Результаты когнитивных тестов макак сопоставимы с человеческими — Naked Science
11 минут
Институт физиологии Павлова

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 Павлова
9 статей
Вчера, 21:19
5 минут
Мария Кривоченко

Попав в пасть лягушки, жуки обычно погибают. Хотя земноводные не могут перемолоть их зубами, как это делают млекопитающие, желудочный сок разъедает большинство насекомых. Однако водолюбы смогли выжить и выбраться наружу через кишечник без повреждений.

6 часов назад
5 минут
Денис Гордеев

Объект K2-25b практически полностью состоит из ядра, а его газовая оболочка очень тонкая. Как так получилось — загадка для ученых.

8 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Компания SpaceX запустила демонстратор технологий корабля Starship с техасского космодрома в деревне Бока-Чика. Аппарат поднялся на 150 метров и приземлился в другой части тестовой площадки.

Позавчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
34 минуты
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: