科學家首次揭示烏鴉大腦也有主觀意識!該能力可能在3.2 億年前已出現

2021-01-15 DeepTech深科技


通過測量大腦信號，德國圖賓根大學的一個研究小組首次成功獲得了關於 「鳥腦」 意識的神經科學證據，研究人員通過同時記錄行為和大腦活動，證明了烏鴉具備有意識的感知能力，這項研究 9 月 25 日發表在《科學》雜誌封面上。


到目前為止，這種意識只出現在人類和與人類大腦相仿的靈長類動物身上，但鳥類大腦與靈長類的大腦結構完全不同。「我們的研究結果為觀察意識的進化，以及打破神經生物學局限性開闢了一條新途徑。」該研究的第一作者、圖賓根大學生物學院動物生理學系教授安德烈亞斯 · 尼德（Andreas Nieder）說道。


圖｜這項研究登上了《科學》封面（來源：Science）


在人類和靈長類哺乳動物中，意識感知的能力通常位於大腦前額葉皮層，前額葉皮質涉及與計劃相關的高層次認知活動、性格表現、作出決策的過程，以及調節社會活動、語言功能等行為，能根據內在目標組織思考與行為，那缺乏大腦皮層的動物是否也具有這種知覺意識呢，比如鳥類？


相關研究表明，鳥類大約在 3.2 億年前與哺乳動物譜系的進化分道揚鑣，它們的大腦進化成了缺乏分層的大腦皮層。為了追蹤鳥類的意識過程，圖賓根大學的科學家專門訓練了兩隻烏鴉：它們能通過移動頭部來發出信號，以確定是否看到了屏幕上的刺激。


圖｜烏鴉執行刺激檢測任務（來源：Science）


在這樣的測試中，屏幕要麼顯示了清晰的光點，要麼根本沒有顯示任何刺激，烏鴉能可靠地報告這些刺激的存在與否。


但是，某些弱刺激會比較特殊，以至於對鳥腦的感知判斷提出考驗：有時烏鴉表明它們已經看到了弱刺激，而在其他情況下則沒有刺激，這時烏鴉的主觀感知開始發揮作用。


試驗分為超閾值（兩個最高刺激強度），近閾值（在感知閾值處兩個最低刺激強度）和無刺激類別，根據信號檢測理論，烏鴉的反應分為 「命中」（對刺激的正確「是」 反應）、「正確排斥」（對刺激缺失的正確 「否」 反應）、「錯過」（對刺激存在的錯誤 「否」 反應）和 「假警報」（對缺少刺激的錯誤「是」 響應）。


當烏鴉對光刺激做出反應時，研究人員同時監測了其大腦中神經細胞的活動，記錄了 480 個神經元的單細胞活性。在鳥類中，被稱為尾狀側巢狀核（nidopallium caudolidele，NCL）的腦區與鳥類的高級認知有關，如果烏鴉報告看到了東西，則在刺激表現和行為反應之間的時間內，NCL 神經細胞處於活躍狀態。如果它他們沒有感覺到刺激，神經細胞將保持沉默。根據神經細胞的活動，可以預測烏鴉對刺激有哪些主觀經驗。


驚奇的發現是，神經元群體監測結果表明，NCL 神經元從最初主要代表刺激強度轉變為主要編碼烏鴉的主觀經驗，NCL 中意識的活動過程與靈長類大腦皮層的反應非常相似，研究人員認為，這種發現構成了鳥類感覺意識的經驗標記。


圖｜神經科學數據表明，烏鴉有意識地感知到視覺輸入的能力，而這種能力以前僅在人類和其他靈長類動物中得到證實（來源：Tobias Machts）


尼德解釋說：「代表沒有主觀成分的視覺印象的神經細胞，應該對持續的視覺刺激做出同樣的反應，然而，我們的結果得出結論，烏鴉大腦中處於較高處理水平的神經細胞受到主觀經驗的影響，或者，更準確地說，創造了主觀經驗。」


因此，從歷史上看，意識的起源在動物界可能比以前假設的要古老得多，且分布更廣。尼德說：「人類和烏鴉最後的共同祖先生活在 3.2 億年前。意識感知能力可能在那個時候就已經出現了，並且可能從那時起就有了進一步的遺傳；另一種情況是，這些不同物種的感知意識是完全獨立於彼此發展的，有意識經驗的能力可以在不同結構的大腦中實現，乃至不依賴於複雜的大腦皮層而存在。」


這項研究排除了只有靈長類動物，或其它具有分層大腦皮層的哺乳動物才具有主觀意識的說法，結構簡單又小巧的「鳥腦」，同樣非常聰明，有自己的想法。



-End-


參考：

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

https://uni-tuebingen.de/universitaet/aktuelles-und-publikationen/pressemitteilungen/newsfullview-pressemitteilungen/article/tuebinger-forscher-weisen-erstmals-bewusstseinsprozesse-im-gehirn-von-voegeln-nach/?tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&cHash=45c619788ba4e93e853703faa5cf42b6


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