Высокие когнитивные способности птиц связаны со спецификой активации нейронов и особенностями нейроархитектуры некоторых участков паллиума — образования, покрывающего полушария. Отдельные нейроны в мозге ворон сопряжены с субъективным восприятием присутствия или отсутствия стимула, что является эмпирическим маркером птичьего сознания, а передние сенсорные отделы мозга птиц имеют структурную организацию, схожую с организацией коры у млекопитающих, и представляют собой связанные слои из продольно и поперечно направленных волокон, а не ядерную конфигурацию, как считалось ранее. К таким выводам пришли две группы немецких нейробиологов и биопсихологов, которые опубликовали две статьи (1, 2) в журнале Science.
Считается, что продвинутые когнитивные навыки млекопитающих тесно связаны с эволюцией коры головного мозга. Однако некоторые из птиц демонстрируют удивительные познавательные способности, хотя у них отсутствует кора головного мозга (у них есть паллиум, который считается аналогом коры). Отличительной особенностью коры млекопитающих является ее шестислойная архитектура с ортогональным расположением нервных волокон и вертикально направленные функциональные объединения — «колонки», включающие все слои коры и содержащие несколько сотен нейронов. Такая организация позволяет реагировать на многие параметры внешнего воздействия, удерживать информацию о них надолго в памяти и при необходимости объединять и соотносить потоки информации. А чем обусловлен высокий интеллект некоторых видов птиц, пока не ясно.
Изучением особенностей функционирования головного мозга птиц занялись две группы немецких ученых: биопсихологи под руководством Андреаса Нидера (Andreas Nieder) из Тюбингенского университета регистрировали у двух самцов черной вороны активность 480 нейронов при решении когнитивной задачи, а нейробиологи во главе с Мартином Стахо (Martin Stacho) из Рурского университета сравнивали архитектуру сенсорных отделов мозга 42 голубей и девяти сов сипух с конфигурацией аналогичных отделов у крысы, карликовой зеленой мартышки и человека, делая трехмерные изображения в поляризованном свете (3D-PLI).
В первом исследовании исследователи научили птиц сообщать о наличии или отсутствии зрительного стимула (белый крест) в задаче отложенного обнаружения. Во время этой задачи ворона сообщала ответ после 600 миллисекунд ожидания сигнала-правила (серый квадрат шести уровней интенсивности от плохо различимого до явно заметного). Удар клюва по красному цвету означал ответ «да», по синему — «нет». Стимул отсутствовал в половине проб, пробы предъявлялись в случайном порядке. Вороны могли дать четыре варианта ответа: «попадание» (правильный ответ «да» на стимул), «правильное отклонение» (правильный ответ «нет» при отсутствии стимула), «промах» (ошибочный ответ «нет» при наличии стимула) и «ложная тревога» (ошибочный ответ «да» в отсутствии стимула).
Схема организации эксперимента
Andreas Nieder et al. / Science, 2020
В результате ученые обнаружили, что в ассоциативной области мозга ворон 262 нейрона из 480 регистрируемых показывают сначала высокую частоту реакции на интенсивность сигнала-правила (p < 0,01), а после периода ожидания переключаются на готовящийся ответ вороны (p < 0,01). Таким образом, нейроны ворон способны кодировать субъективный опыт ворон, и это можно считать эмпирическим маркером сенсорного сознания у этих птиц.
Результаты второго исследования показали, что сенсорные отделы паллиума голубей и сов имеют ортогональное расположение волокон паллиума, и структурированы в виде «колонок», чем напоминают организацию коры у млекопитающих.
Трехмерные изображения архитектуры сенсорных отделов паллия голубя и коры крысы, карликовой зеленой мартышки и человека
Martin Stacho et al. / Science, 2020
Оба эти исследования показали, что в основе высоких интеллектуальных способностей птиц лежат более сложная организация нервной ткани паллиума, чем считалось ранее, а также сенсорное сознание птиц, которое обеспечивается работой определенных нейронов ассоциативных отделов и позволяет обращаться к субъективному опыту.
