澎湃号·湃客 >

封面论文:鸟类为何这么聪明,揭秘它们大脑的特殊之处

2020-09-29 20:57

原创 生物世界 Bio生物世界

撰文|王聪

排版|水成文

众所周知,人类是地球上唯一的智慧生物,人类拥有进化程度最高的大脑,智力碾压地球上其他所有物种。

但是,近年来,人们发现有些鸟类的大脑也不简单,它们能制作工具、理解抽象概念,甚至能分辨莫奈和毕加索的画作。比较聪明的鸟类如猫头鹰、乌鸦、鸽子的认知能力被认为与猴子甚至类人猿相当。

但是鸟类大脑中并没有新皮质(neocortex),新皮质是进化程度较高级的大脑皮质,负责高等功能如记忆、计划、解决问题等等。

缺少新皮质的鸟类大脑,何以如此聪明呢?科学家们百思不得其解。

人类大脑(新皮质为蓝色区域)

2020年9月25日,国际顶尖学术期刊 Science 同期发表了两篇鸟类大脑的开创性论文,分别来自德国波鸿鲁尔大学和图宾根大学。该论文还被选为当期的封面论文。

这两项开创性研究揭示,鸟类的认知能力与哺乳动物相当,是其大脑结构神经纤维的联系决定的,而且,鸟类或许还具有自我意识。

为了了解鸟类何以拥有与哺乳动物相当的智力,波鸿鲁尔大学的研究团队通过3D偏振成像技术分析了鸽子的大脑,然后重建局部和相关大脑皮层回路。

之前的解剖学研究认为,鸟类和哺乳动物大脑结构并没有什么共同之处,但这项研究结果表明,鸽子的大脑皮层虽然缺少哺乳动物新皮质的6层结构,但它具有通过长纤维连接的独特结构。

将鸟类的大脑皮层成像与大鼠、猴子和人类对比表明,鸟类大脑皮层中的神经纤维与哺乳动物新皮质中的神经纤维非常相似。

大鼠(左)和鸽子(右)的脑中都显示出径向和切向的神经纤维结构

研究人员表示,鸟类大脑中这些神经纤维之间的联系,而不是大脑本身的结构,决定了鸟类具有和更高等的哺乳动物一样的认知能力。

鸟类具有和哺乳动物相当的智力和认知能力,但它们有意识经验(conscious experience)吗?

为了验证这一点,图宾根大学的研究人员对一类非常聪明的鸟类——渡鸦(Corvus corax)进行了研究。

研究团队采用了与测试灵长类动物意识类似的方法,对两只实验室饲养的1岁大的渡鸦进行测试。

研究人员给予渡鸦视觉信号提示,让它们移动或保持静止,如果做对了,则给予奖励。然后,在渡鸦的大脑中植入电极,以记录它们响应视觉信号时的神经元信号。

试验结果表明,当渡鸦做出反应时,它们的神经元被激发,表明它们已经有意识地感知到了提示。当它们没有反应时,神经元就保持沉默。

研究人员表示这是鸟类大脑中感觉意识的经验标记,这与灵长类动物相似。

鸟类和哺乳动物在大约3.2亿年前,就走上了不同的进化树分支,它们的大脑发育各不相同,然而,令人惊讶的是,鸟类和哺乳动物的大脑在感知和认知能力上仍然如此相似。

论文链接:

https://science.sciencemag.org/content/369/6511/eabc5534

https://science.sciencemag.org/content/369/6511/1626

阅读原文

    特别声明
    本文为澎湃号作者或机构在澎湃新闻上传并发布,仅代表该作者或机构观点,不代表澎湃新闻的观点或立场,澎湃新闻仅提供信息发布平台。申请澎湃号请用电脑访问https://renzheng.thepaper.cn。
    187