Что крысы могут сказать о человеке и обществе

Не собаку, а крысу стоит назвать лучшим другом человека. Именно крысы, а также родственные им мыши спасают нам жизни, дают нам знания, обеспечивают наши безопасность и благополучие. Их телами выложены пути ко многим важным открытиям.

Что только не делают с крысами и мышами ради науки и человечества: внедряют раковые клетки, чтобы выработать лечение, отключают гены (или, наоборот, добавляют лишние) для изучения неврологических отклонений, мажут кремами и шампунями для проверки их безопасности, запускают тонуть в воду для изучения эффективности антидепрессантов. Для врачей, фармакологов и производителей косметики грызуны — один из основных источников прогресса. 

Казалось бы, что делать в этой компании психологам и социологам? Оказывается, им тоже есть что почерпнуть у крыс. 

Поведенческая клоака, или Крысиный рай Кэлхуна

Американский этолог Джон Кэлхун (John B. Calhoun) известен своими социально-«утопическими» экспериментами. Утопическими они были прозваны из-за условий жизни, в которые помещались крысы. Кэлхун создавал «райские» загоны с практически неограниченным обилием воды и еды, запускал туда своих подопытных и наблюдал за развитием их сообществ. Самый известный из таких экспериментов, проводившийся с 1968 по 1972 год, был назван «Вселенная 25». 

В загон, оснащённый раздатчиками воды, корма и материала для строительства гнезд, поместили четыре пары крыс. Счастливые влюблённые жили прекрасной беззаботной жизнью, пока темпы их размножения не привели к перенаселению загона. С этого момента начались аномалии, названные «поведенческой клоакой» (как вы могли заметить, эта история полна названий, как будто взятых из творения футуриста-антиутописта вроде Томаса Мальтуса или Олдоса Хаксли).

Кэлхун внутри полигона для экспериментов с мышами, 1970 год. Yoichi R Okamoto, White House photographer

После завершения эксперимент подвергся жесткой критике со стороны научного сообщества. В числе аргументов: загон чистился 1-2 раза в месяц, то есть большую часть времени крысы жили среди трупов и фекалий; причины смертей и бесплодия самок не были достаточно исследованы, происхождение первых 8 крыс неизвестно (они могли быть близкими родственниками) и так далее.

Результаты исследования с лёгкостью экстраполировались на сообщество homo sapience, вызвали общественный резонанс и приобрели немалое культурное значение. Ещё бы, ведь XX век был озабочен вопросами утопий, антиутопий и будущего нашего экспоненциально растущего общества в целом. Представленные наблюдения воспринимались как модель человеческого поведения в схожих условиях. И куда бы всё зашло, если бы только крысы могли создать культ поклонения Кэлхуну…

Позитивное подкрепление Скиннера

Все знают собаку Павлова, но не все знают крысу Скиннера. Беррес Фредерик Скиннер, вслед за Иваном Петровичем Павловым изучал механизмы научения. Скиннер пытался обучать подопытных через позитивное подкрепление поведения (такое обучение называется «оперантным научением»).

Классический условный рефлекс Павлова – это научение, которое (1) формирует непроизвольное поведение и (2) подразумевает наличие нейтрального сигнала, предшествующего поведению. Оперантное же научение, которым интересовался Скиннер, (1) касается произвольных действий и (2) подразумевает наличие позитивного или негативного подкрепления, следующего за поведением.

Скиннер разработал особый ящик, снабжённый изнутри рычагом. При нажатии на рычаг внутрь через специальное отверстие попадал корм. Крысу сажали в ящик и просто наблюдали за её поведением. Поначалу животное нажимало на рычаг случайно, но постепенно улавливало связь между нажатием и появлением еды и продолжало нажимать уже намеренно.

Альтернативой такому позитивному подкреплению является негативное подкрепление, работающее по схожим принципам: за определённым поведением следует болезненное воздействие (например, электрический разряд). В таких условиях животное постепенно начинает ассоциировать свое действие с болью и учится его избегать.

Пример ящика Скиннера (или, как он предпочитал его называть, «камера оперантного научения»).

Самоудовлетворение электричеством

Это исследование, придуманное Джеймсом Олдсом и Питером Милнером, является вариацией на тему ящика Скиннера. Только крыса награждается за правильное поведение не зёрнами, а разрядом в мозг. 

Выглядит эксперимент так: электроды вживляются животному в глубинные структуры мозга, так называемый «центр удовольствия». При нажатии на рычаг электроды стимулируют эти зоны. 

Как только крыса выучивает, что нажатие на рычаг приводит к стимуляции, она начинает стимулировать себя до 7000 раз в сутки, до полнейшего физического изнеможения и голодной смерти. В отличие от голода или сексуального желания, потребность в такой стимуляции не имеет момента насыщения — животное постоянно в ней нуждается, в обход всех других естественных нужд.

Люди, как показывает опыт, ведут себя в подобных условиях абсолютно так же (доступные нам научные примеры, однако, ограничиваются единичными случаями из-за этической проблематичности подобного эксперимента). 

В 1970 году психиатр Роберт Хит решил вылечить гомосексуализм своего подопытного при помощи стимуляции зон удовольствия во время демонстрации гетеросексуальных стимулов. В результате, как только испытуемый получил в свое распоряжение контроль за стимулятором, он начал безостановочно жать заветную кнопку, до тех пор, пока его силой не остановили.

Лабиринт Триона

Те, кто читал рассказ Дэниела Киза «Цветы для Элджернона», возможно, помнят, как учёные измеряли гениальность их подопытной мыши: они запускали её в лабиринт и отслеживали, как быстро она придет к финишу, как много ошибочных ходов совершит по пути и с какой скоростью будет учиться в ходе повторных прохождений того же лабиринта. 

Несмотря на научно-фантастический характер рассказа, такой экспериментальный метод широко распространен в реальном мире, в случае, когда исследователей интересует пространственное ориентирование и запоминание. Он используется при тестировании лекарств, в исследованиях неврологических отклонений (например, шизофрении или болезни Альцгеймера), а также влияния генетики на поведение. 

Последнее и исследовал американский психолог Роберт Трион (Robert Tryon), желая доказать, что качество прохождения лабиринта определяет генетика, а не среда и воспитание. Он отдельно скрещивал между собой крыс, хорошо проходящих лабиринт («умных»), и крыс, плохо его проходящих («глупых»). В каждом последующем поколении он опять выбирал особей, показывавших наилучшие и наихудшие результаты при прохождении лабиринта. Выведя седьмое поколение «умных» и «глупых» подопытных, он выявил, что особи с «хорошей» генетикой проходят лабиринт лучше, нежели их соперники с «плохой» генетикой. Это касалось даже тех особей из «хорошего» пула, которых для контроля отдали на воспитание матерям из «плохого» пула.

В 1963 году американский психолог Роберт Розенталь провёл исследование, дискредитирующее результаты Триона. Он доверил студентам проведение идентичного эксперимента, снабдив их «умными» и «глупыми» крысами. Как студенты и ожидали, гипотеза полностью подтвердилась. Однако они не знали, что на самом деле Розенталь дал им абсолютно случайных, никак специально не выведенных особей. Такой эффект ожиданий со стороны экспериментатора называется «эффектом Розенталя» или «эффектом Пигмалиона».

Так выглядит один из методов точечного воздействия на группы нейронов - оптогенетика. Возможно, скоро она будет применяться и на людях.

Как же грызуны оказались самыми популярными испытуемыми в экспериментах, направленных на изучение человека? Причин тут несколько. 

Такая генетическая близость позволяет проводить удивительнейшие исследования. Что только ни делают ученые: производят селекцию при помощи выборочного скрещивания особей, искусственно вводят вирусы, «вышибают» или подменяют определенные гены, активируют или дезактивируют группы нейронов или целые зоны мозга. Таким образом, они изучают патологии и возможности их лечения, производят функциональное картирование зон мозга, выясняют роль различных генов.

Так что, когда в следующий раз будете мыть голову шампунем, лечить кариес или делать пересадку сердца, вспомните об этих маленьких невольных героях, на протяжении многих лет трудящихся на наше с вами благо.