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鸟类聪明的原因找到了?鸟脑与人脑的相似度大出科学家意料

2020-09-30 17:49 前瞻网   
鸟类聪明的原因找到了?鸟脑与人脑的相似度大出科学家意料

许多鸟类都非常聪明,比如经过训练的鸽子能区分毕加索和莫奈的作品,乌鸦能在镜子里认出自己,一些鸟还会故意把果实留在道路上,利用人类的车辆把果壳弄碎。

然而,鸟类的大脑并不如海豚、猩猩等动物那样受到关注。

近日,发表在《科学》杂志上的两篇论文发现,鸟类的大脑与我们复杂的灵长类器官的相似程度比之前认为的要高得多。

多年来,人们一直认为鸟类大脑的功能有限,因为它缺少新皮层。在哺乳动物中,新皮层负责复杂的认知和创造力。

新的发现表明,事实上,鸟类的大脑结构与新大脑皮层相当,尽管形状不同。事实证明,在细胞水平上,它的布局很像哺乳动物的皮层,这解释了为什么许多鸟类表现出让科学家们困惑已久的高级行为和能力。

这项新研究甚至表明,某些鸟类表现出了某种程度的意识。

哺乳动物的大脑皮层被组织成六层,包括垂直的神经元柱,它们在水平和垂直方向上相互交流。

另一方面,鸟类的大脑被认为是由被称为核的分立的神经元组成的,其中包括一个被称为脑室背脊(DVR)的区域和一个被称为视丘(wulst)的单个核。

在其中一篇新论文中,德国波鸿鲁尔大学的神经学家、资深作者Onur Gunturkun和他的同事分析了DVR和视丘在声音和视觉处理中的作用区域。

为此,他们使用了一种名为三维偏振光成像(3D-PLI)的技术,这是一种基于光学的显微技术,可以用来观察大脑样本中的神经纤维。

研究人员发现,鸽子和仓鸮的这些大脑区域的构造与我们的新大脑皮层非常相似,既有层状结构,也有柱状结构,还有水平和垂直的回路。

他们使用生物细胞素示踪(一种神经细胞染色技术)证实了3D-PLI的发现。

“我们现在可以断言,这种分层的、皮质状的组织确实是大多数鸟类整个感觉前脑的一个特征,如果不是全部的话,”Martin Stacho说,他是该研究的共同第一作者,也是Gunturkun在波洪鲁尔大学的同事。

“这并不是说DVR就是新皮层,”范德比尔特大学的神经科学家Suzana Herculano-Houzel说,“而是哺乳动物和鸟类的整个大脑皮层有着相似的发育起源和连通性,因此应该被认为是等价的结构。Stacho指出,满足于肉眼所见可能会产生误导。”

另一篇由德国图宾根大学的研究小组撰写的新论文,对鸟类的大脑有了更多的了解,认为鸟类有某种感觉意识的能力——它们可以回忆起感觉经历的主观体验。

长期以来,意识一直被认为是在聪明的灵长类动物(即黑猩猩、倭黑猩猩和我们人类)的大脑皮层中定位的。

不过,乌鸦似乎至少有一种基本的感觉意识。

在这个研究小组的实验中,两只腐肉乌鸦被训练回忆以前的经历来指导它们的行为。

当他们的训练完成后,他们会经历一个测试阶段,在这个阶段中,一个灰色方块先出现, 2.5秒后再出现一个红色或蓝色方块。

在这个实验中,研究人员训练乌鸦在看到一个灰色方块和一个红色方块时移动它们的头部。而在看到一个灰色方块和一个蓝色方块时保持头部不动。

当乌鸦没有看到刺激物就出现了彩色方块时,顺序就反过来了:蓝色示意它们动一下头,红色则告诉他们不要动。

因此,为了对彩色方块做出正确的反应,乌鸦必须先回忆起它们是否看到了灰色的方块——这等同于过去的主观体验。

通过这种方式,该研究的第一作者、神经生物学家Andreas Nieder和他的同事们可以确认,乌鸦并不是简单地对刺激做出条件反射,而是根据主观体验做出反应。

Nieder并没有声称乌鸦有猿那样的自我意识,只是说鸟类在对刺激做出反应时,可以参与一种独特的、多部分的感官体验。

他说:“我通常不太喜欢把复杂的类人认知状态归因于动物,更喜欢保持一种保守的态度。人类很容易将自己的精神状态投射到其他生物(甚至非生物)身上。但就其他物种的感觉意识而言,我们可以合理地假设高级脊椎动物,如哺乳动物和鸟类,拥有这种意识。”

Nieder的研究小组的发现表明,感觉意识的神经基础要么在哺乳动物进化之前就已经存在,要么在两种谱系中都独立发展——鸟类谱系表明,意识并不一定依赖于庞大的大脑皮层。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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