Сравнительно-физиологическое изучение организации целенаправленной когнитивной деятельности шимпанзе и детей дошкольного возраста актуально не только в теоретическом, но и в прикладном аспекте.

Это важно как для понимания фундаментальных основ формирования познавательной деятельности шимпанзе, так, и в первую очередь, для оптимальной организации обучения ребенка. Ибо от отношения субъекта к обучению, суммации предыдущих успехов и неуспехов зависит его обобщенное стремление к достижению цели, понимая цель в широком смысле этого слова, и учитывая, что в качестве объекта достижения может выступать конкретная и обобщенная, реальная и идеальная цели [11; 14].

Несмотря на многолетнее изучение когнитивной деятельности шимпанзе [8; 2; 13;  15 и др.] многие проблемы продолжают интриговать исследователей. И главная проблема заключается в поисках сходства и отличия шимпанзе и человека, понимая, что шимпанзе, как лабораторный двойник человека, является весьма удобной биологической моделью для проведения различного рода экспериментов, невозможных по этическим соображениям на людях, особенно на детях.

Сопоставление же шимпанзе и ребенка в период становления и формирования у последнего второй сигнальной системы, позволяет подойти к пониманию главного: что такое первая и вторая сигнальные системы, когда останавливается развитие когнитивной деятельности приматов, что роднит ребенка раннего дошкольного возраста и антропоидов (высших обезьян) и многие другие проблемы. 

Отсюда цель наших исследований это поиск сходства и отличия в формировании когнитивной деятельности у шимпанзе и ребенка, сходства и отличия поведенческих реакций в процессе целенаправленной деятельности, как таковых и особенно реакций саморегуляции, снижающие эмоциональное напряжение [5; 7], какие механизмы обеспечивают целенаправленное поведение приматов.

И.М. Сеченов писал, что организм стремится к положительному и избегает отрицательного. Хорошо известно, что эмоциональные реакции, возникающие в процессе достижения цели, не зависят от воли, а определяются либо сиюминутной ситуацией (например, испуг) или конечным результатом деятельности.

Учитывая, что психофизиологические исследования давно перестали базироваться только на описательной стороне событий, мы широко используем сравнительные метрологические способы оценки проявляемости различных поведенческих и вегетативных реакций саморегуляции у шимпанзе и ребенка в процессе обучения. Именно поэтому сердечно-сосудистые реакции, как наиболее тонкий индикатор функционального состояния организма, отражает все перестройки, связанные с той или иной деятельность субъекта  [1; 3; 4; 6; 7; 10].

Поэтому задачей данного сообщения стала сравнительное сопоставление и демонстрация поведенческих сердечно-сосудистых реакций саморегуляции у шимпанзе и детей.

Методики, используемые в исследовании

Исследование проведено на 16 шимпанзе (детенышах, подростках и взрослых), детях 5-7 лет и взрослых людях, при постоянной видеозапись поведенческих реакций и регистрации сердечного ритма во втором стандартном отведении.

Использовались различные методики, в том числе, разработанная нами методика приближающейся цели [12], представляющая собой лентопротяжное устройство, на котором помещалась на расстоянии 1000 мм от испытуемого располагалась цель-приманка, движущаяся с заданной экспериментатором скоростью от 250 до 5 мм/с, и две кнопки: одна у испытуемого, для запуска устройства, а вторая у экспериментатора для изменения скоростей движения ленты.

Процедуру запуска транспортера дети осваивали в соответствии с инструкцией, а шимпанзе по механизму подражания (после показа). Им было достаточно 2-5 показов в сочетании, как и у детей, с инструкцией “смотри внимательно, нажми на кнопку”. Эксперимент начинался по команде “Работай”.

Для оценки функционального состояния (ФС) сердечно-сосудистой системы анализировалось соотношение баланса симпатической и парасимпатической нервной системы, так как известно, что симпатический и парасимпатический отделы нервной системы находятся в теснейшем взаимодействии, испытывая влияния ЦНС, обусловлены  воздействиями внешней среды и  представляющего универсальный, адаптационный ответ организма на эти воздействия [1; 4; 7; 16].

Оценивались показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) – длительность среднего R-R интервала, отражающая суммарный эффект изменения сердечного ритма; индекс напряжения (стресс-индекс) регуляторных систем ИН = А_Мо/(2ВР×Мо) и индекс функционального состояния ИФС=L×(L/w)×XсрRR, где L – длина облака скаттерограммы, w – его ширина и XсрR-R – среднее значение интервалов R-R. ИН и ИФС обычно находятся в обратной зависимости [1; 3; 7; 10].

Результаты

Основными показателями оценки ФС включения активационных систем служили ориентировочный рефлекс, реакция сосредоточения внимания (время непрерывного слежения за целью) на движущейся цели и положительные и отрицательные эмоциональные реакции и реакции саморегуляции – избегание (отведение взгляда, поворот головы и всего туловища) или полный отказ от продолжения участвовать в эксперименте; у шимпанзе - почесывания, вокализация, отходы, отворачивания, мочеиспускание, дефекация, агрессия и др.

В результате было установлено, что независимо от вида испытуемого при достижении цели, приближающейся с различными скоростями, происходят сходные, однонаправленные изменения как со стороны активационных систем, поведенческих реакций саморегуляции, так и сердечно-сосудистых  реакций.

Оказалось, что при снижении скорости с 400-250 мм/с до 50-10 мм/с и эмоционально положительное реагирование у всех испытуемых последовательно сменялось на ориентировочную реакцию, затем появлялось сосредоточение на движущемся объекте и, наконец, возникали  пассивные или активные негативнее реакции и различные реакции саморегуляции.

На рис. 1 показаны некоторые реальные поведенческие реакции у детей и шимпанзе при понижении скорости движения объекта и нарастании негативной реакции в ответ на эти события. На рис.1видно растерянное удивление и недовольство одного ребенка (а), избегание вида медленно приближающегося объекта (напряженное отворачивание, при этом перед ребенком находилась пустая стена другого ребенка (б).

Шимпанзе при снижении скорости и нарастании эмоционального напряжения  начинали почесываться, усиленно нажимать на кнопку, вскакивать, стремились подтянуть ленту транспортера рукой, не дожидаясь, когда приманка выпадет в кормушку. Кстати также часто поступали и дети.

                             а                                б                                 в                       

               Рис. 1. Примеры реакций саморегуляции у детей - мимические – удивление и недовольство (а), пассивное избегание (б) и шимпанзе – почесывание (в) и избегание-огорчение (г).    

На рис. 2 представлена общая динамика поведенческих реакций детей дошкольного возраста в зависимости от изменения скорости приближения объекта, где четко видно нарастание времени реакции сосредоточения при скоростях 125-50 мм/c с постепенным его снижением и увеличение числа негативных реакций.

Следующий рисунок (рис. 3) демонстрирует сравнительное количественное изменение реакций избегания (отведение взгляда, отворачивание) и эффекторной двигательной разрядки (почесывания, вскакивания) в процессе достижения приближающейся цели детьми и шимпанзе.

Четко видно, что снижение скорости приближающейся цели, т.е. усиление эмоционально отрицательного напряжения у всех испытуемых вело к увеличению числа  указанных реакций.  При   этом  у   шимпанзе (синие линии) их было в 1,5-2 раза больше,

чем у детей, что можно объяснить большим числом степеней свободы поведения у шимпанзе в сравнении с ребенком.

                 а                                                              б

Рис. 3. Количественное изменение реакций избегания (а) и эффекторной разрядки (б) у шимпанзе (синие линии) и детей (красные линии) в процессе приближения ими объекта, движущегося с различными скоростями. Обозначения: по оси ординат - % поведенческих реакций, по оси абсцисс – скорости движения объекта.

При снижении скорости движения объекта у всех испытуемых менялись не только поведенческие реакции саморегуляции, но и способы управления движущейся лентой, на которой находился достигаемый объект.

Независимо от вида испытуемые меняли способы нажатия на кнопку. В начале указательный палец заменялся средним, затем появлялось нажатие двумя или тремя пальцами, ладонью, кулаком или даже предплечьем, увеличивалась сила нажатия на кнопку. Шимпанзе нередко пытались нажимать на кнопку зубами, ногами (пяткой), вскакивали, упираясь всей рукой в кнопку (рис.4).

        Рис. 4. Поведение шимпанзе

Количество каждого вида тактик, выраженное в процентах позволило оценить как индивидуальную их проявляемость у каждого шимпанзе и ребенка, выявлять общую тенденцию и сопоставить их. Оказалось, что и здесь нет принципиальных различий в применяемых тактиках между антропоидами и детьми (рис. 5).

Снижение скорости движения объекта неизбежно вело к появлению дополнительных кинестетических реакций, но всё же у детей эта замена происходила более плавно в сравнении с шимпанзе, что можно объяснить большей эмоциональностью шимпанзе и социальной сдержанностью детей.

Таким образом, и здесь четко прослеживается сходство в воздействии реакций саморегуляции на нормализацию эмоционального напряжения при возникновении трудности в достижении цели (в данном случае конкретного объекта) у ребенка и шимпанзе. Различие проявляется только в количестве – у детей таких реакций саморегуляции    было   достоверно    ниже,  чем   у   шимпанзе,  что    можно   объяснить

социальным фактором: у ребенка меньше степеней свободы в поведении в присутствии взрослого человека.

И.П. Павлов подчеркивал (1951), что для развития сильного рефлекса цели требуется напряженная деятельность, препятствие же только важное условие для его тренировки. Любое достижение цели сопровождаются не только внешними поведенческими реакциями, как это было показано выше, но и изменениями в механизмах регуляции сердечного ритма (СР). Анализировались различные показатели  вариабельности сердечного ритма, в частности индекс напряжения (ИН) регуляторных систем сердца - стресс-индекс (Ин=Амо/2Мо×МхDMn), характеризующий активность механизмов симпатической регуляции, и находящийся в обратной зависимости от индекса функционального состояния (ИФС).

                А                                        Б

На рис. 6 представлены изменения этих показателей у 4 групп детей, определяемых различным типом целеустремлённости, от желания выполнить или не выполнять предложенное задание.

Так, в первой группе детей, нацеленных на выполнение задания, ИН и ИФС возросли соответственно в 2,6 и в 1,8 раза относительно исходного состояния (рис. 6, а, б), что, с одной стороны, объясняется трудностью задания (возрастание ИН), а с другой – об улучшении функционального состояния за счет стремления достичь цель (реакция преодоления).

У детей второй группы ИН (синие столбики) возрос в 4,9, а ИФС (красные столбики) сократился в 2,15 раза, что свидетельствовало о высоком напряжении механизмов регуляции СР и стрессовом состоянии в ответ на введение низких скоростей.

Для детей 3й группы  достижение цели, приближающейся с низкими скоростями, оказалось очень трудной задачей, хотя они и продолжали следить за объектом, но при этом чуть не плакали, ИН у них резко возрос (в 5,7 раза), а ИФС снизился (в 5 раз), что указывало на стресс и перенапряжение механизмов регуляции СР.

4я группа детей характеризовалась полным безразличием к происходящему. При введении низкой скорости они отворачивались от объекта и начинали на него посматривать только тогда, когда он оказывался в пределах досягаемости – его можно было взять рукой с ленты.   Оба   показателя   ВСР   снизились   относительно   исходного

состояния в процессе выполнения задания. Этот факт хорошо согласуется с как с данными различных авторов, так и нашей гипотезой о важнейшей роли реакций саморегуляции в организации целостного поведенческого акта.

Аналогичную картину изменения поведения и показателей ВСР мы наблюдали и у шимпанзе.

И еще один интересный факт, подтверждающий данную точку зрения.

Была проведена количественная оценка облака скатерограмм, качественно отражающих баланс симпатической и   парасимпатической   нервной   систем   и  дающая

возможность в реальном масштабе времени увидеть индивидуальные особенности реакции детей в ответ на различную по трудности задачу.

Оказалось, что соотношение длины к ширине “облака” скатерограммы (коэффициент “К”) у спокойных детей, способных сосредоточиться на деятельности, этот показатель возрастал только в процессе выполнения задания (рис. 7, ₁). У детей исходно тревожных он оказывался в 1,5-2 раза выше, чем у детей 1й группы уже в исходном состоянии (рис.7, ₂), продолжая сохраняться на высоких значениях вплоть до окончания решения задачи. Эти дети были готовы расплакаться, когда объект двигался слишком медленно, “зажимались”, бледнели, у них холодели руки и т.д.

Рис. 7. Динамика показателя напряженности механизмов регуляции сердечного ритма у детей в процессе работы. Обозначения: по оси ординат – коэффициент напряженности “К” в условных единицах, цифры у линий – группы испытуемых.

В 3й группе детей коэффициент “К” (рис. 7, ₃) оказывался высоким при получении инструкции, но снижался по мере выполнения задания и приближался к конечным значениям этого показателя у детей 1й группы. Следует подчеркнуть, что эти дети напряженно и сосредоточенно старались “вести” взглядом движущийся объект (не отводили взгляда), усиливали нажатие на кнопку, закусывали губы, нередко у них при этом краснело лицо. Ребенок явно старался, во что бы то ни стало довести объект до конца, т.е. включал систему преодоления (волю).

Противоположная картина динамики коэффициента “К” наблюдалась у детей 4й группы (рис. 7, ₄). Эти дети, как правило, воспринимали инструкцию спокойно, уверенно принимались за выполнение задания, но, по мере решения задачи, все чаще поглядывали на экспериментатора, как бы ища поддержки, эмоциональное напряжение у них возрастало, они начинали покусывать ногти, почесываться, ерзать на стуле, что привело к концу задания повышению коэффициента “К”.

И, наконец, у последней группы детей показатель “К” практически не изменялся на всем протяжении исследования (рис.7, ₅).  Этот факт можно объяснить двояко - либо с

низким уровнем притязания детей и безразличном их отношением к конечному результату, либо ранним включением реакций саморегуляции. И хотя этот факт подлежит дальнейшему анализу, можно сказать, что и дети и шимпанзе в этом случае чаще, чем остальные испытуемые отворачивались от объекта, стараясь его не видеть до того момента (избегание), пока он не становился реально досягаем и его можно было достать рукой.

На основе аналогичных данных, полученных в начале на шимпанзе, а затем подтвержденных и на детях нам удалось классифицировать особенности достижения цели [12], т.е. целеустремленность.

Заключение

В результате проведенного сравнительного исследования целенаправленного поведения шимпанзе и детей 5-7 лет выявлено не только качественное, но и количественное сходство в организации достижения конечного результата.

Оказалось, что и дети, и антропоиды в затруднительных ситуациях проявляют одни и те же поведенческие реакции, у тех и других доминируют одни и те же реакции саморегуляции, направленные на снижение эмоционального напряжения, они однонаправленно меняют тактики (способы) достижения приближающегося объекта, сходным образом происходит и вегетативная регуляция, отражающаяся в динамике стресс-индекса (ИН).

Самое примечательное то, что в зависимости от целеустремленности испытуемого, его отношения к оценке достигнутого или достигаемого результата менялся и  показатель напряженности механизмов регуляции сердечного ритма.

Таким образом, количественный анализ поведенческих реакций саморегуляции и сопровождающей его перестройки вегетативных показателей  позволяет не только глубже понять механизмы организации целенаправленного поведения антропоидов, но сходство получаемых результатов у детей и шимпанзе, отражающих их функциональное состояние в процессе организации целостного поведенческого актов, разрешает использовать последнего в качестве биологической модели при изучении когнитивной деятельности на довербальном уровне развития ребенка, когда по этическим соображениям нельзя ставить эксперименты на детях. 

Литература

1. Баевский Р.М. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М. Наука. 1984. 221с.
2. Вацуро Э.Г. Исследование высшей нервной деятельности человекообразных обезьян. Л. Биомедгиз. 1957. 334с.
3. Венцель М.Д., Воскресенский А.Д., Чехонадский Н.А. Применение методов корреляционного анализа для исследования сердечной деятельности человека в космическом полете. Кн. Математические методы анализа сердечного ритма. М. Наука. 1968. стр. 69-79.
4. Крауклис А. Саморегуляция высшей нервной деятельности. Рига: изд. АН Латвийской ССР, 1968. — 162 с.
5. Кузнецова Т.Г., Костыгова К.Н., Иванов В.В. Целенаправленное поведение шимпанзе с позиций аттракторного метода анализа сердечного ритма // Мозг и поведение. Материалы молодежной конференции 18-19 октября 2001 г. СПб. С. 56-57.
6. Кузнецова Т.Г., Сыренский В.И. Методика регистрации сердечного ритма у шимпанзе // Журн. Высш. нервн. деят. 1987. Т. 37. С. 184-187.
7. Кузнецова Т.Г., Сыренский В.И., Гусакова Н.С. Шимпанзе. Онтогенетическое развитие  в условиях лабораторного содержания. 2006. Политехника. 467с.

8. Ладыгина-Котс Н.Н. Предпосылки человеческого мышления. М. Музей Дарвина. 1935. 534 с.
9. Павлов И. П. Полное собрание сочинений. Т. 1-3, М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1951.
10. Петраш В.В., Ващило Е.Г., Бубнова И.В. Особенности функциональной взаимосвязи кардиоваскулярной и респираторной систем у детей, больных бронхиальной астмой, в период ремиссии. Патол. физиол. и эксп. тер. 1991; 1: 44–46.
11. Симонов П.В. Мотивированный мозг. М. Наука. 1987. 267с.
12. Способ определения целеустремленности: Кузнецова Т.Г.,  Сыренский В.И., Наулайнен Б.А. А.с. 1410948 СССР. МКИ⁴ А61В5/16/ Открытия. Изобретения. 1988. № 27. С.44-46.
13. Счастный А.И. Сложные формы поведения у антропоидов. М. Наука. 1972. 238с.
14. Сыренский В.И., Кузнецова Т.Г. Рефлекс цели у приматов. Л.: Наука, 1990. 119с.
15. Фирсов Л.А. Высшая нервная деятельность человекообразных обезьян и проблема антропогенеза // Физиология поведения: нейробиологические закономерности. Л. Наука. 1987. 639-712с.
16. Haan J., Bemmel J. H., Versteeg B et. аll.  Quantitative evaluation of fetal heart rate patterns. P. I-II Europ.J. obstetr. And gynecol., 1971. p. 95-102; 103-110.