兩項開創性的研究,改變了我們對鳥類的認知-虎嗅網

2020-12-06 虎嗅APP



鳥兒真是一種倒黴催的動物,無論是「笨鳥」還是「傻鳥」,當要調侃別人腦瓜子不太靈光時,鳥兒們常常中槍。而且感覺上,這種說法似乎還很有「科學依據」,比如人們通常認為,鳥類的大腦結構限制了它們的思維、意識和認知能力。出於這樣的原因,應該沒人會覺得將別人的大腦稱作為「跟鳥一樣」會是一種讚譽——直到現在,鳥兒們翻身農奴把歌唱的日子可能要來了。


近年來,越來越多研究開始發現,鳥類實則是種頗具「智力天賦」的動物,它們不僅會製造工具,還能理解抽象概念,有的鳥兒甚至還可以識別出莫奈和畢卡索的畫作,它們的認知能力已經得到許多研究的證實——這很讓科學家費解,因為在它們的小腦瓜裡,並不像哺乳動物那樣擁有一個被稱為新皮質的,負責在大腦中產生工作記憶、制定計劃和解決問題的區域


但現在,兩項新的研究結果或許可以解答許多科學家的困擾。9月25日,《科學》雜誌上刊登了兩篇被譽為開創性的新論文,其中一篇表示,一組研究人員在鳥類大腦中發現了一種微電路,這種微電路或許能行使與哺乳動物的新皮質類似的功能;在另一項研究中,一個研究團隊則發現這一區域與意識思維存在聯繫。



第一項研究是由波鴻魯爾大學的神經解剖學家Martin Stacho與他的同事完成的。他們研究的是鳥類的前腦,這是用於控制感知的區域。據Stacho介紹,他與同事意識到這樣一種現象,那就是鳥類和哺乳動物有著許多相同的認知技能,然而它們的大腦卻沒有任何共通之處。因此,他們想知道鳥類的大腦究竟是如何支撐這種智力天賦的。


信鴿。| 圖片來源:JACLOU-DL / Pixabay


在這項研究中,他們選用的對象是能幫助人類傳遞信息的信鴿。研究人員對3隻信鴿的大腦顯微切片進行了分析,檢查了前腦區域的大腦皮質的迴路,大腦皮質是一種由長纖維連接的獨特結構,它被認為與哺乳動物的新皮質最為相似。


通過將鳥類大腦皮質的圖像與其它哺乳動物的皮質圖像進行比較,研究人員發現,鳥類大腦皮質的纖維排列方式與哺乳動物大腦皮層的纖維排列方式非常相似。


不僅如此,研究人員還對比了鴿子和貓頭鷹這兩種鳥類的大腦神經元之間的聯繫,這是兩種具有遠親關係的鳥類。他們將陷入深度麻醉的鳥類的大腦取出,在感覺區域發現了與哺乳動物新皮質相似的迴路。這意味著,儘管鳥類和哺乳動物的大腦看起來非常不同,但它們實際上是在某種層面是一致的。而正是這種相似性解釋了為什麼鳥類可以擁有和哺乳動物一樣的認知能力。



鳥類會有意識嗎?它們能意識到所看和所做的嗎?這正是第二項研究所探尋的問題。


意識被認為是一種隨著某些神經元的突然激活而產生的精神狀態。對於人類和其他一些靈長類動物來說,能夠有意識地感知事物的能力都局限於大腦皮層之上。多年來,學界一直在爭論的一個問題是,那些大腦結構完全不同、缺乏大腦皮層的動物,是否也能被賦予有意識的感知能力?然而,到目前為止,並沒有實驗神經學數據來支持這種說法。


在新的研究中,圖賓根大學的神經生理學家Andreas Nieder與他的同事研究了一種被稱為小嘴烏鴉的鳥類,這種烏鴉以高智商著稱,甚至被譽為是「有羽毛的類人猿」。已有研究表明,這類烏鴉和它們的近親具有因果推理能力。


 小嘴烏鴉(Corvus corrone)。| 圖片來源:Ian Kirk / Wikipedia


在新的實驗中,研究人員採用了一種與通常用於測試靈長類動物的意識相似的方式。他們觀測了兩隻小嘴烏鴉對線索的反應,並試圖從中推斷出它們是否具有意識。這兩隻烏鴉是在實驗室中養大的,大約1歲左右。實驗中,研究人員訓練它們要對電腦屏幕上的線索做出反應,它們必須通過搖頭來表明是否看到了屏幕上的線索。


研究人員每次會在屏幕上顯示出圖像或者沒有圖像,然後觀察這兩隻烏鴉能否可靠地發出它們是否接收到了這些線索的信號。如果反應正確,就會得到獎勵。在有的情況下,屏幕上所顯示的圖像非常昏暗,它能帶來的刺激處於被感知的閾值之下。這時,烏鴉有時會反應出它們看到了圖像,而有時則表現出沒有看到。這種表現意味著烏鴉的主觀感知發揮了作用。


在實驗過程中,研究人員在烏鴉的大腦中植入了電極,然後記錄它們的神經信號。他們發現當烏鴉做出反應時,它們的神經元會被激活,這表明它們已經有意識地感知到了線索;但當它們不做出反應時,它們的神經元就會沉默。結果表明,與烏鴉行為有著一致表現的神經元果然位於大腦皮質區域,這是對鳥類大腦中感覺意識的首次實驗標記,與在靈長類動物中看到的類似。



從進化的角度來看,哺乳動物和鳥類的大腦或許是完全不同的,但它們的感知和認知能力卻有著令人驚訝的相似性。這樣的結果令許多研究人員感到興奮,但也很可能會引發爭論。因為有一部分研究人員認為,意識是人類獨有的。


從實驗結果來看,意識的起源可能比之前認為的更加古老和更加廣泛。我們已經知道,人類和烏鴉的最後的共同祖先大約生活在3.2億年前。Stacho和Nieder認為,或許哺乳動物和鳥類的認知能力的基礎,就存在於這些最後的共同祖先身上,知覺意識或許就是從那時產生,並從那時起一直流傳下來的。但與此同時,這並不能排除另一種可能的情況,那便是從這些擁有不同的大腦結構的物種都具有體驗意識的能力來看,或許表這些親緣關係甚遠的物種各自獨立地發展出了知覺意識。





               

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