У птиц обнаружили сознание и схожую с млекопитающими архитектуру мозга
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).
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.
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.
Некоторые птицы столь умны, что демонстрируют поразительные навыки, например, попугаи кеа умеют предсказывать вероятность выпадения фишек одного из двух цветов на основе их относительного количества.
Екатерина Рощина
Но пожертвовали менее крепкими социальными связями
Галки отказываются пожертвовать родственными связями с партнерами, птенцами и братьями и сестрами ради ценной пищи. Однако они готовы в обмен на вкусную награду разорвать временные социальные связи с неродственными членами своей стаи. К такому выводу пришли орнитологи после серии экспериментов с дикими галками в британском графстве Корнуолл. Как отмечается в статье для журнала Nature Communications, результаты исследования демонстрируют, что галки способны менять социальные связи в зависимости от необходимости, но стараются сохранить долгие и крепкие отношения с родственными особями. Галки (Corvus (Coloeus) monedula) — высокосоциальные птицы. Самцы и самки этих врановых образуют крепкие моногамные пары, которые сохраняются годами, а молодые особи на протяжении нескольких месяцев после вылета из гнезда поддерживают тесные связи с родителями и братьями и сестрами. Кроме того, галки регулярно взаимодействуют с неродственными сородичами. Гнездятся эти птицы колониями, а вне сезона размножения собираются большими стаями для поиска корма и ночевки. Команда орнитологов под руководством Майкла Кингса (Michael Kings) из Эксетерского университета решила проверить, насколько крепки родственные и социальные связи галок. Для этого исследователи провели серию полевых экспериментов с дикими представителями этого вида птиц. Работы проводились в расположенной в графстве Корнуолл колонии галок, которая состоит из нескольких сотен пар, включая около сорока пар, выводящих птенцов в искусственных гнездовых ящиках. Кингс с соавторами пометили цветными кольцами и радиочастотными метками большинство особей из искусственных гнездовий и их птенцов, а также других членов колонии. Кроме того, в выборку попали особи из других колоний, которые кормились в районе исследования. Затем авторы разместили около колонии галок две экспериментальные установки. Каждая из них состояла из двух кормушек, расположенных в полуметре друг от друга и оснащенных устройствами для считывания радиочастотных меток. Всех помеченных галок авторы псевдослучайным образом разделили на две группы, A и B. Если две птицы из одной группы одновременно садились на парные кормушки, устройства считывали их метки и выдавали им ценную награду — смесь сушеных мучных червей и зерна. Однако когда на кормушки прилетала одна птица, она получала только зерно — корм более низкого качества, а визит двух птиц из разных групп заставлял кормушки закрыться и не выдавать никакого корма в течение двух минут. За четыре месяца полевых исследований кормушки посетили 139 галок. Компании из двух галок были отмечены на них 3117 раз, причем в 55,4 процента случаях это были птицы из одной группы, которые в награду получили ценное лакомство. Кингс и его соавторы предположили, что пернатые будут выбирать сородичей для посещения кормушек в зависимости от того, смогут они вместе добыть корм. Эта гипотеза подтвердилась. С течением времени галки стали чаще посещать кормушки вместе с представителями своей группы, что давало им доступ к смеси червей и зерна. Это означает, что птицы поняли, с какими из сородичей они могут рассчитывать на ценное вознаграждение, и стали выбирать именно их (и избегать сородичей, в компании с которыми нельзя получить никакого корма). Авторы допускают, что изменения в социальных связях галок, которые произошли в результате эксперимента, могут проявляться и вне кормушек. Однако уверенности в этом вопросе у них пока нет. Полученные результаты, однако, не распространяются на галок, связанных друг с другом родственными узами (размножающихся самцов и самок; родителей и их птенцов; и сиблингов). Даже если две родственные птицы были распределены в разные группы и при визите на кормушки не получали никакого корма, в дальнейшем они не отказывались от совместных посещений экспериментальной установки. По мнению авторов, это означает, что хотя галки и способны пожертвовать кратковременными социальными связями ради ценной пищи, они стараются сохранить долгосрочные отношения с партнером, потомством или братьями и сестрами, даже если ради этого придется голодать или обходиться менее вкусным кормом. Ранее орнитологи из Эксетерского университета выяснили, что галки принимают решение покинуть место ночевки, основываясь на результатах голосования. Птицы, готовые улететь, начинают издавать громкие крики — и когда таких особей становится достаточно много, большая часть стаи снимается с места. Исследователям даже удалось заставить галок улететь раньше, проигрывая записи их голосов через динамик.