Особые приметы звукового сигнала

Выявление особых примет звуковых коммуникационных сигналов

Среди млекопитающих первые исследования по выявлению особых примет звуковых коммуникационных сигналов проводились на обезьянах. Одними из таких подопытных животных стали саймири. Эти приматы, относящиеся к семейству капуцинов, еще недавно были очень распространенными обитателями лесов от Коста-Рики до Парагвая и от Атлантики до Кордильер. Сейчас их численность резко упала. Саймири - небольшие, размером с белок, обезьянки. Из-за специфического окраса их иногда называют "мертвая голова". Действительно, черное пятно мордочки так ярко выделяется на фоне белой шерстки вокруг глаз, за пределами носа, рта и на ушах, что создается впечатление маски мертвеца. Саймири ведут стадный образ жизни. В стаде главенствуют взрослые самцы, самки занимают средние ранги.

При общении саймири используют весьма разнообразные звуковые сигналы. Некоторые исследователи насчитывают даже более пятидесяти типов звуков. Среди обширного репертуара этих обезьян более всего заинтересовал ученых так называемый сигнал изоляции, который издают животные, оказавшиеся в одиночестве. С целью его изучения были поставлены эксперименты с использованием условнорефлекторной методики. В частности, при подаче с динамика сигнала изоляции подопытных животных обучали перепрыгивать с одной жердочки на другую. Такую реакцию обезьян на звуковой сигнал подкрепляли слабым ударом тока. После выработки у зверьков прочного двигательного условного рефлекса на сигнал изоляции им дали прослушать различные звуковые модели этого сигнала. В результате оказалось, что обезьяны принимали за условный сигнал многие его модели и совершали прыжки. Установлено, что для принятия решения они руководствовались информацией, содержащейся лишь в начальной части звука. Однако следует заметить, что схема проведения этого опыта сама по себе создавала возможность животным опознавать сигналы только по их начальным участкам. Дело в том, что при выработке дифференцировки у животного наказание его следовало за условным раздражителем слишком быстро - всего через 1,3 секунды с момента подачи звукового сигнала. Поэтому обезьяны приучились, едва услышав сигнал, моментально (как пишут экспериментаторы, за 0,3 секунды!) перепрыгивать в безопасное место.

Интересные исследования были проведены на индийском свинохвостом и японском макаках. Макаки - широко известный и достаточно многочисленный род семейства мартышек. Живут они стадными группами в лесах, на участках, поросших кустарниками, иногда в горах, встречаются даже в городах. Индийский макак, или макак боннет, обитает в вечнозеленых лесах Южной и Восточной Индии. Свинохвостый макак - в Таиланде, в Бирме, на полуострове Малакка и островах Суматра и Калимантан. Свинохвостые макаки - очень смышленые животные. Поэтому местные жители обучают этих обезьян обрывать орехи с кокосовых пальм во время сбора урожая. Самый северный, за исключением человека, вид приматов земли - японский макак. Эти животные заселяют только японские острова. Они не боятся холода и зимнее время прекрасно переживают среди снежных сугробов. Звуковые сигналы у этого вида довольно разнообразны. Причем считается, что местные "диалекты" отдельных групп животных передаются потомству.

Особи японского макака при общении друг с другом используют сложные и тонкие различия в структуре звуковых сигналов. Один из десяти типов сигналов, используемых этим видом макаков, натуралисты называют просто "ку". Действительно, для человеческого уха все "ку" макаков звучат одинаково, а именно как тональные, с обширной гармонической структурой звуки. Лишь на основе тщательного аппаратурного анализа среди них удалось выделить семь подтипов сигналов. При исследовании ситуаций, в которых они издавались животными, было установлено, что каждый подтип издаваемых звуков соответствует тем или иным условиям. Это заставляет предположить, что каждый вариант сигнала "ку" может отражать какое-то особое состояние животных.

Все подтипы сигнала "ку" используются обезьянами чаще всего для установления контактов между членами стаи. В экспериментах с макаками было использовано всего два подтипа таких сигналов. Первый, обозначаемый исследователями как плавное начальное "ку", обычно издают изолированные от товарищей, но спокойно сидящие молодые обезьянки. Второй вариант "ку" - плавный конечный - характерен для подчиненных животных. Он адресуется господствующим членам группы. Оба подтипа сигналов могут издавать животные всех возрастных групп. Очевидно, что они отражают два разных состояния обезьян. Несмотря на то, что указанные подтипы сигналов обычно соответствуют разным поведенческим ситуациям, многие их физические характеристики совпадают. Формальным структурным признаком таких звуков является положение максимального значения частоты основного тона: в плавном начальном "ку" он находится в первой части звука, а у второго варианта сигнала - в его заключительной части.

Для того чтобы проверить, используется ли этот структурный признак при классификации сигналов самими животными, обезьянам давали прослушать несколько групп звуков, сформированных в соответствии с двумя разными критериями. В одном случае естественные сигналы "ку" были разделены на две группы, исходя из положения пика основной частоты, а именно на группу плавных начальных "ку" и на группу плавных конечных "ку". В другом случае те же звуки были пересортированы на основе произвольно выбранного критерия - значения начальной частоты сигнала: одна группа сигналов "ку" имела начальную частоту ниже 0,6 килогерца, а другая - выше этого. В опыте перед животными ставились две задачи. Первая задача состояла в опознания звуков, основным признаком которых являлось положение пика основной частоты при переменной величине самой частоты. Вторая задача основывалась на оценке начальной частоты звука при условии исключения положения пика основной частоты как признака используемых групп сигналов.

Все особи японского макака быстро научились опознавать сигналы группы, сформированной по признаку положения пика основной частоты. Однако если в качестве особой приметы предлагалась начальная частота звука, то животные при обучении испытывали огромные трудности.

Такой же опыт был проведен на нескольких особях свинохвостого и индийского макаков. В качестве условных сигналов были использованы те же звуки "ку". Оказалось, что представители свинохвостого и индийского макаков иначе, чем японский макак, решают задачу по опознаванию звуков. Они значительно быстрее научились различать сигналы "ку" по высоте тона, чем по положению пика основной частоты.

Таким образом, два рассмотренных признака сигналов "ку" оказались неравноценными при их восприятии разными видами макаков. Не исключено, что предпочтение свинохвостым и индийским макаками признака начальной частоты обусловлено чисто психологическими причинами, то есть тем обстоятельством, что по начальной высоте звуки можно различить проще и скорее. Определить положение пика основной частоты значительно труднее, однако особи японского макака оказались более подготовленными к этой сложной задаче. Возможно, это связано как раз с тем, что именно этот признак лежит в основе кодирования информации в естественных коммуникационных сигналах этого вида макаков.

Результаты, полученные в опыте с японским макаком, в своей основе удивительно соответствуют открытиям, сделанным при изучении восприятия речи человеком. В частности, доказано, что у одно-четырехмесячных детей быстрее формируются звуковые категории, построенные на основе сложных фонетических признаков звуков, чем на основе различий в их высоте. Например, дети этого возраста уже ощущают различия между двумя фонемными категориями на фоне существенного варьирования других параметров звукового сигнала. В связи с этим надо отметить, что японский макак при классификации предъявляемых ему звуков тоже прежде всего обращал внимание на сложный признак сигнала - положение пика основной частоты, отвлекаясь от ряда других физических характеристик - длительности, амплитудной модуляции, количества гармонических составляющих и высоты звука.