鸟类的异形大脑架构限制了思维,但它有独特的结构

2020-09-26 16:42    来源:互联网    编辑:小狐    浏览量:876

“鸟脑”从来没有得到过这样的赞美。近年来,人们发现鸟类能够制造工具,理解抽象的概念,甚至能够识别莫奈和的画作。但它们缺乏新皮层--哺乳动物大脑中发生工作记忆、计划和解决问题的区域--长期以来一直让科学

“鸟脑”从来没有得到过这样的赞美。近年来,人们发现鸟类能够制造工具,理解抽象的概念,甚至能够识别莫奈和的画作。但它们缺乏新皮层--哺乳动物大脑中发生工作记忆、计划和解决问题的区域--长期以来一直让科学家们感到困惑。现在,研究人员在鸟类大脑中发现了一种以前未知的微电路排列,可能类似于哺乳动物的新皮层。而在另一项研究中,其他研究人员也将这一区域与意识思维起来。

鸟类的异形大脑架构限制了思维,但它有独特的结构(图1)

这两篇论文已经被誉为是突破性的。西雅图大学的野生动物生物学家、乌鸦专家约翰-马兹鲁夫说:“人们通常认为,鸟类的异形大脑架构限制了思维、意识和最先进的认知。”

事实上,正是因为鸟类和哺乳动物的认知能力相似,波鸿鲁尔大学的神经解剖学家Martin Stacho决定研究控制感知的鸟类前脑。对哺乳动物和鸟类大脑的粗略比较表明,“它们没有任何共同之处,然而鸟类和哺乳动物有许多相同的认知技能。”

为了找出鸟类大脑是如何支持这些天赋的,Stacho和他的同事利用3D偏振光成像技术检查了三种归巢鸽大脑的显微切片。这种高分辨率的技术让他们分析了一个叫做pallium的前脑区域的电路,该区域被认为与哺乳动物的新皮质最为相似。虽然pallium缺乏皮质的六层,但它有独特的结构,改由长纤维来连接。

科学家们将鸟类脊髓的图像与大鼠、猴子和人类皮质的图像进行了比较。他们分析发现,鸟类脑髓中的纤维与哺乳动物皮层中的纤维组织方式惊人地相似。

研究人员还直观地看到了鸽子和猫头鹰这两种远亲鸟类大脑中神经元之间的连接。在取出深度麻醉的鸟类大脑后,科学家将晶体注入解剖后的大脑中,发现感觉区域中的回路与哺乳动物新皮质中的回路相似。他们今天在《科学》杂志上报告说,正是这种神经架构 - 结构之间的连接,而不是结构本身解释了为什么鸟类和哺乳动物一样具有认知天赋。

鸟类的异形大脑架构限制了思维,但它有独特的结构(图2)

“这项研究证实了古老的谚语,即外观可以欺骗人,”Marzluff说。虽然鸟类和哺乳动物的大脑 “看起来非常不同,但这项研究向我们展示了它们实际上是以非常互补的方式实现传递信息的”

但是,鸟类有意识的经验吗?它们是否意识到自己的所见和所做?为了找出答案,图宾根大学的神经生理学家Andreas Nieder观察了腐鸦(Corvus corrone)的大脑,因为它们对提示做出了反应。这些乌鸦和它们的表亲因其智慧而被称为 “羽猿”它们甚至被证明可以进行因果推理。但从这样的实验中推断意识是很有性的,Nieder说。

因此,他和同事们使用了一种类似于探查灵长类动物意识迹象的--一种被认为是随着某些神经元的突然激活而产生的精神状态。他们训练两只实验室饲养的、1岁大的腐鸦对显示器上显示的微弱提示作出反应,移动或保持不动。当正确时,这些鸟儿就会得到奖励。科学家们在乌鸦的大脑中植入电极,记录它们做出反应时的神经元信号。当乌鸦做出反应时,它们的神经元就会发射,表明它们有意识地感知到了提示;但当它们没有反应时,它们的神经元就会沉默。研究人员今天在《科学》杂志上报告说,与乌鸦的行动一致而发射的神经元位于脑髓中。Nieder称这是 “鸟类大脑中感觉意识的经验性标记”类似于在灵长类动物中看到的。

这肯定会引发辩论,因为 “一些研究人员认为意识是人类独有的,”哈佛大学的比较心理学家艾琳-佩珀伯格(Irene Pepperberg)说,她以与灰鹦鹉亚历克斯(Alex)的合作而闻名,亚历克斯用英语交流抽象概念。Pepperberg没有参与这些新的研究,但发现它们 “真的很令人兴奋”

Stacho和Nieder补充说,哺乳动物和鸟类认知的构件可能已经存在于它们最后的共同祖先中,大约3.2亿年前。“当然,哺乳动物和鸟类大脑的进化方式不同,”Stacho说。“令人惊讶的是,它们在感知和认知能力上仍然是如此相似。”

本文相关词条概念解析:

鸟类

鸟(学名:Aves),又称作鸟儿。脊椎动物的一类,温血卵生,用肺呼吸,几乎全身有羽毛,后肢能行走,前肢变为翅,大多数能飞。在动物学中,鸟的主要特征是:身体呈流线型(纺锤型或梭形),大多数飞翔生活。体表被覆羽毛,一般前肢变成翼(有的种类翼退化);胸肌发达;直肠短,食量大消化快,即消化系统发达,有助于减轻体重,利于飞行;心脏有两心房和两心室,心搏次数快。体温恒定。呼吸器官除具肺外,还有由肺壁凸出而形成的气囊,用来帮助肺进行双重呼吸。鸟类溯源于中生代侏罗纪始祖鸟。全世界现存鸟类约有156个科9000余种。

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