е. они взаимно не исклю­чают друг друга. Вместе с тем эти способы принципиально раз­личаются по природе той информации, на которую животное опирается при выборе того или иного поведения, а также по характеру тех внутренних «представлений», которые у него при этом формируются.

Рассмотрим способы ориентации несколько подробнее:

Счисление пути — наиболее примитивный способ ориента­ции в пространстве; он не связан с внешней информацией. Жи­вотное отслеживает свое перемещение, а интегральная инфор­мация о пройденном пути, по-видимому, обеспечивается соот­несением этого пути и затраченного времени. Данный способ неточен, и именно из-за этого у высокоорганизованных живот­ных его практически нельзя наблюдать в изолированном виде.

Использование ориентиров нередко сочетается со «счис­лением пути». Этот тип ориентации в большой степени бли­зок формированию связей типа «стимул-реакция». Особен­ность «работы по ориентирам» состоит в том, что животное ис­пользует их строго поочередно, «по одному». Путь, который запоминает животное, представляет собой цепь ассоциатив­ных связей.

При ориентации по местности («навигации по карте») жи­вотное использует встречающиеся ему предметы и знаки как точки отсчета для определения дальнейшего пути, включая их в интегральную картину представлений о местности.

В качестве примера расскажем о способностях к пространственной ориентации у столь разных видов млекопитающих, как шимпанзе и бурый медведь.

Наблюдения Э. Мензела (Menzel, 1979) за группами молодых шим­панзе, живших на огороженной, но достаточно обширной террито­рии, показали, что при отыскании корма они гибко пользуются мысленным планом окружающей местности. Дж. Гудолл (1992) также приводит многочисленные подтверждения роли простран­ственной памяти в механизмах ориентировки шимпанзе в про­странстве. По ее наблюдениям, «карта», хранящаяся в памяти этих животных, весьма обширна. Она позволяет им легко находить пи­щевые ресурсы, разбросанные на площади до 24 кв. км в пределах Гомбе и до сотен кв. км у популяций, обитающих в других частях Африки.

<...> Для ориентации «по карте» у животного должны быть представления о расположении как близких, так и далеких объ­ектов среды. Именно пространственные представления такого рода О'Киф и Надел назвали вслед за Толменом когнитивной картой. По их мнению, такие внутренние представления со­держат аллоцентрическую пространственную информацию (т. е. информацию, содержание которой не зависит от собственного положения в данном пространстве). Она подобна той, которую можно извлечь при пользовании географической картой. Это, однако, не означает, что такие представления в физическом смысле напоминают карту. Подобные «карты» не являются ни совокупностью некоторого числа связей типа «стимул-реак­ция», ни цепями УР, а представляют собой, скорее, устойчи­вые инвариантные ассоциации, вовлекающие ряд стимулов. Такие ассоциации, по-видимому, сходны с теми, что формиру­ются в физиологических экспериментах между двумя услов­ными сигналами. <...>

Обучение «выбору по образцу»

Выбор по образцу» — один из видов когнитивной деятельности, также основанный на формировании у животного внутренних пред­ставлений о среде. Однако в отличие от обучения в лабиринтах этот экспериментальный подход связан с обработкой информа­ции не о пространственных признаках, а о соотношениях между стимулами — наличии сходства или отличия между ними.

Метод «выбора по образцу» был введен в начале XX в. Н. Н. Ладыгиной-Коте и с тех пор широко используется в пси­хологии и физиологии. Он состоит в том, что животному де­монстрируют стимул-образец и два или несколько стимулов для сопоставления с ним, подкрепляя выбор того, который со­ответствует образцу. Существует несколько вариантов «выбо­ра по образцу»:

• выбор из двух стимулов — альтернативный;

• выбор из нескольких стимулов — множественный,

• отставленный выбор — подбор «пары» предъявленному сти­мулу животное производит в отсутствие образца, ориенти­руясь не на реальный стимул, а на его мысленный образ, на представление о нем.

Когда животное выбирает нужный стимул, оно получает под­крепление. После упрочения реакции стимулы начинают ва­рьировать, проверяя, насколько прочно животное усвоило пра­вила выбора. Следует подчеркнуть, что речь идет не о простой выработке связи между определенным стимулом и реакцией, а о процессе формирования правила выбора, основанного на представлении о соотношении образца и одного из стимулов.

Успешное решение задачи при отставленном выборе также заставляет рассматривать данный тест как способ оценки когни­тивных функций мозга и использовать его для изучения свойств и механизмов памяти.

Используются в основном две разновидности этого метода:

• выбор по признаку сходства (соответствия) с образцом (mat­ching to sample);

• выбор по признаку отличия (несоответствия) от образца (od­dity problem, non-matching to sample).

Отдельно надо отметить так называемый символьный, или знаковый, выбор по образцу (symbolic matching, arbitrary mat­ching). В этом случае животное обучают выбирать стимул А при предъявлении стимула X и стимул В — при предъявлении Y в качестве образца. При этом стимулы А и X, В и Y не долж­ны иметь ничего общего между собой. В обучении по этой ме­тодике на первых порах существенную роль играют чисто ас­социативные процессы — заучивание правила «если... то...».

Первоначально опыт ставился так: экспериментатор пока­зывал обезьяне какой-либо предмет (образец), а она должна была выбрать такой же из других предлагаемых ей двух или более предметов. Затем на смену прямому контакту с живот­ным, когда экспериментатор держал в руках стимул-образец и забирал из рук обезьяны выбранный ею стимул, пришли совре­менные экспериментальные установки, в том числе и автомати­зированные, полностью разделившие животное и экспериментатора. В последние годы для этой цели используют компьютеры с монитором, чувствительным к прикосновению, а правильно вы­бранный стимул автоматически перемещается по экрану и останавливается рядом с образцом.

Голубей и крыс обучают выбору по образцу в камере Скиннера. На диск, расположенный в центре, проецируется образец, на бо­ковые диски — стимулы для сравнения. В качестве стимулов ис­пользуется, как правило, подсвет дисков разными цветами. Жи­вотное осуществляет выбор путем клевания одного из боковых дисков (голубь) или нажатия на него мордой или лапой (крыса).

Иногда ошибочно считают, что обучение выбору по образ­цу — это то же самое, что выработка дифференцировочных УР. Однако это не так: при дифференцировке происходит только образование реакции на присутствующие в момент обучения стимулы.

При «выборе по образцу» основную роль играет мысленное представление об отсутствующем в момент выбора образце и выявле­ние на его основе соотношения между образцом и одним из сти­мулов.

Метод обучения выбору по образцу наряду с выработкой дифференцировок используется для выявления способности животных к обобщению.