Вороны уже давно считаются одними из самых интеллектуально развитых животных. Они способны пользоваться орудиями, узнавать отдельных людей, решать сложные задачи и планировать свои действия. Однако современные исследования показывают, что их когнитивные способности выходят далеко за рамки привычного представления о «сообразительной птице». Одной из самых неожиданных областей, в которой вороны демонстрируют выдающиеся результаты, оказалось понимание чисел.

Об этом в интервью Live Science рассказал немецкий нейробиолог Андреас Нидер — один из ведущих мировых специалистов по изучению того, как животные воспринимают количества и числа. На протяжении многих лет его лаборатория исследует, каким образом мозг формирует абстрактные представления и насколько далеко в этом отношении способны зайти животные, не относящиеся к приматам.

По словам ученого, сначала подобные исследования проводились на макаках-резусах, поскольку они являются ближайшими родственниками человека среди традиционных лабораторных животных. Однако позднее возник более фундаментальный вопрос: действительно ли сложное математическое мышление является уникальным достижением приматов, или подобные способности могли независимо появиться у совершенно других групп животных.

Именно поэтому внимание исследователей привлекли представители семейства врановых. Несмотря на то что птицы и млекопитающие разошлись по эволюционному древу более 300 миллионов лет назад, вороны демонстрируют интеллект, который во многих отношениях оказывается сопоставимым с интеллектом некоторых приматов. Их мозг устроен совершенно иначе, однако способен выполнять сходные вычислительные задачи.

Работа с воронами оказалась далеко не простой. Каждая птица обладает ярко выраженным индивидуальным характером. Одни быстро осваивают новые задания и охотно взаимодействуют с экспериментаторами, другие отличаются осторожностью или упрямством. Исследователи отмечают, что среди ворон встречаются настоящие «отличники», стабильно выполняющие все задания, и весьма капризные особи, которых приходится долго убеждать сотрудничать.

Одним из наиболее известных открытий лаборатории Нидера стало доказательство того, что вороны способны понимать концепцию нуля. Для этого птиц сначала обучали различать различные количества объектов — например, один, два, три или четыре предмета. После того как животные уверенно справлялись с такими заданиями, им начали показывать пустые изображения, на которых вообще отсутствовали объекты.

Оказалось, что вороны не воспринимают пустое изображение как нечто совершенно особое. Напротив, они рассматривают отсутствие предметов как еще одно количество, которое естественным образом занимает место перед единицей на своеобразной внутренней числовой шкале. При сравнении количеств птицы чаще путали ноль с единицей, чем с двумя или тремя, что полностью соответствует тому, как работает числовое восприятие у людей и других животных.

Еще более убедительными оказались нейрофизиологические эксперименты. Ученые зарегистрировали активность отдельных нервных клеток мозга и обнаружили нейроны, которые избирательно реагировали именно на пустое множество. Иными словами, мозг ворон представляет отсутствие объектов как самостоятельную числовую категорию, а не просто как отсутствие зрительной информации.

Нидер подчеркивает, что подобное понимание не следует путать с человеческим математическим понятием нуля. Люди используют ноль как символ, применяют его в вычислениях и строят на его основе сложные математические системы. У ворон речь идет лишь об интуитивном представлении количества, однако именно такая способность, вероятно, является эволюционным предшественником настоящего математического понятия.

Еще одно направление исследований связано со способностью птиц использовать вероятностную информацию. В ходе экспериментов ворон обучали тому, что различные символы приносят награду с разной вероятностью. Одни изображения почти всегда сопровождались получением пищи, другие — лишь в половине случаев, третьи — еще реже.

После завершения обучения птицам предлагали выбирать между двумя различными символами. Если они действительно понимали накопленную статистику, наиболее выгодной стратегией было выбирать тот символ, который чаще приводил к получению награды.

Именно так и поступали вороны. Даже когда им показывали новые комбинации символов, которых они раньше не видели вместе, птицы стабильно отдавали предпочтение варианту с более высокой вероятностью успеха. Исследователи подчеркивают, что вороны, конечно, не вычисляют проценты и не решают задачи по теории вероятностей. Однако они способны извлекать статистические закономерности из собственного опыта и использовать эту информацию для принятия решений в условиях неопределенности.

Подобные результаты удивительно напоминают способности маленьких детей. Исследования психологии развития показывают, что младенцы еще до появления речи могут различать количества и реагировать на простейшие вероятностные закономерности окружающего мира. Позднее дети начинают понимать и пустые множества, а затем осваивают символические числа и математику.

По мнению Нидера, именно это сходство представляет наибольший научный интерес. Оно свидетельствует о том, что многие элементы математического мышления возникли задолго до появления человека. Человеческая математика не появилась на пустом месте: она опирается на гораздо более древние когнитивные механизмы оценки количеств, сравнения чисел и принятия решений на основе вероятностей.

Интервью также затрагивает еще одно недавнее открытие лаборатории. Исследователи обнаружили, что вороны способны не только различать числа, но и использовать их для управления собственным поведением. Птиц научили издавать строго определенное количество карканий — от одного до четырех — в ответ на специальный сигнал. Анализ звуков показал, что еще до первого крика ворона, по-видимому, заранее формирует внутренний план всей последовательности действий. Иными словами, птица не просто реагирует после каждого звука, а с самого начала представляет, сколько сигналов ей необходимо издать.

Все эти исследования постепенно меняют представления ученых о происхождении интеллекта. Они показывают, что способность оперировать абстрактными количествами, учитывать вероятность событий и заранее планировать собственные действия вовсе не является исключительной особенностью человека или даже приматов. Несмотря на совершенно иную организацию мозга, вороны смогли выработать когнитивные механизмы, которые во многом напоминают человеческие. Именно поэтому они становятся одной из самых важных моделей для изучения происхождения интеллекта и эволюционных корней математического мышления.