12.04.2019
Институт физиологии Павлова
8 185

Результаты когнитивных тестов макак сопоставимы с человеческими

Ученые Института физиологии имени Павлова изучили способность обезьян к выполнению когнитивных тестов. Итог: схожесть результатов человека и макак-резусов, что позволяет моделировать нейронные процессы, протекающие в мозге людей при распознавании образов.

Макаки-резусы
Макаки-резусы / ©zabavnik.club

Исследователи из Института физиологии имени Павлова изучили способность обезьян Macaca mulatta (макака-резус) к выполнению когнитивных тестов разной степени сложности, предъявляемых на сенсорном экране компьютера. В ходе ряда поведенческих экспериментов исследователи обнаружили схожесть результатов человека и макак-резусов.

Полученные на обезьянах результаты позволят моделировать нейронные процессы, протекающие в головном мозге человека при распознавании образов: от кодирования физических свойств изображений до принятия решений. Исследование опубликовано в Журнале высшей нервной деятельности.

Понимание нейрофизиологических основ функционирования мозга человека невозможно без использования животных моделей с применением инвазивных методов исследования. Наиболее близкими животными к человеку в эволюционном плане, а также по анатомическому строению и физиологическим особенностям являются обезьяны.

Среди всех известных видов обезьян макаки-резусы — самая распространенная животная модель для изучения нейронных процессов. Однако, учитывая явные различия во многих когнитивных способностях человека и обезьяны, в размере и строении их мозга, не всегда можно напрямую обобщать получаемые результаты.

Поэтому при изучении различных функций мозга животных, перед тем как интерполировать данные на другие виды, в том числе на человека, нужно убедиться, что исследуемые процессы протекают сходным образом, например путем сопоставления результативности выполнения экспериментальных тестов.

Задачей исследования было продолжение изучения когнитивных способностей обезьян и сопоставление результатов с данными, полученными на человеке в сходных экспериментальных условиях. В качестве тестового материала использовали набор изображений — текстур, различающихся по степени ориентационной упорядоченности составляющих элементов, где задачей испытуемых было определение доминирующей ориентации в стимуле.

Тесты представляли собой набор матриц, каждая из которых состоит из 100 элементов — так называемых решеток Габора разной ориентации. Матрицы различались по количеству однонаправленных элементов, другими словами, по степени упорядоченности (рисунок 1).

Результаты когнитивных тестов макак сопоставимы с человеческими
Рисунок 1. Примеры тестовых стимулов — матриц различной степени упорядоченности. Цифры у каждой матрицы обозначают относительное количество однонаправленных элементов. Задача — определить доминирующую ориентацию / ©Пресс-служба Института физиологии имени Павлова

Всего в наборе было восемь типов матриц, содержащих 100, 64, 56, 48, 40, 32, 24 и 16 однонаправленных элементов. Задача испытуемых — определить, каких элементов в изображении больше: вертикальных или горизонтальных. Матрицы предъявлялись на сенсорном экране компьютера.

Проведенные исследования показали возможность обучения обезьян макак-резусов выполнению когнитивных тестов различной степени сложности. Несмотря на существенные различия в скорости обучения, все животные после многократных тренировок успешно справлялись с поставленными задачами, включая такие, решение которых вызывает затруднения даже у человека (рисунок 2).

Результаты когнитивных тестов макак сопоставимы с человеческими
Рисунок 2. Сравнение результативности выполнения человеком и обезьяной одинаковых текстов. Жирные кривые на графиках — средние значения по всем испытуемым. Планки погрешности на правом графике — ошибка среднего / ©Пресс-служба Института физиологии имени Павлова / Harauzov et al., 2016

Выяснилось, что обезьяны не уступают человеку, решая самые сложные задачи даже лучше некоторых людей. Причем одна обезьяна решала все задачи выше среднего уровня правильных ответов, полученного на человеке. В среднем число правильных ответов у обезьян и людей было одинаково и составило 85%.

Справедливости ради следует отметить, что у человека времени на раздумья было меньше: матрицы предъявляли всего секунду, инструкция же предписывала дать ответ как можно скорее. У обезьян ограничений во времени не было. В результате среднее время реакции на все типы матриц у человека составило 0,6 секунды, у обезьяны — 1,8. Этим, вероятно, объясняется отсутствие у большинства обезьян, в отличие от людей, зависимости времени ответа от сложности задачи.

Сходство кривых результативности человека и обезьяны позволяет предположить, что у обоих видов задействованы одинаковые нейронные механизмы при решении данного типа задач.

«Полученные нами в поведенческих экспериментах схожие результаты выполнения человеком и обезьяной когнитивных задач позволят в дальнейшем экстраполировать на человека результаты электрофизиологических исследований с участием приматов, что, в свою очередь, открывает широкие перспективы использования последних в качестве животной модели изучения нейронных механизмов зрительного восприятия и их нарушения в результате различных патологий», — говорит первый автор исследования Дарья Подвигина.

Кроме того, результаты показали, что уровень исследовательской активности обезьян (степень любопытства), оцененный по реакции на незнакомые предметы (тест «реакция на новый объект»), коррелирует со способностью к обучению когнитивной задаче по определению ориентации элементов в матрицах.

Иными словами, любознательные обезьяны обучаются значительно быстрее тех, которые не продемонстрировали интереса к незнакомым предметам. Тест «реакция на новый объект», таким образом, может использоваться в качестве экспресс-методики для отбора наиболее перспективных животных с целью их последующего обучения когнитивным задачам.

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы фундаментальных научных исследований государственных академий на 2013–2020 годы.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН — один из институтов Отделения биологических наук Российской академии наук. Институт ведет фундаментальные и прикладные исследования, направленные на раскрытие механизмов высшей нервной деятельности, функционирования сенсорных и висцеральных систем организма.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

Вчера, 19:39
Илья Ведмеденко

Летные испытания прототипа российской сверхлегкой ракеты могут начать в 2026-2027 годах. Помимо нее, в рамках конкурса «Аэронет-НТИ» создают межорбитальный малый разгонный блок.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: