Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица

Рис. 1. Рыбки-брызгуны питаются насекомыми, сбивая их струей воды в воду. Точность выстрела с учетом необходимости поправки на преломление света замечательна — каждый третий-четвертый выстрел попадает в цель. Фото с сайта warrenphotographic.co.uk

Австралийские ученые проверили в эксперименте, могут ли рыбы различать конкретные человеческие лица. Рыбки-брызгуны справлялись с этой задачей исключительно успешно. Это означает, что в распознавании лиц не задействованы сложные нейронные системы коры мозга; также не требуется для этого привычка многих поколений жить в присутствии человека. Распознавание человеческих лиц — это просто способность к восприятию комплексных зрительных стимулов.

Пятнистый брызгун Toxotes chatareus, обитатель мангровых зарослей Юго-Восточной Азии и Австралии, оказался чрезвычайно полезным для исследователей из австралийского Квинслендского университета. Эта рыбка помогла ответить на вопрос, нужен ли сложно устроенный мозг для различения человеческих лиц. Известно, что многие животные — собаки, лошади, овцы — хорошо различают человеческие лица даже с учетом их эмоциональных выражений. Домашнее животное уверенно выберет конкретное лицо, будь на нем улыбка или нахмуренные брови. В принципе, такая способность могла бы возникнуть в результате долгой истории одомашнивания и общения с людьми. Но и птицы (галки, голуби), которые эволюционировали без человеческого вмешательства, тоже легко отличают одно лицо от другого, мужское лицо от женского и т. д.

Нельзя, конечно, исключить, что урбанистическая среда требует от всех ее обитателей, включая животных и птиц, присматриваться к людям и потому предрасполагает к развитию способности различать человеческие лица. Также можно предположить, что для распознавания человеческих лиц необходимо формирование специальных участков коры головного мозга. Такие специальные участки имеются и у млекопитающих, и у птиц. Впрочем, это лишь гипотезы. Их можно подтвердить или опровергнуть, если исследовать способность к распознаванию человеческих лиц у животных, у которых в принципе нет коры мозга и которые никогда не сталкивались с человеческим влиянием. Именно это и проделали австралийские зоологи, взяв в качестве подопытного объекта рыбку Toxotes chatareus.

Эта рыбка небольшого размера, легко разводится в искусственных условиях, но привлекло ученых не это, а ее особый способ охоты: метким капельным выстрелом с завидной точностью брызгун сбивает в воду мелких насекомых (рис. 1; см. также видео).

Исследователям это свойство пригодилось для выработки у рыбок особого условного рефлекса. Над аквариумом на экране монитора демонстрировались различные человеческие лица, и если брызгун выстреливал водой в правильное изображение, то в аквариум падала порция желанного корма.

Когда рыбки (в эксперименте использовали четырех рыбок) научились узнавать нужное лицо, перед ними поставили следующую задачу: демонстрировали серию из 44 пар лиц — одно знакомое, а другое новое. Задача усложнялась тем, что лица обрезались стандартным овалом, чтобы не было дополнительных подсказок по форме лица или прическе (рис. 2). И рыбки должны были отметить выстрелом определенное лицо, ориентируясь исключительно на знакомые черты. В другом варианте опытов изображения стандартизировали еще и по цвету, выдавая на монитор черно-белую картинку определенной яркости (рис. 2, B). Точность выбора рыбок во всех экспериментах легко подсчитывается: число правильных выборов против неправильных.

Рис. 2. Примеры изображений лиц, которые показывали рыбкам в первой серии опытов (А) и во второй, когда изображения стандартизировали по цвету и яркости (В). С — простая экспериментальная установка: монитор расположен над аквариумом, при правильном выстреле порция корма падает в аквариум. Рисунок из статьи в Science Reports

Рыбки показали замечательную разборчивость. В 65–75% случаев они отмечали выстрелом то лицо, на которое изначально был выработан рефлекс (рис. 3).

Рис. 3. Процент правильно выбранных лиц в четырех последовательных сериях (блоках) экспериментов по 29 пар. Пара к знакомому лицу выбиралась случайным образом. Видно, что доля правильно выбранных лиц заметно выше 50%. Рисунок из статьи в Science Reports

Этот замечательный — безукоризненно простой и наглядный — эксперимент показал, что умение различать человеческие лица не зависит от долгого общения с человеком (одомашнивание, урбанистическая среда) или от наличия сложно организованной коры больших полушарий. Это просто способность животных, обладающих острым зрением, распознавать комплексные зрительные стимулы.

Интересно, что четыре рыбки различались по скорости обучения: две рыбки научились узнавать заданное лицо в первой же тренировочной сессии, двум другим потребовалось больше тренировок — от 10 до 17 сессий. Так что, по словам исследователей, за кадром остался интереснейший вопрос о причинах столь резких различий в обучаемости. Это могли быть индивидуальные особенности самих рыбок, а могло сыграть свою роль выборочное внимание к конкретным опознавательным деталям. Понятно, что по некоторым признакам (например, родинкам, длине носа и т. д.) — лица различаются хуже, чем по сочетанию нескольких признаков: форме глаз, бровей и т. д. Хорошо бы понять, какие именно признаки срабатывают лучше, а какие хуже. Это тоже можно выяснить в экспериментах с рыбками-брызгунами, и ученые надеются продолжить работу.

Источник: Cait Newport, Guy Wallis, Yarema Reshitnik, Ulrike E. Siebeck. Discrimination of human faces by archerfish (Toxotes chatareus). Scientific Reports. 2016. DOI: 10.1038/srep27523.

Елена Наймарк