Новини науки

Ворони є одними з найрозумніших істот у тваринному світі. Вони здатні приймати рішення, засновані на певних правилах та створювати й використовувати інструменти. Вони також виявляють вроджене відчуття того, що таке числа. Тепер дослідники виявили, що ці птахи здатні розуміти рекурсію (процес вбудовування структур в інші, подібні структури у мовленні), що довгий час вважалося унікальною здатністю людини.

Рекурсія є ключовою властивістю мови. Вона дозволяє нам будувати розгорнуті речення з простих. Візьмемо речення: "Слон, позаду якого з'явилася миша, злякався". Тут речення "позаду з'явилася миша" укладено в речення "слон злякався".

Десятиліттями психологи вважали, що рекурсія властива лише людям. Деякі вчені називали це ключовою особливістю, яка відрізняла людську мову від інших форм спілкування між тваринами. Але питання щодо цього припущення залишалися. Даяна Ляо, докторант у лабораторії професора фізіології тварин Андреаса Нідера з Тюбінгенського університету в Німеччині, зазначає:

"Завжди був інтерес до того, чи можуть інші тварини, окрім людей, також сприймати рекурсивні послідовності".

У дослідженні мавп і дорослих людей і дітей, опублікованому в 2020 році, група дослідників повідомила, що здатність виробляти рекурсивні послідовності насправді може бути не унікальною для нашого виду. І людям, і мавпам було показано дисплей із двома парами символів у дужках, які з’являлися у випадковому порядку. Суб’єкти навчалися торкатися їх у порядку "вбудованої в центр" рекурсивної послідовності, такої як: { ( ) } або ( { } ). Після правильної відповіді люди отримували словесну відповідь, а мавпам давали невелику кількість їжі або соку як нагороду.

Після цього дослідники представили своїм піддослідним абсолютно новий набір дужок і спостерігали, як часто вони розташовували їх у рекурсивний спосіб. Дві з трьох мавп в експерименті генерували рекурсивні послідовності частіше, ніж нерекурсивні послідовності, такі як { ( } ), хоча для цього вони потребували додаткового тренування. Одна з тварин генерувала рекурсивні послідовності приблизно в половині випробувань. Для порівняння, діти віком від трьох до чотирьох років формували рекурсивні послідовності приблизно в 40% випробувань.

Ця стаття спонукала Ляо та її колег дослідити, чи можуть ворони, з їхніми відомими когнітивними здібностями, також володіти здатністю до рекурсії. Адаптувавши протокол, використаний у статті 2020 року, команда навчила двох ворон клювати пари дужок у рекурсивній послідовності, вбудованій у центр. Потім дослідники перевірили здатність птахів спонтанно генерувати такі рекурсивні послідовності на новому наборі символів. Нарівні з дітьми виступили й ворони. Птахи виробляли рекурсивні послідовності приблизно в 40% випробувань, але без додаткового навчання, якого потребували мавпи.

Ці відкриття піднімають питання про те, для чого тварини можуть використовувати цю здатність. Професор неврології в Університеті Тренто в Італії Джорджіо Валлортігара, який не брав участі в роботі, зазначає:

"Вони (ворони), здається, не володіють чимось схожим на людську мову, тому рекурсія, можливо, має відношення до інших когнітивних функцій".

Одне з припущень полягає в тому, що тварини можуть використовувати рекурсію для представлення стосунків у своїх соціальних групах.

Коли було опубліковано дослідження рекурсивних можливостей людей і мавп у 2020 році, деякі експерти не були переконані, що мавпи розуміють рекурсію. Замість цього вони стверджували, що деякі тварини вибирали рекурсивні послідовності, вивчаючи порядок, у якому відображалися дужки. Наприклад, якщо послідовність навчання була [ ( ) ], а мавпам пізніше показали іншу пару, наприклад ( ) і { }, вони спочатку вибирали дужку, яку вони впізнали під час навчання, а потім вибирали нову пару дужок, яку вони раніше не бачили. Нарешті, вони вибирали відповідну дужку з навчального сеансу в кінці послідовності (оскільки вони дізналися, що відповідна дужка йде в кінці).

Щоб усунути це обмеження, Ляо та її колеги розширили послідовності з двох пар до трьох, наприклад { [ ( ) ] }. За словами Ляо, з трьома парами символів ймовірність створити послідовності без розуміння базової концепції рекурсії стає набагато нижчою. Тут також дослідники виявили, що птахи, швидше за все, вибирали відповіді, вбудовані в центр.

Деякі вчені залишаються скептичними. Арно Рей, старший науковий співробітник психології Французького національного центру наукових досліджень, зазначає, що результати все ще можна інтерпретувати з точки зору простого асоціативного навчання, коли тварина вчиться пов’язувати один символ з наступним, наприклад, з’єднуючи відкриту дужку із закритою.

Ключова причина, пояснює він, полягає в особливості дизайну дослідження: дослідники розмістили рамку навколо закритих дужок у своїх наборах — автори відзначають, що це було потрібно, щоб допомогти тваринам визначати порядок дужок. (У дослідженні 2020 року використовувався такий самий макет з рамкою.) Для Рей це важливе обмеження дослідження, оскільки тварини могли зрозуміти, що за символи з рамкою, які завжди опинялися в кінці рекурсивної послідовності, їх буде винагороджено, таким чином допомагаючи їм просто вивчити порядок, у якому відображалися відкриті та закриті дужки.

На думку Рея, поняття "рекурсивної обробки" як унікальної форми пізнання саме по собі є помилковим. Навіть у людей, каже він, цю здатність, швидше за все, можна пояснити просто за допомогою механізмів асоціативного навчання і на сьогодні не було задовільних пояснень того, як здатність розпізнавати та маніпулювати такими послідовностями буде закодовано в людському мозку. За словами Рея, дослідники зараз здебільшого діляться на два табори: одні вважають, що людська мова побудована на унікальних здібностях, таких як здатність розуміти рекурсію, а інші вважають, що вона виникла в результаті набагато простіших процесів, таких як асоціативне навчання.

Але Ляо зазначає, що навіть за допомогою рамок ворони все одно повинні були з’ясувати порядок, вбудований у центр, де відкриті та закриті дужки поєднуються ззовні всередину. Іншими словами, якби птахи лише дізналися, що відкриті дужки були на початок послідовності та закриті були в кінці, можна очікувати рівну частку ( { ) } невідповідних і правильних відповідей. Але вона та її колеги виявили, що ворони вибирали більше правильних відповідей навіть зі складнішою послідовністю трьох пар дужок.

Для Ляо те, що птахи, чиї предки давно відійшли від предків приматів на розгалуженому еволюційному дереві життя, здається, здатні аналізувати та генерувати рекурсивні послідовності, означає, що ця здатність є "еволюційно давньою" або що вона розвинулась незалежно як продукт так званої конвергентної еволюції.