鳥類聰明的原因找到了?鳥腦與人腦的相似度大出科學家意料

2020-12-06 前瞻網

許多鳥類都非常聰明，比如經過訓練的鴿子能區分畢卡索和莫奈的作品，烏鴉能在鏡子裡認出自己，一些鳥還會故意把果實留在道路上，利用人類的車輛把果殼弄碎。

然而，鳥類的大腦並不如海豚、猩猩等動物那樣受到關注。

近日，發表在《科學》雜誌上的兩篇論文發現，鳥類的大腦與我們複雜的靈長類器官的相似程度比之前認為的要高得多。

多年來，人們一直認為鳥類大腦的功能有限，因為它缺少新皮層。在哺乳動物中，新皮層負責複雜的認知和創造力。

新的發現表明，事實上，鳥類的大腦結構與新大腦皮層相當，儘管形狀不同。事實證明，在細胞水平上，它的布局很像哺乳動物的皮層，這解釋了為什麼許多鳥類表現出讓科學家們困惑已久的高級行為和能力。

這項新研究甚至表明，某些鳥類表現出了某種程度的意識。

哺乳動物的大腦皮層被組織成六層，包括垂直的神經元柱，它們在水平和垂直方向上相互交流。

另一方面，鳥類的大腦被認為是由被稱為核的分立的神經元組成的，其中包括一個被稱為腦室背脊(DVR)的區域和一個被稱為視丘(wulst)的單個核。

在其中一篇新論文中，德國波鴻魯爾大學的神經學家、資深作者Onur Gunturkun和他的同事分析了DVR和視丘在聲音和視覺處理中的作用區域。

為此，他們使用了一種名為三維偏振光成像(3D-PLI)的技術，這是一種基於光學的顯微技術，可以用來觀察大腦樣本中的神經纖維。

研究人員發現，鴿子和倉鴞的這些大腦區域的構造與我們的新大腦皮層非常相似，既有層狀結構，也有柱狀結構，還有水平和垂直的迴路。

他們使用生物細胞素示蹤(一種神經細胞染色技術)證實了3D-PLI的發現。

「我們現在可以斷言，這種分層的、皮質狀的組織確實是大多數鳥類整個感覺前腦的一個特徵，如果不是全部的話，」Martin Stacho說，他是該研究的共同第一作者，也是Gunturkun在波洪魯爾大學的同事。

「這並不是說DVR就是新皮層,」範德比爾特大學的神經科學家Suzana Herculano-Houzel說，「而是哺乳動物和鳥類的整個大腦皮層有著相似的發育起源和連通性，因此應該被認為是等價的結構。Stacho指出，滿足於肉眼所見可能會產生誤導。」

另一篇由德國圖賓根大學的研究小組撰寫的新論文，對鳥類的大腦有了更多的了解，認為鳥類有某種感覺意識的能力——它們可以回憶起感覺經歷的主觀體驗。

長期以來，意識一直被認為是在聰明的靈長類動物(即黑猩猩、倭黑猩猩和我們人類)的大腦皮層中定位的。

不過，烏鴉似乎至少有一種基本的感覺意識。

在這個研究小組的實驗中，兩隻腐肉烏鴉被訓練回憶以前的經歷來指導它們的行為。

當他們的訓練完成後，他們會經歷一個測試階段，在這個階段中，一個灰色方塊先出現， 2.5秒後再出現一個紅色或藍色方塊。

在這個實驗中，研究人員訓練烏鴉在看到一個灰色方塊和一個紅色方塊時移動它們的頭部。而在看到一個灰色方塊和一個藍色方塊時保持頭部不動。

當烏鴉沒有看到刺激物就出現了彩色方塊時，順序就反過來了:藍色示意它們動一下頭，紅色則告訴他們不要動。

因此，為了對彩色方塊做出正確的反應，烏鴉必須先回憶起它們是否看到了灰色的方塊——這等同於過去的主觀體驗。

通過這種方式，該研究的第一作者、神經生物學家Andreas Nieder和他的同事們可以確認，烏鴉並不是簡單地對刺激做出條件反射，而是根據主觀體驗做出反應。

Nieder並沒有聲稱烏鴉有猿那樣的自我意識，只是說鳥類在對刺激做出反應時，可以參與一種獨特的、多部分的感官體驗。

他說:「我通常不太喜歡把複雜的類人認知狀態歸因於動物，更喜歡保持一種保守的態度。人類很容易將自己的精神狀態投射到其他生物(甚至非生物)身上。但就其他物種的感覺意識而言，我們可以合理地假設高級脊椎動物，如哺乳動物和鳥類，擁有這種意識。」

Nieder的研究小組的發現表明，感覺意識的神經基礎要麼在哺乳動物進化之前就已經存在，要麼在兩種譜系中都獨立發展——鳥類譜系表明，意識並不一定依賴於龐大的大腦皮層。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：

https://www.scientificamerican.com/article/bird-brains-are-far-more-humanlike-than-once-thought/

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