Птиците са развили сложни мозъци независимо от бозайниците

Дълго време учените смятаха, че еволюцията на мозъка при гръбначните животни следва един единствен път, с линейна прогресия, водеща до все по-сложни структури. Предполагаше се, че по-специално бозайниците и птиците са наследили подобни невронни вериги от общ предшественик, с малки разлики между различните видове. Нови изследвания обръщат тази установена представа с главата надолу.

Сложен мозък без общ произход

В центъра на това откритие е палиумът, област от мозъка, която е от съществено значение за напредналите когнитивни функции. При бозайниците той поражда неокортекса, отговорен за разсъжденията, паметта и вземането на решения.

Отдавна се предполага, че птиците и бозайниците притежават сравними палиуми, които се различават главно по степента на сложност. Тази хипотеза се основава на проучвания, демонстриращи забележителни интелектуални способности при определени видове птици, като врани и папагали, способни на планиране, социално обучение и дори използване на инструменти.

Ново изследване обаче показва, че тази прилика е измамна. Въпреки че мозъците на птиците и бозайниците изпълняват подобни функции, тяхното ембрионално развитие и клетъчна структура са напълно различни. С други думи, птиците са развили сложни мозъци сами, без да следват същата еволюционна траектория като бозайниците.

Птиците са способни на сложно обучение и напреднала комуникация, когнитивни способности, обикновено свързани с по-развити мозъци като тези на бозайниците. Corvus corax. Кредит: Wikimedia Commons 

Две проучвания, които променят нашето разбиране за птичия мозък

Последните открития идват от две допълващи се изследвания, които използват авангардни технологии, за да изследват механизмите, лежащи в основата на еволюцията на мозъците на птици и бозайници. Тези инструменти включват пространствена транскриптомия, едноклетъчен анализ и математическо моделиране, които правят възможно прецизното картографиране на разликите в развитието на невроните между тези групи животни.

Първото изследване се фокусира върху ембрионалното развитие на мозъка. То разкрива, че невроните в палиума, ключов участък на мозъка, участващ в когнитивните функции, се появяват по различно време и на различни места при птици и бозайници.

Както д-р Фернандо Гарсия-Морено (Fernando García-Moreno) обяснява, "техните неврони се раждат на различни етапи на развитие", което доказва, че тези неврони не идват от общ прародител, а са се развили независимо. Освен това гените, участващи във формирането на невронни вериги, се различават при различните видове, което предполага, че въпреки сходните функции, всяка група следва уникален генетичен път, за да изгради своите мозъци.

Разпределение на различните видове неврони в мозъка на пиле. Кредит: Fernando García-Moreno

Второто проучване изследва типове мозъчни клетки при птици, бозайници и влечуги, използвайки задълбочен клетъчен анализ. Изследователите са идентифицирали гените, експресирани от всеки тип неврон, и са сравнили техните генетични сигнатури.

Резултатите показват, че птиците запазват инхибиторни (задръжни) неврони, общи за гръбначните, но техните възбуждащи неврони, които са от съществено значение за обработката на информация, са еволюирали независимо от бозайниците. Само няколко вида неврони, особено в клауструма и хипокампуса, показват прилики между птици и бозайници, докато повечето неврони се различават значително. Това предполага, че мозъците на птиците и бозайниците не са хомоложни, но са еволюирали чрез процес на конвергенция, което води до функционално подобни мозъчни структури, възникнали от различни еволюционни траектории.

Пилешки ембрион след експериментална манипулация. Кредит: Fernando García-Moreno

Какво означава това за разбирането на мозъка

Резултатите от тези проучвания отчасти обясняват защо, въпреки различната си мозъчна архитектура, някои птици могат да съперничат на приматите по отношение на интелигентността. Наистина, птиците са способни на сложно обучение и напреднала комуникация, когнитивни способности, обикновено свързани с по-развити мозъци като тези на бозайниците. Това откритие оспорва нашите предубеждения за когнитивните способности на животните и демонстрира, че интелигентността не е запазена само за бозайниците с по-големи или по-сложни мозъци, но че може да се появи в различни форми на невронна организация.

Тези открития също така отварят нови перспективи в няколко области на изследвания. Първо, в неврологията разбирането на различните траектории на развитие на мозъка при птици и бозайници може да помогне за по-доброто идентифициране на факторите, които влияят върху разстройствата на неврологичното развитие. Изучавайки как различните видове развиват сложни мозъци, изследователите биха могли да разберат по-добре биологичната основа на когнитивните и поведенческите разстройства.

И накрая, в областта на изкуствения интелект това откритие предлага възможността за изследване на нови невронни архитектури, вдъхновени от мозъчните вериги на птиците. Черпейки вдъхновение от невронните стратегии, използвани от различни видове, изследователите наистина биха могли да разработят алтернативни невронни мрежи, които са потенциално по-ефективни за определени приложения, като разпознаване на образи или контролирано обучение.

Справка: Eneritz Rueda-Alaña et al, Evolutionary convergence of sensory circuits in the pallium of amniotes, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp3411. www.science.org/doi/10.1126/science.adp3411

Zaremba B et al. Developmental origins and evolution of pallial cell types and structures in birds. Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp5182. www.science.org/doi/10.1126/science.adp5182

Източник: Birds have developed complex brains independently from mammals, University of the Basque Country

Още по темата

08/11/2024

Животът

Враните са впечатляващо злопаметни - помнят неприятности 17 години

11/11/2022

Животът

Враните са по-умни от маймуните, могат да разбират рекурсивни модели

10/01/2019

Животът

Новокаледонските врани могат да определят теглото на обекта "на око" (видео)

25/10/2018

Животът

Враните могат да създават сложни инструменти от множество части (видео)