КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер проекта 24-28-01049

НазваниеОсобенности самоотражения у рыб

Руководитель Хватов Иван Александрович, Кандидат психологических наук

Организация финансирования, регион Негосударственное образовательное частное учреждение высшего образования "Московский институт психоанализа" , г Москва

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 08 - Гуманитарные и социальные науки; 08-552 - Психофизиология, психогенетика, сравнительная психология, зоопсихология, эволюционная психология

Ключевые слова Самоотражение, самосознание, эволюция психики, рыбы, размер тела, запах тела, запаховое зеркало

Код ГРНТИ15.31.21


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Самосознание – это способность субъекта к распознанию себя как отдельного индивида, отличного от других субъектов и внешнего мира в целом (Зинченко, Мещеряков, 2004; Филиппова, 2012). Самосознание является одним из ключевых компонентов сознания, как высшего уровня фило- и онтогенетического развития психики присущего человеку и отличающего его от других видов животных (Леонтьев, 1972; Филиппова, 2012). Процесс развития самосознания в онтогенезе человека и факторы его формирования изучены весьма детально (Столин, 1983; Кулагина, Колюцкий, 2001; Rochat, 2003; Yawkey, et al., 2013 и др.). В психологии выделены этапы и обозначены детерминанты развития самосознания ребенка (там же). Эволюционные предпосылки самосознания изучены скудно. Для рассмотрения человеческого самосознания в рамках более широкого контекста – с учетом видовых особенностей психики других животных – была разработана концепция самоотражения животных и человека (англ. «self-awareness») (Хватов, 2010, 2020). Самоотражение является психическим феноменом, обеспечивающим построение индивидом субъективного образа собственного тела для принятия его в учет при регуляции взаимодействия с внешними объектами в процессе деятельности. Такой подход рассматривает самосознание человека в качестве одной из форм самоотражения, что позволяет выявлять уникальные особенности человеческого самосознания. При этом самоотражение представляет собой сложный феномен, состоящий из ряда относительно независимых друг от друга механизмов – модулей (Bekoff & Sherman 2004; Kaplan et al. 2008; Lenkei et al. 2020). Отдельные модули самоотражения обеспечивают учет различных параметров собственного тела. Между тем, до сих пор отсутствуют данные о качественном своеобразии модульной структуры большинства видов животных, что не позволяет комплексно описывать феномен самоотражения – его филогенез и детерминанты развития. Перспектива развития вышеизложенной концепции самоотражения животных и человека заключается в детальном изучении особенностей этого феномена у представителей отдельных систематических групп животных с целью качественного и количественного описания модульной структуры их самоотражения, а также факторов (экологических, морфологических, физиологических и проч.), влияющих на его своеобразие и развитие. Целью проекта является изучение специфики самоотражения (и его отдельных модулей) у представителей таксона рыб, обладающих различными особенностями экологии и поведения. Конкретно мы планируем изучить два модуля самоотражения у этих животных: • Образ границ собственного тела у рыб – способность учитывать размер собственного тела при взаимодействии с объектами окружающей среды; • Ольфакторный образ собственного тела у рыб – способность выделять и учитывать запах собственного тела. Полученные данные позволят существенно дополнить общую концепцию самоотражения животных и человека, глубже понять уникальные качественные и количественные особенности самоотражения у представителей разных таксонов, а также детерминанты развития данного феномена в фило- и онтогенезе. Достижимость поставленной цели обосновывается опытом, полученным членами научного коллектива при изучении особенностей самоотражения у различных представителей животного царства.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За отчетный период было проведено три экспериментальных исследования отражения размеров собственного тела у животных, а также модифицирована теоретическая модель Саморепрезетации у человека и животных. 1. Первый эксперимент был проведен на крысах линии Wistar с целью апробации и корректировки общих экспериментальных процедур по изучению способности животных учитывать размеры собственного тела. В эксперименте приняли участие шесть самцов коричневых крыс (Rattus norvegicus) линии Wistar, в возрасте от 5 до 6 месяцев. В эксперименте крысам пришлось пройти через одно из трех отверстий в перегородке, чтобы добраться до приманки. В каждом испытании форма, размер и положение отверстий менялись. Задача первого эксперимента заключалась в том, чтобы установить, предпочитают ли крысы проходить через большие отверстия, учитывая, что все три были проницаемы для их тел. Задача второго эксперимента заключалась в том, чтобы установить, могут ли крысы выбрать единственное проникаемое отверстие, в то время как два других были большей площади, но непроницаемыми. Результаты первого эксперимента показали, что крысы не отдавали предпочтение большим отверстиям. Результаты второго эксперимента показали, что крысы могут совершить первый подход и последующее проникновение сразу в единственное проникаемое отверстие еще до тактильного контакта с перегородкой. Таким образом, крысы могут учитывать размер собственного тела при решении задачи проникновения в отверстие, что является признаком осознания размера тела. Данные, полученные в рамках экспериментов на крысах, позволили скорректировать экспериментальную методику, а также конкретизировать фиксируемые поведенческие показатели для организации последующих экспериментов, проводимых на рыбах. 2. Второй эксперимент был нацелен на изучение способности акул учитывать размеры собственного тела при проникновении в отверстия для достижения приманки. В выборку исследования вошли 12 индийских кошачьих коралловых акул Atelomycterus marmoratus и 7 серых кошачьих акул Chiloscyllium griseum. Эксперимент проводили в коллекторе: ширина - 198 см, длина - 315 см, уровень воды - 35 см. В центре коллектора, разделяя его длину пополам, была перегородка с тремя полукруглыми отверстиями радиусом 20 см, расположенными возле два в ряд – одно за другим. Таким образом коллектор делился на два отсека: стартовый (в который запускали рыбу в начале экспериментальной пробы) и финишный (где располагалась приманка). Размер и форма каждого отверстия могли быть изменены с помощью дополнительных пластин, содержащих отверстия различных типов, также вставленных сверху. В ходе каждой экспериментальной пробы рыба запускалась в стартовый отсек. Ей необходимо было проникнуть в финишный отсек для достижения приманки, преодолев перегородку через одно из отверстий. В каждой экспериментальной пробе перегородка содержала отверстия трех разных размеров при том, что два отверстия были слишком маленькими для проникновения тела животного. Расположения отверстий в перегородке варьировались квазислучайно при том, что отверстия каждого размера находились в каждой позиции (слева, в центре и справа) одинаковое количество раз. Размеры отверстий варьировались индивидуально для каждой рыбы. Экспериментальная серия состояла из 36 проб для каждого животного. Было установлено, что акулы способны выбирать подходящее отверстие только по критерию первой попытки проникновения: первую в пробах попытку проникновения рыбы чаще осуществляли в единственное проницаемое отверстие в перегородке. Первый подход в большинстве проб осуществлялся к случайному отверстию. Это объясняется тем, что у акул зрение является наименее значимой сенсорной модальностью. 3. Третий эксперимент был нацелен на изучение способности каламоихт учитывать размеры собственного тела при проникновении в отверстия для достижения приманки. Erpetoichthys calabaricus – каламоихт, представитель семейства многоперообразные (Polypteriformes). В эксперименте принимали участие 10 каламоихт длиной тела 25 – 30 см. Экспериментальный аквариум имел длину 50 см, ширину 30 см и высоту 60 см., уровень воды составлял 50 см. Пол был устлан галькой. Посередине длины располагалась перегородка, делящая аквариум на два отсека: финишный и стартовый. В перегородке на уровне дна располагалось в ряд три полукруглых отверстия радиусом 4 см. Стартовый отсек был ярко освещен, в финишном было сумеречное освещение, а также располагалось укрытие для рыбы. В ходе каждой экспериментальной пробы рыба запускалась в стартовый отсек. Ей необходимо было проникнуть в финишный отсек для достижения укрытия, преодолев перегородку через одно из отверстий. Экспериментальная серия состояла из 36 проб для каждого животного. Он был организован аналогично эксперименту с акулами. Результаты эксперимента, нацеленного на изучение самоотражения у каламоихт. Было установлено, что каламоихты способны выбирать подходящее отверстие только по критерию первой попытки проникновения: первый в пробах попытки проникновения рыбы чаще осуществляли в единственное проницаемое отверстие в перегородке. 4. Был проведен теоретический анализ и обобщение эмпирических данных об особенностях саморепрезентации (самоотражения) различными видами животных отдельных физических параметров собственного тела. Была разработана модель репрезентации тела животными, в рамках которой самопрезентация представлена не как некое монолитное абстрактное знание индивида о себе, а как набор специфичных для модальности подсистем, которые обрабатывают различные физические характеристики тела индивида для решения конкретных поведенческих проблем. Исходя из положений данного подхода, сформулирован ряд требований к методам, направленным на изучение самосознания у животных. Также с привлечением дифференцированно-интеграционного подхода выявлены основные тенденции эволюции саморепрезентации.

 

Публикации

1. Самцы крысы линии Вистар (Rattus norvegicus domestica) Осознают свои размеры Wistar Male Rats (Rattus norvegicus domestica) Are Aware of Their Dimensions Animals, Khvatov, I.A.; Ganza, P.N.; Kharitonov, A.N.; Samuleeva, M.V. Wistar Male Rats (Rattus norvegicus domestica) Are Aware of Their Dimensions. Animals 2024, 14, 3384. https://doi.org/10.3390/ani14233384 (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.3390/ani14233384

2. Представление о репрезентации собственного тела в терминах модальности и модульности Conceiving of Body Awareness in Terms of Modality and Modularity Natural Systems of Mind, Khvatov I.A., Kharitonov A.N. Conceiving of Body Awareness in Terms of Modality and Modularity // Natural Systems of Mind, 2024, Volume 4, № 2, p. 39-59 (год публикации - 2024)

3. ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА РАЗМЕРОВ СОБСТВЕННОГО ТЕЛА ПРЕДСТАВИТЕЛЯМИ ТРЕХ ВИДОВ ПОЗВОНОЧНЫХ ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА РАЗМЕРОВ СОБСТВЕННОГО ТЕЛА ПРЕДСТАВИТЕЛЯМИ ТРЕХ ВИДОВ ПОЗВОНОЧНЫХ Десятая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов. Пятигорек, 26-30 июня 2024 г. В двух частях. Часть II (год публикации - 2024)


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчётном периоде коллектив проекта выполнил комплекс теоретических, методических и экспериментальных работ, направленных на изучение особенностей самоотражения у рыб, а именно способности животных учитывать запах собственного тела как один из модулей саморепрезентации. Данный феномен ранее практически не исследовался у рыб и является новым объектом для современной сравнительной психологии. Теоретико-методологическая работа На основе разработанной авторским коллективом модально-модульной концепции саморепрезентации была сформирована и уточнена частная гипотеза об ольфакторном модуле самоотражения, включающем сравнение текущего запаха собственного тела с внутренним «шаблоном». Теоретическая модель опирается на существующие данные о территориальном поведении рыб, о роли химической коммуникации в распознавании гнезда и участка, а также на парадигму «olfactory mirror», ранее успешно применявшуюся для изучения самоотражения у собак, волков, змей и гекконов. В рамках методической части проекта была разработана оригинальная установка для проведения теста «olfactory mirror» в водной среде. Она позволяет контролировать диффузию запахов, создавать стабильные стимульные шлейфы и регистрировать поведение животных с помощью видеосъёмки для последующего «слепого» анализа независимыми экспертами. Выбор модельных видов и подготовка экспериментальной базы На основании анализа литературы и консультаций с ихтиологами были выбраны три вида рыб, удовлетворяющие критериям территориальности, использования запаховых сигналов и пригодности к лабораторным экспериментам: • трёхиглая колюшка (Gasterosteus aculeatus); • голец обыкновенный (Salvelinus alpinus); • цихлида-зебра (Amatitlania nigrofasciata). Для каждого вида были разработаны регламенты содержания, подготовлены индивидуальные экспериментальные аквариумы и определены параметры стимульных веществ. Проведение пилотажных экспериментальных серий Эксперименты включали предъявление животным следующих сочетаний стимулов: 1. Собственный запах vs чужой запах; 2. Собственный запах vs модифицированный собственный запах (с добавлением нейтральной пахучей метки); 3. Модифицированный собственный запах vs запах метки; 4. Дополнительные контрольные условия с чистой водой для исключения влияния новизны и фоновой активности. Обработка данных проводилась на основе видеозаписей, закодированных независимыми экспертами по стандартной этограмме. Основные научные результаты Полученные в отчётном году данные являются первым систематическим подтверждением существования у рыб способности различать собственный запах и реагировать на его изменения, что соответствует ключевым критериям парадигмы «ольфакторного зеркала». 1. Способность различать «свой» и «чужой» запах Все три модельных вида продемонстрировали устойчивую селективность к собственному запаху по сравнению с запахами других особей. Рыбы проводили значительно больше времени в зоне собственного запаха, избегая или минимально исследуя запах конспецификов. Этот эффект был стабилен между особями и не зависел от мотивационного состояния или общей активности. 2. Чувствительность к модифицированному собственному запаху Ключевым результатом стало выявление ярко выраженного интереса к модифицированному собственному запаху (S+M). Колюшка, голец и цихлида последовательно уделяли больше времени исследованию S+M, чем: — собственному запаху (S), — запаху метки (M), — запаху других рыб (O). Этот паттерн полностью соответствует результатам исследований самоотражения у млекопитающих и рептилий и свидетельствует о наличии у рыб внутреннего эталона «запаха собственного тела», отклонение от которого вызывает специфическую реакцию. 3. Исключение альтернативных объяснений Включение контрольных условий позволило исключить: • влияние новизны запаха; • влияние тревожности и общей активности; • позиционные предпочтения. Все эффекты проявлялись в условиях строгого контрбалансирования стимулов и были подтверждены межсудейской согласованностью кодировщиков. Научная новизна и значение результатов Впервые показано, что представители разных экологических ниш и таксономических групп рыб обладают способностью: • выделять собственный запах среди других запахов, • отмечать его изменение, • проявлять направленную исследовательскую активность, отражающую сравнение запаха с внутренним эталоном. Эти данные существенно расширяют понимание природы саморепрезентации у позвоночных и показывают, что ольфакторное самоотражение может иметь древние эволюционные корни, не ограничиваясь млекопитающими и птицами. Полученные результаты послужили основой для дальнейшего теоретического уточнения модально-модульной концепции саморепрезентации и подготовки двух научных публикаций в международных рецензируемых журналах, индексируемых в Scopus и Web of Science. Кроме того, материалы исследования будут представлены на российских и международных научных конференциях.

 

Публикации

1. Осознание размера тела и модульное самовосприятие у камыша ( Erpetoichthys calabaricus ): суждения о проходимости в ближнем поле Body Size Awareness and Modular Self-Representation in Reedfish (Erpetoichthys calabaricus): Near-Field Passability Judgments Animals (год публикации - 2025)
https://doi.org/10.3390/ani15223231


Возможность практического использования результатов
Возможность практического использования результатов проекта в экономике и социальной сфере Российской Федерации (формирование научно-технологических заделов, перспективы внедрения, создание новых технологий и услуг) Результаты проекта, направленного на изучение модально-модульных механизмов саморепрезентации у животных, обладают широким спектром потенциальных приложений в экономике, промышленности, социальной сфере, образовательных и научных структурах Российской Федерации. Исследования показали существование у разных видов животных — от млекопитающих до хрящевых и лучепёрых рыб — древних и функционально выраженных механизмов телесного и ольфакторного самоотражения. Эти знания могут лечь в основу новых технологий, биоинспирированных решений, систем мониторинга и обучающих методик. Ниже приведён комплекс направлений, в которых результаты проекта могут быть использованы практически. 1. Аквакультура и рыбоводство: новые стандарты содержания, мониторинга и разведения Исследования ольфакторного самоотражения и телесной проходимости рыб имеют прямое значение для предприятий аквакультуры — одной из наиболее динамично развивающихся отраслей АПК России. 1.1. Алгоритмы автоматического мониторинга состояния рыб Поведенческие реакции рыб на изменение собственного запаха могут стать основой: • систем раннего выявления стресса, заболеваний, паразитарной нагрузки; • автоматизированного мониторинга качества воды (т.к. химический состав влияет на запаховые каналы); • интеллектуальных комплексов наблюдения за поведенческими отклонениями. Поскольку реакция на модифицированный собственный запах высокоспецифична и чувствительна, она может использоваться как биологический индикатор, превосходящий по точности некоторые химические методы. 1.2. Разработка «умных» систем территориального разведения Данные о том, как рыбы распознают собственные запаховые метки, позволяют создать: • модели оптимального распределения животных в бассейнах; • системы разделения территорий без жёстких физических барьеров; • улучшенные конструкции многоярусных аквакомплексов. Это сокращает травмы, снижает смертность, повышает продуктивность хозяйств. 1.3. Улучшение методик транспортировки и адаптации рыб Знания о запаховой саморепрезентации позволяют: • минимизировать стресс при перевозке (через стабилизацию «запахового поля»), • повышать выживаемость молоди при переселении, • снижать агрессию при смешивании разных партий рыб. 2. Робототехника и интеллектуальные системы: биоинспирированные алгоритмы навигации Эксперименты на каламоихтах, акулах и крысах выявили древние универсальные механизмы: • анализа собственного тела относительно среды; • предсказания проходимости; • сенсомоторного сравнения эталона и текущего сигнала. 2.1. Подводная робототехника Особенно перспективно применение принципов: • латеральной линии акул, • гидродинамических ближних сенсоров каламоихта, • модулей оценки проходимости. На их основе можно создавать: • подводные автономные аппараты, способные ориентироваться в мутной воде; • роботов для технического обслуживания подводных трубопроводов и инфраструктуры; • биоинспирированные системы, работающие без визуальных датчиков. 2.2. Навигация в ограниченных пространствах Результаты о проходимости могут быть имплементированы в: • алгоритмы для беспилотных аппаратов (дронов), • транспортные роботы для складских помещений, • системы адаптивного движения по узким туннелям. Технологии этого класса востребованы в промышленности, МЧС, горнодобыче. 3. Нейротехнологии, сенсорные системы и искусственный интеллект 3.1. Нейроморфные сенсорные модули Модально-модульная структура саморепрезентации у животных может служить биологическим прототипом для: • распределённых сенсорных сетей, • адаптивных систем самокоррекции роботов, • моделей самореференции в ИИ. Это позволяет создавать устройства, способные «понимать» свои размеры, физические ограничения и состояние собственных сенсоров. 3.2. Алгоритмы обнаружения несоответствия (error-detection) Рыбы в «ольфакторном зеркале» реагируют на различие между эталоном и изменённым сигналом. Этот принцип может лечь в основу: • систем контроля качества; • предиктивных моделей отказов оборудования; • систем управления промышленными роботами. 4. Биомониторинг и природоохранная деятельность 4.1. Экологический мониторинг водных экосистем Рыбы чувствительны к химическому составу среды и реагируют на изменения запахового профиля. Эти данные могут использоваться для: • разработки новых биомониторинговых тестов; • раннего предупреждения загрязнений; • оценки экологического воздействия промышленных объектов. 4.2. Поведенческие индикаторы качества среды Реакции рыб на модифицированные запахи могут служить: • индикаторами токсичных веществ; • биомаркерами деградации среды обитания. 5. Социальная сфера, образование, культура 5.1. Популяризация науки и научные музеи Результаты проекта подходят для: • создания образовательных экспозиций, • интерактивных научных модулей (например, «почему рыбы узнают себя по запаху»), • лекций и курсов по сравнительной психологии. 5.2. Подготовка специалистов нового поколения Во многих университетах России нет современных моделей в курсе когнитивной этологии. Результаты проекта формируют: • учебные пособия, • лабораторные практикумы, • базы данных для проектной деятельности студентов. 6. Формирование научного и технологического задела России Проект создаёт основу для: • новых линий фундаментальных исследований; • развития биоинспирированных технологий (подводные роботы, сенсорные системы); • создания отечественных методик мониторинга поведения рыб; • укрепления научной независимости в области когнитивной биологии. К ключевым технологическим заделам относятся: 1. Две новые экспериментальные парадигмы — телесное самоотражение у разных таксонов; — водная версия ольфакторного зеркала. 2. Сенсорные алгоритмы, биологически валидированные на животных с разной нейроархитектурой. 3. Экологически чувствительные методы диагностики состояния рыб. 4. Модально-модульная архитектура восприятия, которую можно использовать в инженерных системах. Итоговое обобщение Результаты проекта не ограничиваются академической сферой. Они формируют: • новые технологии (биоинспиро-робототехника, мониторинг поведения, алгоритмы обнаружения несоответствий); • новые продукты (системы анализа состояния аквакультурных объектов, программные комплексы для распознавания поведения); • новые образовательные решения; • новые модели экологической экспертизы. Тем самым проект создаёт реальный научно-технологический фундамент, способный обеспечить вклад в: • экономический рост России, • развитие высокотехнологичных отраслей, • укрепление научного, биотехнологического и промышленного суверенитета страны.