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2020-09-29 11:27
两项开创性的研究,改变了我们对鸟类的认知

本文来自微信公众号:原理(ID:principia1687),作者:糖兽,题图来自:电影《愤怒的小鸟第二季》



鸟儿真是一种倒霉催的动物,无论是“笨鸟”还是“傻鸟”,当要调侃别人脑瓜子不太灵光时,鸟儿们常常中枪。而且感觉上,这种说法似乎还很有“科学依据”,比如人们通常认为,鸟类的大脑结构限制了它们的思维、意识和认知能力。出于这样的原因,应该没人会觉得将别人的大脑称作为“跟鸟一样”会是一种赞誉——直到现在,鸟儿们翻身农奴把歌唱的日子可能要来了。


近年来,越来越多研究开始发现,鸟类实则是种颇具“智力天赋”的动物,它们不仅会制造工具,还能理解抽象概念,有的鸟儿甚至还可以识别出莫奈和毕加索的画作,它们的认知能力已经得到许多研究的证实——这很让科学家费解,因为在它们的小脑瓜里,并不像哺乳动物那样拥有一个被称为新皮质的,负责在大脑中产生工作记忆、制定计划和解决问题的区域


但现在,两项新的研究结果或许可以解答许多科学家的困扰。9月25日,《科学》杂志上刊登了两篇被誉为开创性的新论文,其中一篇表示,一组研究人员在鸟类大脑中发现了一种微电路,这种微电路或许能行使与哺乳动物的新皮质类似的功能;在另一项研究中,一个研究团队则发现这一区域与意识思维存在联系。



第一项研究是由波鸿鲁尔大学的神经解剖学家Martin Stacho与他的同事完成的。他们研究的是鸟类的前脑,这是用于控制感知的区域。据Stacho介绍,他与同事意识到这样一种现象,那就是鸟类和哺乳动物有着许多相同的认知技能,然而它们的大脑却没有任何共通之处。因此,他们想知道鸟类的大脑究竟是如何支撑这种智力天赋的。


信鸽。| 图片来源:JACLOU-DL / Pixabay


在这项研究中,他们选用的对象是能帮助人类传递信息的信鸽。研究人员对3只信鸽的大脑显微切片进行了分析,检查了前脑区域的大脑皮质(pallium)的回路,大脑皮质是一种由长纤维连接的独特结构,它被认为与哺乳动物的新皮质最为相似。


通过将鸟类大脑皮质的图像与其它哺乳动物的皮质图像进行比较,研究人员发现,鸟类大脑皮质的纤维排列方式与哺乳动物大脑皮层的纤维排列方式非常相似。


不仅如此,研究人员还对比了鸽子和猫头鹰这两种鸟类的大脑神经元之间的联系,这是两种具有远亲关系的鸟类。他们将陷入深度麻醉的鸟类的大脑取出,在感觉区域发现了与哺乳动物新皮质相似的回路。这意味着,尽管鸟类和哺乳动物的大脑看起来非常不同,但它们实际上是在某种层面是一致的。而正是这种相似性解释了为什么鸟类可以拥有和哺乳动物一样的认知能力。



鸟类会有意识吗?它们能意识到所看和所做的吗?这正是第二项研究所探寻的问题。


意识被认为是一种随着某些神经元的突然激活而产生的精神状态。对于人类和其他一些灵长类动物来说,能够有意识地感知事物的能力都局限于大脑皮层之上。多年来,学界一直在争论的一个问题是,那些大脑结构完全不同、缺乏大脑皮层的动物,是否也能被赋予有意识的感知能力?然而,到目前为止,并没有实验神经学数据来支持这种说法。


在新的研究中,图宾根大学的神经生理学家Andreas Nieder与他的同事研究了一种被称为小嘴乌鸦(Corvus corrone)的鸟类,这种乌鸦以高智商著称,甚至被誉为是“有羽毛的类人猿”。已有研究表明,这类乌鸦和它们的近亲具有因果推理能力。


 小嘴乌鸦(Corvus corrone)。| 图片来源:Ian Kirk / Wikipedia


在新的实验中,研究人员采用了一种与通常用于测试灵长类动物的意识相似的方式。他们观测了两只小嘴乌鸦对线索的反应,并试图从中推断出它们是否具有意识。这两只乌鸦是在实验室中养大的,大约1岁左右。实验中,研究人员训练它们要对电脑屏幕上的线索做出反应,它们必须通过摇头来表明是否看到了屏幕上的线索。


研究人员每次会在屏幕上显示出图像或者没有图像,然后观察这两只乌鸦能否可靠地发出它们是否接收到了这些线索的信号。如果反应正确,就会得到奖励。在有的情况下,屏幕上所显示的图像非常昏暗,它能带来的刺激处于被感知的阈值之下。这时,乌鸦有时会反应出它们看到了图像,而有时则表现出没有看到。这种表现意味着乌鸦的主观感知发挥了作用。


在实验过程中,研究人员在乌鸦的大脑中植入了电极,然后记录它们的神经信号。他们发现当乌鸦做出反应时,它们的神经元会被激活,这表明它们已经有意识地感知到了线索;但当它们不做出反应时,它们的神经元就会沉默。结果表明,与乌鸦行为有着一致表现的神经元果然位于大脑皮质区域,这是对鸟类大脑中感觉意识的首次实验标记,与在灵长类动物中看到的类似。



从进化的角度来看,哺乳动物和鸟类的大脑或许是完全不同的,但它们的感知和认知能力却有着令人惊讶的相似性。这样的结果令许多研究人员感到兴奋,但也很可能会引发争论。因为有一部分研究人员认为,意识是人类独有的。


从实验结果来看,意识的起源可能比之前认为的更加古老和更加广泛。我们已经知道,人类和乌鸦的最后的共同祖先大约生活在3.2亿年前。Stacho和Nieder认为,或许哺乳动物和鸟类的认知能力的基础,就存在于这些最后的共同祖先身上,知觉意识或许就是从那时产生,并从那时起一直流传下来的。但与此同时,这并不能排除另一种可能的情况,那便是从这些拥有不同的大脑结构的物种都具有体验意识的能力来看,或许表这些亲缘关系甚远的物种各自独立地发展出了知觉意识。


参考来源:

https://www.sciencemag.org/news/2020/09/newfound-brain-structure-explains-why-some-birds-are-so-smart-and-maybe-even-self-aware

https://phys.org/news/2020-09-conscious-birds-brains.html

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

https://science.sciencemag.org/content/369/6511/1567.full


https://www.sciencemag.org/news/2012/09/whodunit-crows-ask-question-too


本文来自微信公众号:原理(ID:principia1687),作者:糖兽                

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