22 октомври 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Мозъците на птиците са далеч по-"човешки", отколкото някога сме подозирали

В птиците откриха съзнание и подобна на бозайниците мозъчна архитектура

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 28 септември 2020 в 09:28 28220
Снимка: Wikimedia Commons

С достатъчно обучение гълъбите могат да различават творбите на Пикасо и Моне. Гарваните могат да  разпознаят себе си в огледало. А в университетския кампус в Япония се знае, че гарваните умишлено оставят орехи на пешеходната пътека, за да счупят минаващите черупките на ядките. Много видове птици са невероятно умни. И все пак ние, хората, използваме израза „птичи мозък“ като обида.

Две статии, публикувани наскоро в Science, откриват, че всъщност птиците имат мозък, който е много по-подобен на нашия, отколкото се смяташе досега. Години наред се предполагаше, че мозъкът на птиците е ограничен във функциите си, тъй като му липсва неокортекс.

При бозайниците неокортексът е важният еволюционно съвременен външен слой на мозъка, който позволява сложно познание и творчество и съставлява по-голямата част от това, което при гръбначните като цяло се нарича палий или наметалото, което покрива полукълбата.

Новите открития показват, че всъщност птиците имат мозъчна структура, която е сравнима с неокортекса, въпреки че е с различна форма. Оказва се, че на клетъчно ниво мозъчната област има структура подобна на тази на кората на бозайниците, което обяснява защо много птици проявяват интелигентно поведение и способности, които отдавна  объркват учените.

Новата работа дори предполага, че някои птици демонстрират известна степен на съзнание.

Високите когнитивни способности на птиците са свързани със спецификата на невроналната активация и особеностите на невроархитектурата на някои области на палия. Отделните неврони в мозъка на гарвана са свързани със субективното възприемане на наличието или отсъствието на стимул, което е емпиричен маркер на птичето съзнание, а предните сензорни области на мозъка на птиците имат структурна организация, подобна на организацията на кората при бозайниците.

Смята се, че усъвършенстваните когнитивни умения на бозайниците са тясно свързани с еволюцията на мозъчната кора. Някои от птиците обаче показват невероятни когнитивни способности, въпреки че им липсва мозъчна кора (те имат палий, който се счита за аналог на кората). Отличителна черта на кората на бозайниците е шестслойната й архитектура с ортогонално разположение на нервните влакна и вертикално насочени функционални обединения - „колони“, включващи всички слоеве на кората и съдържащи няколкостотин неврони. Такава организация дава възможност да се реагира на много параметри на външните въздействия, да се съхранява информацията за тях в паметта за дълго време и, ако е необходимо, да се комбинират и съпоставят информационните потоци. И каква е причината за високия интелект на някои видове птици все още не е ясно.

Досега се смяташе, че птичият мозък е подреден в отделни колекции от неврони, наречени ядра, включително регион, наречен дорзален вентрикуларен хребет, или DVR (dorsal ventricular ridge), и единично ядро, наречено wulst или хиперпалий. Новите изследвания опровергават тази представа.

В една от новите статии водещият автор Онур Гюнтюркюн (Onur Güntürkün), невроучен от Рурския университет в Бохум, Германия, и колегите му анализират региони на DVR и хиперпалия, участващ в обработката на звука и зрението. За целта те използват технология, наречена триизмерно изобразяване на поляризирана светлина или 3D-PLI (three-dimensional polarized light imaging) - светлинна микроскопска техника, която може да се използва за визуализиране на нервните влакна в мозъчни проби. Изследователите установяват, че както при гълъбите, така и при совите, тези мозъчни области са изградени подобно на нашия неокортекс, организирани на слоеве и колони и с хоризонтална и вертикална верига. Те потвърдиха резултатите от 3D-PLI, използвайки проследяване на биоцитин, техника за оцветяване на нервните клетки.

„Вече можем да твърдим, че тази слоеста, кортикална организация наистина е характеристика на целия сензорен преден мозък при повечето, ако не и при всички птици“, коментира Мартин Стачо (Martin Stacho), съавтор на изследването от Рурския университет в Бохум.


Триизмерни изображения на архитектурата на сетивните области на палия на гълъб и кората на плъховете, маймуна и човек. Кредит: Martin Stacho et al. / Science, 2020

Стачо и колегите му смятат, че откритията им позволяват да се надникне в древната еволюция на мозка на животните. Последният общ прародител на птици и бозайници е влечуго, което се е разхождало по земята преди около 320 милиона години. И мозъкът му, смята екипът, вероятно е предшественик на този от двете линии, които се разделят по-късно в еволюцията.

"Никой не знае как точно е изглеждал мозъкът на последния общ прародител", отбелязва Стачо. „Най-вероятно не бил като неокортекса или DVR. Вероятно е имал нещо средно между това, при бозайниците, което се е развило до шестослоен неокортекс, а при птиците - до хиперпалий и DVR. "

Другата нова статия на екип от Университета в Тюбинген в Германия, дава още по-голяма представа за мозъка на птиците. Тя предполага, че птиците имат известна способност за сетивно съзнание - субективни преживявания, при които те си припомнят сетивни преживявания. Отдавна се смята, че съзнанието е локализирано в мозъчната кора на умните примати - а именно шимпанзетата, бонобо и ние, хората. И все пак гарваните изглежда имат най-малкото елементарна форма на сетивно съзнание.

В експеримента на екипа от Тюбинген са били обучени две черни врани (Corvus corone) да съобщават за наличие или отсъствие на визуален стимул (бял кръст) в задача за отложено откриване. По време на тази задача, враната съобщава отговора, след като изчака 2,5 секунди, докато не се появи сигнал по правилата (сив квадрат от шест нива на интензивност, от едва забележимо до интензивно).

Сивият квадрат е последван от червен или син квадрат . В това упражнение враните са обучени да ударят с клюн, ако видят сив квадрат, а след това червен, и да държат главата си неподвижна, ако видят сив квадрат и след това син. Удар с клюн върху червения цвят означава отговор „да“, а върху синия - „не“. Когато птиците не виждат стимула, последван от появата на оцветен квадрат, последователността се обръща: синьото им дава знак да ударят с клюн, а червеното - да не го правят. 

Стимулът отсътства при половината проби като пробите са представени в произволен ред. Враните могат да дадат четири отговора: „удар“ (правилният отговор „да“ на стимула), „правилно отклонение“ (правилният отговор е „не“ при липса на стимул), „пропуск“ (грешният отговор „не“ при наличие на стимул) и „лъжлива тревога"(грешният отговор „да" при липса на стимул).

Така, за да отговорят правилно на цветните квадрати, гарваните трябва да си спомнят дали първо са видели сив квадрат - което се равнява на минало субективно преживяване.

Схема на експеримента. Кредит: Andreas Nieder et al. / Science, 2020

От решаващо значение за експеримента е да се представи сивият квадрат с шест различни интензитета, включително на прага на възприятието на птиците. По този начин водещият автор и невробиолог Андреас Нидер (Andreas Nieder) и неговите колеги могат да потвърдят, че враните не просто са изпълнявали условни реакции на стимули, а са разчитали на субективно преживяване.

Освен това, чрез имплантиране на електроди в мозъчна област на птиците, наречена nidopallium caudolaterale (NCL), изследователите успяват да наблюдават активността на отделните неврони в отговор на стимулите. Когато враните виждат неясен сив квадрат на границата на възприятията им, NCL невроните се активират в периода между този стимул и представянето на оцветен квадрат, но само ако гарваните съобщават, че виждат сивия. Ако не могат да открият този квадрат, невроните запазват мълчание. Този резултат предполага, че уникално субективно преживяване се проявява чрез невронална активност.

В резултат на това учените установяват, че в асоциативната област на мозъка на враната има 262 неврона от общо 480 регистрирани в началото, които показват висока честота на реакция към интензивността на сигнала (р < 0,01) и след периода на изчакване включват при подготовката на реакция на враната (р < 0,01). По този начин невроните на враните са в състояние да кодират субективното им преживяване и това може да се счита за емпиричен маркер на сетивното съзнание при тези птици.

Нидер не твърди, че гарваните имат самосъзнанието на приматите, а просто, че птиците могат да имат уникално многостранно сетивно преживяване в отговор на стимул.

„По принцип не съм голям почитател на приписването на сложни човекоподобни когнитивни състояния на животните и предпочитам да поддържам консервативно отношение“, коментира изследователят. „Хората лесно започват да проектират собствените си психични състояния на други живи (или дори неживи) същества. Но по отношение на сетивното съзнание при други видове, вероятно е справедливо да се предположи, че го притежават напредналите гръбначни животни - както бозайниците, така и птиците".

Констатациите на екипа на Нидер предполагат, че невронните основи на сетивното съзнание или са били налице, преди бозайниците да са еволюирали или да са се развивали независимо в двете линии - като птичата линия показва, че съзнанието не зависи непременно от обема на мозъчна кора.

Справка:

  1. A neural correlate of sensory consciousness in a corvid bird
    Andreas Nieder et al., Science 25 Sep 2020: Vol. 369, Issue 6511, pp. 1626-1629, DOI: 10.1126/science.abb1447
  2. A cortex-like canonical circuit in the avian forebrain
    Martin Stacho et al., Science 25 Sep 2020: Vol. 369, Issue 6511, eabc5534, DOI: 10.1126/science.abc5534

Източник: Bird Brains Are Far More Humanlike Than Once Thought, Scientific American


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.