На этот вопрос отвечает кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник исследовательской лаборатории разработки перспективных технологий «Нейротехнологии восприятия и распознавания» Южного федерального университета Петр Косенко.
Долгое время ученые пытались понять «язык животных» через внешние проявления — звуки, жесты, модели поведения. Однако современные исследования в нейрофизиологии сосредоточены на изучении внутренних механизмов кодирования и обработки сигналов: от активности отдельных нейронов до сложных мозговых процессов.
Обонятельная система — ключ к пониманию восприятия
В Южном федеральном университете исследованиями в этой области занимается НИТЦ Нейротехнологий. Особое внимание ученые центра уделяют обонятельной системе — она оказалась наиболее подходящей для подобных изучений.
Запахи вызывают в мозге четкие и повторяющиеся паттерны активности, которые легко зафиксировать с помощью имплантируемых микроэлектродов. Благодаря этому ученые получают прямые данные о восприятии стимула — без необходимости анализировать внешнее поведение животного.
«В нашем центре мы имплантируем микроэлектроды в обонятельные луковицы крыс и регистрируем их активность. С помощью компьютерной программы извлекаем паттерны электрических сигналов, соответствующие конкретному веществу или набору веществ. В сумме получается уникальный «узор» нейронных реакций — своего рода отпечаток запаха. Для разных объектов эти узоры различаются. Мы можем определить, какой запах почувствовала крыса, просто анализируя активность ее мозга», — поясняет Петр Косенко.
Благодаря алгоритмам, сопоставляющим зафиксированные микроэлектродами сигналы с уже известными «отпечатками» запахов, исследователи могут точно установить, какой стимул воспринял мозг животного — даже если внешне оно никак не отреагировало.
Важно подчеркнуть: это не полноценное «чтение мыслей», а объективная фиксация сенсорного восприятия. Ученые наблюдают не абстрактные размышления животного, а конкретный сигнал, поступивший в его нервную систему.
Что происходит в мозге животных во сне
Сон — особое состояние мозга, при котором внешняя коммуникация прекращается, но внутренняя активность сохраняется. Наблюдая за взаимодействием нейронов во сне, исследователи могут понять, как мозг перерабатывает и сохраняет информацию, полученную в период бодрствования.
По словам ученого, особый интерес для нейрофизиологов представляют дельфины, практикующие однополушарный сон. Пока одно полушарие отдыхает, другое остается активным. Благодаря этому животные могут непрерывно контролировать окружающую среду и поддерживать связь с сородичами даже во время отдыха. Такое приспособление критически важно — оно позволяет вовремя замечать хищников и не терять контакт с группой.
Не менее удивительные открытия сделаны в изучении сна птиц. В 2024 году группа исследователей из Университета Буэнос‑Айреса под руководством Габриэля Миндлина смогла «услышать» сон птицы. В качестве объекта изучения ученые выбрали большую питангу (Great Kiskadee, Pitangus sulphuratus) — вид из семейства мухоловковых, отличающийся относительно простой структурой вокальной мускулатуры.
С помощью электродов для электромиографии ученые зафиксировали мышечную активность ее голосового аппарата во время сна, а затем с помощью компьютерной обработки преобразовали полученные данные в звук. Выяснилось, что птице снилась «защитная песня» — та самая, которую она обычно поет, отгоняя чужаков. При этом активируются те же области мозга, что и во время пения в состоянии бодрствования.
Как искусственный интеллект помогает изучать поведение животных
Нейросети открывают новые возможности для изучения поведения животных: они эффективно анализируют огромные массивы аудио‑ и видеоданных, выявляя закономерности, которые сложно заметить при ручном анализе. Ученые создают специализированные алгоритмы, позволяющие отслеживать динамику поведения лабораторных животных и организовывать их непрерывный мониторинг для ранней диагностики заболеваний.
Хотя искусственный интеллект пока не способен «перевести» сигналы животных на человеческий язык, он помогает обнаруживать неочевидные взаимосвязи в их коммуникации. По словам эксперта, это важный шаг на пути к более глубокому пониманию того, как животные обмениваются информацией.
Так возможно ли научное понимание мыслей животных?
Ответ — да, но с оговорками. Современные методы позволяют ученым фиксировать сенсорные сигналы, поступающие в мозг животного, и анализировать особенности его вокализации и жестов. При этом речь не идет о буквальном «чтении мыслей».
Текущая цель нейрофизиологии — построение целостной картины восприятия и коммуникации у животных. Расшифровка сенсорных кодов и закономерностей поведения позволяет сформировать методологическую базу, которая в перспективе даст возможность глубже понять принципы работы их когнитивной системы и особенности взаимодействия с окружающим миром.