Собачий взгляд на оптические иллюзии

Сара Бёсьер была на барбекю недалеко от Мельбурна (Австралия), когда ей пришла в голову идея показать оптические иллюзии собакам. Это был 2015 год, и она приехала в университет Ла Троб вскоре после окончания магистратуры по когнитивным способностям собак на родине в США. Беседуя на барбекю с группой психологов, которые изучали, как человеческий мозг воспринимает оптические иллюзии, она поняла, что этот же подход может помочь узнать, как собаки видят окружающий мир, и чем их восприятие отличается от нашего. «У нас возник безумный вопрос: если показать собаке оптическую иллюзию — сможет ли она ее увидеть?» — вспоминает она.

То, что по началу казалось шуткой, вскоре превратилось в серьезное предложение. Психологи постоянно используют оптические иллюзии, чтобы изучить способы, с помощью которых человеческий мозг получает информацию о мире, — объясняет Филипп Шуинар, эксперт по иллюзиям и один из психологов La Trobe на том барбекю. По его словам, обычно шаблоны восприятия — надежный способ для мозга быстро получать информацию, но иногда они приводят к ошибке, заставляя нас «видеть» вещи, которых нет, или, например, ощущать разницу в размере между двумя идентичными объектами. Выявление того, как и когда возникают подобные ошибки, может дать подсказки о том, как работает познание у людей или других животных, например, собак.

В иллюзии Эббингауза-Титченера два центральных круга имеют одинаковый диаметр. Людям круг, окруженный меньшими кругами, кажется больше. Согласно одному исследованию, у собак эффект обратный.

Бёсьер решила разобраться в этом вопросе в рамках своей докторской диссертации. Она переехала в Ла Троб, чтобы работать под руководством Полин Беннетт, и разработала установку, которая позволила бы собакам сообщать о том, что они воспринимают. Команда создала небольшую комнату с сенсорным экраном, на котором отображались различные оптические иллюзии, и собаки могли бы взаимодействовать с ними с помощью носа. По словам Бёзьер, для обучения этому первых собак — лаготто романьоло, которых привезли владельцы-добровольцы, потребовалось несколько месяцев. Но первые реультаты, опубликованные в 2016 г, были ошеломляющие.

Команда использовала различные версии иллюзии Эббингауза-Титченера, в которой два одинаковых круга кажутся людям разными из-за расположения других кругов вокруг них. Каждую собаку тренировали, используя щедрый запас собачьего печенья в обмен на правильные ответы, выбирать тот из двух центральных кругов, который она считала большим, путем касания носом этой части экрана. Команда также собрала данные с использованием рядя контрольных изображений, в которых варьировались как центральные круги, так и общий размер стимула, чтобы проверить, были ли собаки предвзяты в отношении выбора изображений.

К восторгу Бёсьер, данные показали, что собаки действительно оказались восприимчивы к иллюзии Эббингауза-Титченера; они постоянно выбирали один из двух одинаковых кругов на иллюзорном изображении чаще, чем другой. Но вместо того, чтобы поддаться уловке, как это делают люди, выбирая круг, окруженный меньшими кругами, как больший, собаки поступали прямо противоположным образом.

В качестве первого шага в обучении собак взаимодействию со зрительными иллюзиями исследователи должны научить животных ассоциировать касание носом объекта — в данном случае, красной мишени на палочке — с поощрением.

Полученные результаты стали яркой иллюстрацией того, как мало наука знает о восприятии собак, не смотря на то, что люди на протяжении тысячелетий поддерживали тесные отношения с собаками, говорит Бёсьер, ныне директор Thinking Dog Center при Хантер-колледже в Нью-Йорке. Она отмечает, что большинство исследований познания собак — по одной оценке, до трех четвертей опубликованных исследований — опираются на визуальные задачи, многие из которых адаптированы из исследований на приматах. Но «мы не всегда знаем, обрабатывают ли [собаки] мир так же, как мы», — говорит она, поэтому иногда неясно, что именно результаты таких экспериментов говорят исследователям о когнитивных способностях собак. Понимание того, чем зрительное восприятие собак отличается от нашего собственного, «может сильно повлиять на то, как мы интерпретируем эти результаты».

Визуальные иллюзии для собак

Исследователи могут проверять восприимчивость животных к иллюзиям, обучая их взаимодействовать с экраном или другим устройством, как это сделала Бёсьер в своем исследовании 2016 года. Или они могут выбрать так называемые эксперименты со спонтанными предпочтениями, в которых исследователи представляют собакам одни и те же оптические иллюзии, используя тарелки разного размера и порции еды, к которым собаки проявляют интерес без какой-либо подготовки.

В иллюзии Дельбёфа два центральных круга имеют одинаковый диаметр. Людям круг, окруженный меньшим кольцом, кажется больше. Два исследования показали, что собаки не видят никакой разницы.

Применяя второй подход несколько лет назад, Кристиан Агрилло и его коллеги из Университета Падуи на севере Италии попытались проверить восприимчивость собак разных пород к иллюзии, известной как иллюзия Дельбёфа, используя собачьи лакомства, собранные в кружочки. В типичной версии этой иллюзии относительные размеры двух одинаковых кругов искажаются кольцом, охватывающим каждый из них. Люди обычно воспринимают круг в меньшем кольце больше, чем круг в большом кольце — эффект, который, как полагают, возникает из-за визуальной уловки, которая заставляет нас оценивать размер первого кольца в большую сторону, потому что оно почти такого же размера, как и кольцо, но преуменьшать размер последнего, потому что его размер намного меньше размера кольца.

В исследовании Агрилло ученые предложили каждой из 13 собак по две тарелки с едой, расположенные на расстоянии метра друг от друга. В контрольных условиях выбор был между двумя тарелками одинакового размера, содержащими разное количество лакомства. В условиях теста собаки должны были выбирать между одинаковыми порциями на тарелках разного размера. Команда предположила, что в обоих случаях собаки захотят выбрать ту порцию, которую они считают большей. Таким образом, если собаки похожи на людей в своем восприятии этой иллюзии, как предположила команда, они должны выбрать меньшую тарелку в тестовых условиях, на которой порция лакомства будет казаться больше.

Они ошиблись. В контрольных тестах собаки действительно выбирали большее количество лакомства, когда дело дошло до выбора между одинаковыми порциями на тарелках разного размера «их выбор был в основном случайным», — говорит Агрилло. Он добавляет, означает ли это, что собаки не восприимчивы к этим зрительным иллюзиям или просто не удалось достоверно воспроизвести условия иллюзии. Собаки в этом эксперименте получали лакомство, какую бы тарелку они ни выбрали, поэтому, возможно, не было большого стимула выбирать порцию, которая казалась хоть сколько-нибудь большей.

Иллюзии Понцо используют линии или сетки для искажения относительных размеров двух форм. Люди обычно воспринимают левый прямоугольник больше правого. Несколько исследований одной исследовательской группы показывают, что собаки не замечают разницы.

Выводы, опубликованные Бёсьер с коллегами в то же самое время, которые использовали обученных собак и устройство с сенсорным экраном, показывающее графическую версию иллюзии Дельбуфа, похоже, подтверждают идею о том, что собаки не попадают на эту оптическую уловку. Бёсьер также недавно сообщила о нулевых результатах для собак, обученных различным версиям иллюзии Понцо, которая для людей искажает размер идентичных форм, окруженных линиями или сетками.

Хотя «отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия», — говорит Агрилло, полученные на данный момент результаты позволяют предположить, что собаки могут быть невосприимчивы к этим конкретным визуальным иллюзиям, что, возможно, должны учитывать исследователи при планировании будущих экспериментов по познавательной способности собак.

Проблемы интерпретации результатов экспериментов с визуальными иллюзиями

Для некоторых типов зрительных иллюзий исследователи обнаружили, казалось бы, похожие реакции у собак и людей, но несколько исследований также подчеркивают необходимость осторожности при проведении и интерпретации экспериментов по восприятию у собак. Несколько лет назад ученые из Университета Линкольна в Великобритании провели исследование, в котором собаки взаимодействовали с сенсорным экраном, демонстрирующим иллюзию Мюллера-Лайера, в которой кажется, что две идентичные линии имеют разную длину из-за направления стрелок, расположенных на обоих концах. Команда обнаружила, что собаки, обученные выбирать более длинную линию, последовательно выбирали экран со стрелками, направленными внутрь, точно так же, как и люди, и ученые предположили, что собаки разделяют человеческое восприятие этой иллюзии.

В иллюзии Мюллера-Лайера длины двух одинаковых линий кажутся искаженными из-за стрелок, расположенных на обоих концах. Люди обычно воспринимают верхнюю линию как более длинную. Собаки, обученные выбирать более длинную линию, также выбирают верхнюю линию, но эти результаты могут быть объяснены тем, что животные в целом выбирают большее изображение, а не воспринимают горизонтальную линию как более длинную, как это делают люди.

Но дополнительные контрольные тесты и тщательный анализ данных выявили альтернативное объяснение результатов: собаки не выбирали линию, со стрелками, направленными внутрь, на основе предполагаемой длины линии, они выбирали самое большое изображение.

Экспериментаторы пытаются исключить такого рода альтернативные сценарии в исследованиях визуальных иллюзий. Например, в своих экспериментах Эббингауза-Титченера Бёсьер с коллегами использовали несколько изображений с кругами разного размера, чтобы исключить возможность того, что собаки выбирали изображения на основе того, которое в целом было больше — поведение, которое также заставило бы их показать обратный эффект — вместо того, чтобы выбирать изображения, основываясь на центральном круге иллюзии.

По словам Грегори Бернса, нейробиолога из Университета Эмори, дополнительные факторы постоянно вызывают беспокойство в экспериментах по выбору поведения, особенно в исследованиях, в которых исследователи не знают, что именно собаки видят или на что обращают внимание. «Когда мы проектируем эксперименты, мы не можем не проектировать их с точки зрения человека», — говорит Бернс, который начал изучать когнитивные способности собак почти десять лет назад и был одним из первых исследователей, которые научили собаку спокойно сидеть внутри МРТ-сканера. В исследованиях, которые измеряют поведение собак как результат, «если собака не делает то, что вы от нее хотите, часто неясно, не понимает ли собака того, что вы просите, или она понимает, но просто не хочет этого делать, или у нее другая мотивация». Он добавляет, что исследования часто оценивают поведение собак на уровне группы, чтобы выявить тонкие тенденции в восприятии, но при этом могут упускаться из виду существенные различия в восприятии и познании у отдельных собак.

Сара Бёсьер с коллегами из Университета Ла Троб в Австралии сообщили об эксперименте с использованием этой установки в 2016 году. Они обнаружили, что собаки, обученные выбирать любой черный кружок, который, по их мнению, является большим из двух, последовательно выбирали тот, который был окружен большими синими кружками, в отличие от людей, и предположили, что зрительное восприятие собак и людей может отличаться по некоторым аспектам этой иллюзии.

Исследователи, изучающие иллюзии с помощью поведенческих экспериментов, возражают, что даже с учетом этих проблем их подход предлагает, по крайней мере, предварительный способ изучения того, как собаки видят мир. Как объясняет Бёсьер, эти исследования «могут дать нам хорошее представление о том, как они визуально обрабатывают окружающий мир. Это может помочь нам выяснить, где есть параллели, а где их нет», и, возможно, разработать более эффективные исследования в будущем.

Она и другие исследователи уже начали рассматривать перцептивные объяснения реакции собак на определенные иллюзии. По ее словам, в случаях, когда собаки и люди демонстрируют разные реакции, то есть собаки выбирают стимул, противоположный выбору человека, или вообще не проявляют восприимчивости, это может быть связано с тем, что зрительные системы собак реагируют на разные виды визуальных стимулов. Известно, что люди, например, особенно хорошо воспринимают глобальные закономерности в изображениях, состоящих из более мелких элементов. Собачье восприятие, напротив, может быть более ориентировано на восприятие локальных стимулов в этих изображениях, отмечает Бёсьер, и этот феномен может объяснить, почему собаки иначе, чем люди, реагируют на иллюзии Эббингауза-Титченера и Понцо, которые должны восприниматься на глобальном уровне, чтобы иллюзия сработала должным образом.

Она добавляет, что такие межвидовые различия могут отражать разные факторы эволюционного давления у собак и людей. Бернс соглашается с тем, что в научной литературе существуют доказательства того, что у собак нет такого сильного визуального предпочтения глобальных стимулов, как у людей, хотя он предупреждает, что на эту тему было проведено лишь несколько исследований.

Такие фигуры Навона могут восприниматься либо глобально — в данном случае как E и R, — либо локально, как N и S. Некоторые исследования показывают, что люди лучше воспринимают глобальные стимулы, чем собаки.

Шуинар отмечает другой способ понять различия в восприятии собак и людей: насколько вероятно, что животное будет воспринимать похожие стимулы как идентичные друг другу, вместо того, чтобы замечать тонкие различия между ними. Он добавляет, что его работа и работа Бёсьер может свидетельствовать о том, что собаки менее склонны воспринимать различия между похожими стимулами, чем люди.

Исследования, обнаруживающие общие реакции у собак и людей, также требуют тщательной интерпретации. Элиас Гарсиа-Пелегрин, аспирант психологии Кембриджского университета, изучающий познание у ворон, объясняет, что если животное демонстрирует восприимчивость к оптической иллюзии, известной тем, что обманывает людей, то причиной может быть общий нейронный механизм, но в равной степени это может и не так. «То, что у них схожая реакция, не означает, что она обусловлена одними и теми же когнитивными процессами».

Немного магии

Поведенческие эксперименты по изучению восприятия визуальных иллюзий у собак — не единственный способ изучения восприятия у собак. Исследования функциональной МРТ, например, проведенные Бернсом, включают визуализацию мозга собак, которые пассивно просматривают изображения на экране, чтобы исследователи могли наблюдать нейронные сигналы, связанные с различными типами стимулов. Его команда недавно опубликовала препринт, в котором говорится, что на основе экспериментов фМРТ собакам нелегко обобщить трехмерные объекты с двухмерными изображениями этих объектов, или наоборот, что может повлиять на то, как ученые проектируют тесты для измерения восприятия у собак.

Другие исследователи изучают способы представления животным различных видов иллюзий. Гарсиа-Пелегрин, например, был одним из нескольких соавторов недавней перспективной статьи, в которой утверждалось, что фокусы — даже такие простые, как использование ловкости рук, чтобы заставить объект исчезнуть, — могут стать мощным инструментом при изучении восприятия животных. «Фокусники используют очень сложные техники обмана, которые используют некоторые из наших слепых зон в области внимания и восприятия», — говорит он. «Если другие, нечеловекоподобные животные обладают аналогичными или гомологичными механизмами внимания и восприятия, фокусы должны сработать и на них».

Магические фокусы или другие динамические оптические иллюзии явно сложнее, чем статические двухмерные изображения, признает Гарсия-Пелегрин, который экспериментирует с фокусами, заставляющими объекты исчезать, для ворон, которых он изучает. Наблюдение за фокусом затрагивает не только зрительное восприятие, но и другие когнитивные факторы, таких как нарушение ожиданий (когда происходит что-то неожиданное или непредсказуемое) и постоянство объекта. Кроме того сложно разработать контрольные условия для эксперимента с фокусами, отмечает Бёсьер, хотя она добавляет, что в конце 2019 года лабораторию ее команды посетил фокусник, чтобы обсудить именно такие исследования.

На данный момент Бёсьер и ее команда тестируют еще один трюк с обманом собак, который пару лет назад облетел весь интернет. В нем владелец собаки несколько раз поднимает и опускает перед собой большое одеяло, как ширму, пока питомец смотрит на него; затем, во время одного из подъемов, хозяин прячется за стеной и роняет одеяло, создавая у собаки впечатление, что ее хозяин растворился в воздухе.

Группа Бёсьера недавно запустила проект гражданской науки под названием «What the Fluff!?», чтобы изучить, как животные реагируют на эту иллюзию. «Мы просим владельцев сделать это дома со своими собаками», — говорит она. «Мы проанализируем отснятый материал и посмотрим, сможем ли мы сделать какие-либо выводы о постоянстве объекта и нарушении ожиданий с помощью такого рода фокусов». По ее словам, она также продолжает свою работу с обученными животными, чтобы разобраться в основных вопросах познания собак, которые впервые заинтересовали ее еще в Австралии. «Иногда лучшие идеи, я думаю, приходят во время барбекю».

Оригинал: A Dog’s View of Optical Illusions

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •