На одной волне: как возникают социальные связи между животными

Люди — не единственные существа, которые демонстрируют тонкое понимание социальных норм. Если группа взрослых самцов макак-резусов (Macaca mulatta) окажется сидящей вокруг вращающегося стола, на котором будет огромное количество еды, они продемонстрируют принцип взаимности «я чешу спину тебе, ты чешешь мне»‎. Одна обезьяна предложит другой кусочек фрукта и будет ожидать ответного жеста. Если предложение не поступит, скорее всего, первая обезьяна отыграется и ничего не даст в свою очередь. Обезьяны любят собираться в группы. Если они видят, что одна особь была добра к другой, то коллективно проявляют к ней доброту. Если вы наблюдательны, это похоже на группу друзей в баре, покупающих друг другу напитки.

Хотя десятилетия исследований развеяли миф о том, что социальность — уникальное свойство нашего вида, ученым до сих пор неясно, каким образом отдельные животные сохраняют информацию о структуре «общества»‎, в котором находятся. Копируют ли обезьяны друг друга и делятся пищей с помощью сложной формы зеркального отображения? Или они наблюдают за своим и чужим поведением, чтобы принимать решения в рамках более широкой социальной динамики?

После появления такой современной дисциплины как этология, изучающей поведение животных, у нас появилось два основных способа наблюдения за социальной жизнью животных. Один подход использует данные наблюдений за животными в полевых условиях в попытке понять групповую динамику, заглядывая «извне внутрь». Тем не менее, трудно понять, что происходит в сознании отдельного существа. Второй подход основан на выявлении мозговой активности особи и последующей попытке построить карту между шаблонами нейронных пиков или вспышек — колебательной электрической активности, которая производит мозговые волны — и тем, как ведет себя животное. Однако эти данные поступают «изнутри вовне»‎ и часто не охватывают групповую динамику. Оба этих подхода дают неполную картину.

Сейчас новое поколение ученых выступает за третью, более тонкую парадигму изучения социальности животных. Известная как «коллективная нейробиология»‎, эта исследовательская программа основана на идее, что мозг эволюционировал в первую очередь для того, чтобы помочь животным существовать в качестве части социальной группы — а не для решения проблем как таковых — и изучаться должен соответственно. Поскольку встраивание мозга в социальную структуру изменяет его работу и работу мозга других особей, нет смысла изучать только отдельное сознание, потому что это не дает полной картины. Исходя из представления, что интеллект — это динамика причинно-следственных связей между несколькими мозгами, исследователи используют новейшие методы нейровизуализации в попытках получить более детальное представление о состоянии мозга нескольких животных, участвующих в различных видах социальной деятельности. Есть надежда, что это приведет к ответам на вопросы о том, как животные воспринимают социальный мир и как это восприятие кодируется нейронами.

Помимо нечеловекоподобных животных, коллективная нейронаука помогает расшифровать и некоторые сложности человеческого общества. Поскольку мозг, по-видимому, работает иначе, когда он находится в отношениях с другими людьми, мы начинаем осознавать необходимость адаптировать вмешательства для улучшения психического здоровья с точки зрения более широкой социальной среды, а не сосредотачиваться на отдельных патологиях. И, если социальность рассматривается как необходимый шаг на пути к интеллекту, то не совсем понятно, есть ли у алгоритмов машинного обучения шанс приблизиться к человеческому интеллекту — если только они не встроены в богатое общество других алгоритмов.

В основных подходах к когнитивной нейробиологии у животных участки мозга относят к восприятию, действию, памяти, вниманию, принятию решений и социальности. По словам Эммануэль Тогноли, исследователя из центра сложных систем и наук о мозге при Атлантическом университете Флориды, при рассмотрении поведения животных через более коллективную призму мы начинаем видеть, что большие части сложного мозга жаждут работать в гармонии с другими. Как и многие другие, Тогноли убеждена, что мозг развивался для того, чтобы справляться с информационной сложностью навигации и координации социальных отношений. Если это правда, то когнитивная нейронаука, игнорирующая социальность, вероятно, бессмысленна.

Многие исследования в области когнитивной науки изучают, как один мозг реагирует на основные стимулы — например, как мы решаем проблему, о которой рассказывает друг, или как мы вспоминаем тот же разговор спустя несколько недель. По мнению Джулии Сливы, исследователя нейронных систем Парижского института мозга и автора основополагающей статьи о необходимости применения коллективной нейронауки в исследованиях на животных, даже в исследовании, посвященном динамике отношений между двумя людьми, отсутствуют определенные аспекты разнообразия взаимодействий, которые естественным образом возникают в органических, более сложных социальных группах, включая распределение внимания, создание подгрупп и вербовку союзников. Слива и многие другие пытаются опровергнуть ортодоксальное мнение, что «интеллект, и в данном случае социальный интеллект вида, проистекает исключительно из работы одного отдельного мозга»‎. До сих пор люди изучали, как группы нейронов в отдельном мозге создают информацию, но необходимо обращать внимание, как такая информация обрабатывается между несколькими мозгами, которые действуют вместе.

Вспомните наших дружелюбных макак, участников гарвардского исследования нейрохирургии, опубликованного в журнале Science в конце 2021 года. Исследователи заглянули в мозг макак с помощью записывающих шлемов, которые с высокой точностью отслеживают активность мозга в определенных нейронах. Они выяснили, что каждый вид взаимодействия включает в себя несколько характерных нейронов, «вспыхивающих»‎ в дорсомедиальной префронтальной коре, части мозга, которая играет определенную роль в социальных взаимодействиях. Различные нейроны реагировали по-разному в зависимости от обстоятельств: одни вспыхивали, когда кто-то не давал кусочек фрукта, и затихали, когда встречали взаимность, а другие вели себя противоположным образом. Также были нейроны, которые кодировали информацию о выборе, результатах и взаимодействиях между другими обезьянами, за которыми просто наблюдали. Другими словами, оказалось, что существуют нейроны, ответственные за принятие к сведению сложного социального поведения друзей.

Гарвардские исследователи собрали эти наблюдения в нейронную карту, что позволило предугадать, ответят ли макаки взаимностью или отплатят той же монетой во время эксперимента до того, как они сделают это в реальной жизни. Эти прогнозы были удивительно точными, указывая на то, что конкретные нейроны представляют определенные фрагменты социальной информации. Для более точного определения этого факта исследователи проделали и обратную работу. Они применили очень слабый электрический ток, чтобы временно нарушить активность нейронов в определенных частях мозга обезьян и посмотреть, остановит ли это макак от выполнения социальных действий, оставив при этом способность выполнять другие когнитивные функции, такие как запоминание или принятие решений. Как и ожидалось, способность обезьян выполнять социальные действия снизилась, и они не ответили взаимностью

Второй эксперимент, на который указывает Слива, посвящен «синхронизации мозг-мозг»‎. В ключевом исследовании 2010 года профессор кафедры вычислительной психиатрии Монреальского университета Гийом Дюма показал, что мозг участников-людей отражает друг друга на неврологическом уровне, когда они занимаются совместной деятельностью, например, совершают забавные, бессмысленные жесты руками, наблюдая друг за другом. В другом исследовании, в котором также участвовал Дюма, одному из двух романтических партнеров давали болевой стимул — либо одному в комнате, либо в комнате с партнером, либо в комнате с партнером, держась за руки — и наблюдали, какое влияние оказывается на синхронизацию мозга. Неудивительно, что в случае, когда люди держались за руки, наблюдалось самое большое сходство в сигналах мозга партнеров, а человек, испытывающий боль, говорил, что это даже облегчало ее. (Другие исследования также показали, что обезболивающий эффект гораздо ниже, если вы держитесь за руки с незнакомцем).

Эта работа распространилась и на другие контексты. Исследователь из Принстонского института нейронаук Ури Хассон показал, что хороший рассказчик вызывает синхронизацию между мозгом слушателя и своим (при наличии точек соприкосновения, опыта и убеждений). А в условиях классной комнаты то, насколько хорошо мозговые волны учащегося синхронизируются с его сверстниками, служит хорошим показателем, насколько он вовлечен в процесс обучения и насколько он чувствует связь с группой. Об этом говорят исследования старшего научного сотрудника центра языка, музыки и эмоций Макса Планка Сюзанны Диккер.

Встречается ли это эффект среди нечеловекоподобных животных? Неврологи из Калифорнийского университета в Беркли в статье в журнале Science рассказывают, что они использовали призму коллективной нейробиологии, чтобы выяснить, происходит ли то же самое с фруктовыми летучими мышами — общительными животными, которые проводят большую часть жизни в группе, собираясь в небольших укромных уголках днем и добывая пищу группами ночью.

Исследователи отслеживали активность мозга летучих мышей с помощью беспроводных нейрофизиологических записывающих устройств, пока животные свободно летали по вольерам и переговаривались друг с другом характерными высокочастотными криками. Так же, как в исследовании макак-резусов, были очевидны различные шаблоны возбуждения нейронов, когда летучие мыши распознавали и различали крики разных членов группы. Крик одной летучей мыши стимулировал активность в одном наборе нейронов слушателя, а звук другой — в другом. Сопоставление было настолько четким, что, находясь в тихой комнате и наблюдая на экране только за мозговой активностью летучей мыши, исследователи определяли, какие именно особи кричат.

Кроме того, исследование показало, что вся группа синхронизирует состояния мозга при общении. Их нейроны возбуждались и колебались аналогичным образом, в результате чего мозг настраивался на одну «волну»‎. А если летучие мыши были «дружелюбными»‎, проведя значительное время вместе, их мозг синхронизировался еще сильнее — эффект похож на результаты исследования Дюма «рука об руку»‎. Такой же результат наблюдался в социальных подгруппах; члены компании имели гораздо более четкое нейронное представление, когда один из них издавал какие-то звуки.

Мы многого еще не знаем. Да, определенные нейроны приходят в действие и синхронизируются, когда два «друга» среди летучих мышей зовут друг друга, а определенные нейроны вспыхивают, когда две обезьяны делят пищу. Но синхронизируются ли эти нейроны, распознают или кодируют передаваемую информацию, предстоит еще определить. Мы также не знаем сохраняется ли социальная информация в течение долгого времени или лишь на время социальной активности. Слива утверждает, что нейронаука добилась успехов в этом направлении. В большинстве предыдущих исследований учёные не понимали, почему нейрон вспыхивает или нет, происходило ли это потому, что животное осознало взаимодействие с «другом» или просто благодаря взаимодействию с другим животным.

По словам Сливы, предварительные исследования — важный фрагмент гораздо более крупной головоломки. Результаты подтверждают идею о том, что ученые могут открыть совершенно новые способности, если изучать мозг целиком. Важно отметить, что речь идет об отказе от четкого разделения между стимулами и «входами»‎ по сравнению с поведением и «выходами»‎. Коллективная неврология предполагает признание науки о сложных системах, где причинно-следственные связи не линейны, а закольцованы, а социальные и нейронные структуры соединяются непредсказуемым образом.

Взять спортивную команду. Статистические данные о каждом игроке говорят о многом, например, станет ли он хорошим дополнением команды или нет. Но то, насколько группа «чувствует»‎ друг друга, есть ли у них синхронность, действуют ли они заодно, невозможно оценить количеством забитых или отданных передач. И все же этот коллективный «икс-фактор»‎ станет тем, что превращает хорошую команду в «команду мечты»‎.

В контексте социально-животной нейронауки речь идет об изучении того, как отдельный мозг влияет на социальный контекст и поддается его влиянию, вместо того, чтобы изучать только отдельный мозг. По мнению Тоньоли, призма сложных систем требует, чтобы мы изучали нейробиологию животных в нескольких взаимосвязанных масштабах: начиная с нейронов, переходя к мозгу и выраженным организмам, затем к парам и группам, рассматривая, как эти уровни связаны друг с другом. С этой точки зрения познание представляет собой динамический процесс, который происходит не только внутри мозга и между, но и на различных биологических, поведенческих и социальных уровнях организации.

Отображение того, как нейронная активность связана с конкретными социальными взаимодействиями, и понимание, как групповая социальная динамика влияет на биологию мозга, также раскрывают аспекты человеческого общества. Коллективная нейронаука предлагает рассматривать нейропсихиатрические заболевания, такие как депрессия и шизофрения, не как индивидуальные «дисфункции»‎ мозга, а как эффект, возникающий в результате многочисленных динамических физиологических и социальных процессов. Как добраться до сути человеческого познания, если мы — социальные существа, на чью эволюцию оказала глубокое влияние культура? Такие эксперименты, как исследование макак, помогли обнаружить области мозга, связанные с ненормальным или нормальным социальным поведением. Соответствующие исследования на людях могли бы предоставить новые методы лечения или возможности для вмешательства.

В области искусственного интеллекта принятие парадигмы коллективной нейронауки показывает разницу между подлинным интеллектом и полезными, но ограниченными алгоритмами. Если сложная когнитивная архитектура людей проистекает из их способности участвовать в социальном и культурном обучении, программистам следует принять это к сведению. Например, Дюма, компьютерный психиатр, стоящий за исследованием «рука об руку»‎, говорит, что социальное взаимодействие в ИИ — это как темная материя в физике: «Мы хорошо знаем, что оно существует, но пока не знаем, как изучать это непосредственно»‎. По его словам, до сих пор искусственный интеллект был несколько солипсистским и индивидуалистичным, рассматривая социальное познание как потенциальную задачу, а не как неотъемлемый аспект сложного познания. Сейчас он работает над созданием основ для включения многомерной формы социального интеллекта в кодирование ИИ, используя наше понимание социального обучения, чтобы помочь машинам продвинуться к познанию на уровне человека.

Слива же напоминает, что для решения предстоящих задач нет необходимости полностью отказываться от нейронауки, сфокусированной на одном мозге. Взаимодействие в сети объясняет большую часть социального интеллекта, который мы наблюдаем у нечеловекоподобных животных, но это связано с тем, что мозг способен самостоятельно анализировать социальные взаимодействия. По-прежнему важно изучать развитую когнитивную способность отдельно взятого мозга, а также действие нескольких мозгов в группе. Слива отмечает, что если интеллект — это динамика обратных связей между несколькими мозгами, то способ его изучения представляет собой систему различных циклических схем, вливающихся друг в друга — «множество циклов разных уровней исследования»‎.

Источник