揭開世紀之謎：鳥類為何這麼聰明，揭秘它們大腦的特殊之處

2020-09-29 生物世界

眾所周知，人類是地球上唯一的智慧生物，人類擁有進化程度最高的大腦，智力碾壓地球上其他所有物種。

但是，近年來，人們發現有些鳥類的大腦也不簡單，它們能製作工具、理解抽象概念，甚至能分辨莫奈和畢卡索的畫作。比較聰明的鳥類如貓頭鷹、烏鴉、鴿子的認知能力被認為與猴子甚至類人猿相當。

但是鳥類大腦中並沒有新皮質（neocortex），新皮質是進化程度較高級的大腦皮質，負責高等功能如記憶、計劃、解決問題等等。

缺少新皮質的鳥類大腦，何以如此聰明呢？科學家們百思不得其解。

人類大腦（新皮質為藍色區域）

2020年9月25日，國際頂尖學術期刊 Science 同期發表了兩篇鳥類大腦的開創性論文，分別來自德國波鴻魯爾大學和圖賓根大學。該論文還被選為當期的封面論文。

這兩項開創性研究揭示，鳥類的認知能力與哺乳動物相當，是其大腦結構神經纖維的聯繫決定的，而且，鳥類或許還具有自我意識。



為了了解鳥類何以擁有與哺乳動物相當的智力，波鴻魯爾大學的研究團隊通過3D偏振成像技術分析了鴿子的大腦，然後重建局部和相關大腦皮層迴路。

之前的解剖學研究認為，鳥類和哺乳動物大腦結構並沒有什麼共同之處，但這項研究結果表明，鴿子的大腦皮層雖然缺少哺乳動物新皮質的6層結構，但它具有通過長纖維連接的獨特結構。


將鳥類的大腦皮層成像與大鼠、猴子和人類對比表明，鳥類大腦皮層中的神經纖維與哺乳動物新皮質中的神經纖維非常相似。

大鼠（左）和鴿子（右）的腦中都顯示出徑向和切向的神經纖維結構

研究人員表示，鳥類大腦中這些神經纖維之間的聯繫，而不是大腦本身的結構，決定了鳥類具有和更高等的哺乳動物一樣的認知能力。


鳥類具有和哺乳動物相當的智力和認知能力，但它們有意識經驗（conscious experience）嗎？


為了驗證這一點，圖賓根大學的研究人員對一類非常聰明的鳥類——渡鴉（Corvus corax）進行了研究。

渡鴉

研究團隊採用了與測試靈長類動物意識類似的方法，對兩隻實驗室飼養的1歲大的渡鴉進行測試。

研究人員給予渡鴉視覺信號提示，讓它們移動或保持靜止，如果做對了，則給予獎勵。然後，在渡鴉的大腦中植入電極，以記錄它們響應視覺信號時的神經元信號。

試驗結果表明，當渡鴉做出反應時，它們的神經元被激發，表明它們已經有意識地感知到了提示。當它們沒有反應時，神經元就保持沉默。

研究人員表示這是鳥類大腦中感覺意識的經驗標記，這與靈長類動物相似。


鳥類和哺乳動物在大約3.2億年前，就走上了不同的進化樹分支，它們的大腦發育各不相同，然而，令人驚訝的是，鳥類和哺乳動物的大腦在感知和認知能力上仍然如此相似。


論文連結：

https://science.sciencemag.org/content/369/6511/eabc5534

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

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