Понимают ли птицы значение слов?

 Долгое время считалось, что — нет, что попугаи просто механически повторяют человеческие слова. Однако такое прекрасное владение голосом предполагает, что у попугаев хорошо развиты не только мышцы гортани и прочая вокальная механика, но и мозг, который ею управляет. И это действительно так: мозг попугаев устроен намного сложнее, чем у большинства других птиц, что позволяет им не только выполнять сложнейшие когнитивные задачи, но и отчасти понимать смысл тех слов, которым их научили.

Необычайная сообразительность ворон хорошо известна и связана с особенностями строения их головного мозга. Однако врановые не единственные среди птиц, кто демонстрирует развитые когнитивные способности. Использовать орудия труда могут цапли и галапагосские вьюрки, а пересмешники узнают людей в лицо. Но вот кто точно может составить врановым конкуренцию в уме и сообразительности, так это попугаи. Их главный козырь — умение говорить, а самые «болтливые» среди них — жако, или серые африканские попугаи, которые могут запоминать до сотни слов.

То, что речь птиц не только подражание, стало ясно после исследований зоопсихолога Ирэны Пепперберг, работавшей в университете Аризоны, а впоследствии в Гарвардском и Брандейском университетах. Героем её экспериментов стал жако Алекс, купленный в простом зоомагазине в возрасте около одного года.

Опыты с ним показали, что птицы могут анализировать и логически рассуждать на базовом уровне, творчески используя слова и короткие фразы человеческой речи. Работы Пепперберг поставили попугаев (в лице жако Алекса) на один уровень с дельфинами и человекообразными обезьянами. Интеллектуальное развитие Алекса достигло уровня пятилетнего ребёнка, что, по-видимому, не было пределом.

Результаты, накопившиеся к 1999 году, свидетельствовали, что Алекс мог определить до пятидесяти различных объектов. Он различал цвета и фигуры, а также понимал, что значит «больше», «меньше», «одно и то же», «разные», «над» и «под». Словарный запас попугая составлял около 150 слов, но самое примечательное — он понимал, о чём говорил. К примеру, когда Алексу демонстрировали объект и задавали вопрос о его форме, цвете или материале, он давал верные ответы. Если попугая спрашивали о разнице между двумя предметами, он отвечал, одинаковые они или разные («да / нет») и в чём разница. Алекс был способен вести простой математический расчёт (также он знал и мог называть цифры). Когда однажды жако устал от эксперимента, он заявил: «Wanna go back» («Хочу уйти»). Если экспериментатор был чем-то раздражён, Алекс говорил: «I’m sorry» («Прошу прощения»). Когда попугаю предложили орех, он утвердительно попросил: «Хочу банан» и, немного подождав, ещё раз напомнил о своей просьбе. Когда ему дали орех вместо банана, он запустил им в человека. В достоверности результатов сомневаться не приходится: 80% ответов птицы были логически верными. Спустя несколько лет Алекс постиг понятие нуля, а затем выяснилось, что жако способен воспринимать оптические иллюзии. При обучении чтению доктор Пепперберг научила птицу различать некоторые буквы, и в результате Алекс стал определять комбинационные звуки при слиянии букв английского алфавита, такие как sh и or.

Конечно, можно возразить, что это всё отдельные академические достижения уникальной птицы (чью карьеру прервала смерть), однако работы других исследовательских групп подтверждают интеллектуальную мощь жако. Так, орнитологи из Венского университета выяснили, что птицы могут делать логические выводы методом исключения неверных вариантов, а также комбинируя неочевидные подсказки. Например, жако догадывались, что в банке находится еда, если банку перед ними трясли и они слышали, что в ней что-то шумит (её содержимое попугаям не показывали). Если шум не совпадал по ритму с движениями, попугаи понимали, что их пытаются надуть, и оставались равнодушны к «неправильно» шумящей банке. Иными словами, они соединяли в уме вместе косвенные признаки, указывающие на то, где может находиться пища. Аналогичное умение человек приобретает только к трёхлетнему возрасту.

Другие «звёзды» зоопсихологии среди попугаев — какаду Гоффина. Они, как и новокаледонские вороны, могут создавать и изменять орудия труда, хотя обычно попугаи с такими задачами не сталкиваются. Новокаледонские вороны пользуются «инструментами» как в природе, так и в неволе, что же до какаду, то такого поведения в природе у них никто не видел. Тем не менее в неволе какаду быстро понимают, как сделать орудие труда и как его потом использовать. Вообще, у какаду (как, вероятно, и у других попугаев) весьма развито предметное мышление, они понимают связи между объектами и могут выполнять довольно сложные алгоритмы действий. Продемонстрировать это удалось в экспериментах, когда птицам нужно было разобрать механический замок, мешающий добраться до пищи. Какаду оказались способными взломщиками: они легко разбирали замок на запчасти, причём свободно варьировали последовательность манипуляций с замком, если его устройство менялось.

Умственные способности ворон и попугаев специально сравнивали в одинаковых экспериментах. По предварительным данным, полученным Зоей Александровной Зориной и её коллегами из лаборатории физиологии и генетики поведения биологического факультета МГУ, попугаи хорошо обучаются по той же методике, которая применяется в опытах на врановых. Показано, что птицы успешно обобщают признак сходства, и по динамике формирования обобщения они не отличаются от ворон. Такую же способность они проявили к выявлению сходства по аналогии в структуре сложных двухкомпонентных стимулов. Подобные когнитивные операции — одно из наиболее сложных проявлений абстрактного мышления. Ранее считалось, что среди животных они доступны только человекообразным обезьянам, тогда как от низших приматов выполнение таких когнитивных задач требует длительных тренировок. Стоит подчеркнуть, что эксперименты в этом случае ставили с венесуэльскими амазонами (Amazona amazonica), то есть высокий интеллект свойствен разным попугаям, а не только таким «звёздам», как жако и какаду Гоффина.

Способность обобщать и абстрагировать в той или иной степени есть у большинства животных, начиная с рептилий. Однако лишь у высших позвоночных появляются зачатки абстрактного мышления, благодаря которому вороны и попугаи способны выполнять сложную умственную работу, вроде построения аналогий, усвоения символов, оперирования категориями материала, числа, цвета и формы. Очевидно, птицы могут всё это проделывать не просто так, а потому, что эволюция наградила их развитым мозгом. Особенности строения мозга врановых мы уже описывали (см. «Наука и жизнь» № 10, 2014 г., статья «Corvus Sapiens?»). Напомним, что мозг птиц лишён коры, однако его клетки группируются в особые нейроглиальные комплексы, собранные из нейронов и вспомогательных клеток глии; в свою очередь нейроглиальные комплексы формируют структурно-функциональные поля мозга, отвечающие за тот или иной аспект нервной деятельности. Если не вдаваться в подробности, то можно сказать, что в ходе эволюции у птиц происходило укрупнение нейроглиальных комплексов и одновременно совершенствовалась упаковка клеточных элементов внутри них. Кроме того, оптимизировалось взаиморасположение комплексов относительно друг друга, так что информация обрабатывалась всё эффективнее, а структурно-функциональные поля работали всё лучше и лучше.

Зоны управления голосом у птиц включают в себя верхний вокальный центр (hіgh vocal center или hyperstrіatum ventralіs pars caudalіs, HVC), ядра аркопаллиума (rubust nucleus of arcopallіum, RA) и часть подъязычного ядра (tracheosyrіngeal nerve), которое идет к трахее и вокальному органу птиц под названием «сириникс». Также к таким зонам относятся участки передней части переднего мозга, отвечающего за обучение: латеральная часть магноцеллюлярного ядра переднего нового полосатого тела (lateral part of the magnocellular nucleus of anterior neostriatum, LMAN, гомолог базальных ганглиев млекопитающих), область X (часть базальных ганглиев) и дорсально-латеральный отдел среднего таламуса (DLM). Классификация зон мозга представлена по С. Херрику

В мозге птиц особенно выделяют зону, называемую Wulst-формацией, — она представляет собой одно из самых эволюционно молодых полей, и именно от него во многом зависят когнитивные способности птиц. Wulst-зона связана со сложными формами обучения и памяти (но, конечно, она не является единственным хранилищем птичьего интеллекта). Если проследить её формирование в эволюции, то можно выстроить два параллельных ряда: в одном под предводительством ворон будут совы, соколы, чайки, куры, пингвины и голуби, в другой попадут утки с гусями, дятлы, журавли, аисты, пастушки, кулики — и попугаи. Нетрудно заметить, что в обеих группах существуют птицы как «умные», так и «глупые». Причём птиц с высокоразвитой рассудочной деятельностью — ворон и попугаев — объединяет один критерий: они могут подражать человеческой речи. Действительно, хотя птичья болтливость ассоциируется в основном с попугаями, врановые тоже могут выучивать и произносить слова.

Типы нейронов в конечном мозге волнистого попугая: 1 — веретеновидный нейрон; 2 — звёздчатый нейрон; 3 — пирамидный нейрон

В опытах немецкого орнитолога Е. Гвиннера содержались вместе «говорящие» вороны, которые «общались» между собой заученными словами, используя их в адекватной ситуации («иди» — вслед удаляющемуся партнёру или подзывая его к пище). Но всё же врановые не столь умелые говоруны, как попугаи. «Разговорчивость» — очень удобный признак, по которому можно сравнивать птиц: с одной стороны, звукоподражание явно коррелирует с общим уровнем интеллекта, с другой — вершины вышеупомянутых птичьих рядов заняты видами, которые владеют таким умением в разной степени. (Справедливости ради заметим, что говорить могут не только врановые и попугаеобразные: орнитолог Алексей Сергеевич Мальчевский обнаружил «говорящих» птиц среди канареек, серых мухоловок, а также среди некоторых других видов, которые ранее в «говорении» замечены не были.)

Способность подражать человеческой речи (как, кстати говоря, и сложное пение) означает, что птица в совершенстве управляет мышцами трахеи, гортани и прочими элементами голосового аппарата. Под управлением мы понимаем систему мозговых центров, на которые опирается звукоподражание. К таким центрам относятся каудальное ядро вентрального гиперстриатума (НVС), крупноклеточное ядро в ростральном неостриатуме (МАN), зона Х в среднем неостриатуме и часть архистриатума (RA). Все они имеют систему внутренней связи и формируют нисходящие тракты, достигающие ядер среднего мозга, которые в свою очередь проецируются на моторные ядра, иннервируюшие мышцы трахеи и гортани.

Чем сообразительнее птицы, тем выше доля площади профильного поля нейроглиальных комплексов в зонах HVC и MAN конечного мозга птиц

В нашей лаборатории мы изучали отличие в структуре мозга «говорящих» и «не говорящих» птиц. Из команды врановых выбрали серую ворону и голубя, а из команды попугаев — волнистого попугая и утку крякву. Оказалось, что в голосовых центрах птиц, способных повторять слова, больше нейроглиальных комплексов, то есть на обработку информации в них выделено больше прогрессивных структурных единиц. Среди вокально-речевых зон можно выделить главную — каудальное ядро вентрального гиперстриатума (НVС). Его структурные компоненты сильнее связаны друг с другом; по-видимому, поле НVС выполняет общее руководство речевыми центрами у птиц.

У птиц, обладающих развитой способностью к звукоподражанию, особенно хорошо развиты звёздчатые нейроны. На диаграмме показана доля площади профильного поля звёздчатых нейронов в зоне HVC конечного мозга птиц

Кроме того, отличия касались и собственно нервных клеток. У птиц можно выделить три основных типа нейронов: пирамидные (которые служат нейронами возбуждения), веретеновидные и звёздчатые (и те и другие работают нейронами торможения). Звёздчатые нейроны устроены сложнее, чем остальные, так как обладают большим количеством дендритов. Если сравнить участки НVС и МАN по звёздчатым нейронам, по площади их профильных полей (параметр, позволяющий оценить пропорцию какого-нибудь структурного элемента, например клеток определённого вида или их клеточных комплексов), то мы увидим, что попугаи обгоняют ворон. Что, кстати, может быть одной из причин большей способности попугаев к говорению.

Нейроанатомические исследования показывают, что в основе речевых способностей попугаев лежат такие особенности строения мозга, которые вообще ассоциируются с более продвинутым интеллектом. И не стоит удивляться тому, что умение воспроизводить человеческую речь совпадает с высокими когнитивными способностями в целом. По-видимому, попугаи действительно «думают, что говорят» — по крайней мере, до какой-то степени, а не просто механически повторяют услышанное. Так что если ваш попугай, несмотря на все ваши старания, не хочет говорить, это не значит, что он глуп — возможно, он просто не хочет тратить на вас время.