-世纪之谜:为什么它们的脑子如此“简单”,却又如此聪明?
来源:学术经纬
发布时间:2020-09-28
浏览次数:505
-世纪之谜:为什么它们的脑子如此“简单”,却又如此聪明?

很多鸟十分聪明。一些科学实验表明,乌鸦可以从镜子中认出自己,会制造工具;鸽子学习英文拼写的水平足以与6岁儿童媲美,还能区分得出莫奈和毕加索的画。

图片来源:123RF

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  尽管鸟类表现出了非凡的认知能力,有一个问题却让科学家困惑了一百多年:它们的大脑组织看起来是如此的简单,与我们人类为代表的哺乳动物无法相提并论。

  根据19世纪以来的科学观点,哺乳动物拥有的大脑新皮层在水平方向和垂直方向都形成了有序的分层结构,这个重要的组织特点为学习、记忆等认知功能提供了基础。相比之下,鸟类的大脑看起来就是密集堆积的一团团灰色细胞。

  而在最新一期《科学》上,同时发表的两篇研究终于解开了这一世纪谜团。

 

截图来源:Science

截图来源:Science

  德国波鸿鲁尔大学(Ruhr University Bochum)的研究人员,利用一种高分辨率成像的新技术分析了多种鸟类的大脑。这种技术名为3D偏振成像,用不同方向的光对大脑重复成像,能够显示单个神经纤维的方向。

  令研究人员惊讶的是,对鸽子大脑的分析结果显示,其大部分神经纤维也是纵横交错的,形成了水平方向的层状和垂直方向的柱状,与哺乳动物的皮层组织十分相似。

小鼠(左)和鸽子(右)的脑中都显示出径向和切向的神经纤维结构

小鼠(左)和鸽子(右)的脑中都显示出径向和切向的神经纤维结构

  接下来的一组实验中,科学家们将一种神经回路追踪剂,分别注入鸽子和猫头鹰的大脑中,仔细检查了神经细胞的相互连接。在处理感觉信息的脑区,研究人员同样观察到了神经纤维的有序组织。

鸟的某些脑区也有神经细胞的分层结构,与哺乳动物大脑皮层类似(Credit:RUB, Biopsychlogy)

鸟的某些脑区也有神经细胞的分层结构,与哺乳动物大脑皮层类似(Credit:RUB, Biopsychlogy)

  另一篇研究论文中,科学家们采用了与测试灵长类动物意识类似的方法,考察了小嘴乌鸦(Corvus corone),重点关注了它们大脑中一个叫NCL(nidopallium caudolaterale)的脑区,这个脑区被认为负责高级认知功能,类似于我们哺乳动物的前额叶皮层。

  研究人员训练两只乌鸦完成视觉检测任务,与此同时用植入的电极记录了它们NCL数百个神经元的单细胞活性。他们发现,当乌鸦意识到视觉刺激存在和不存在时,单个神经元会相应地有不同的反应模式。研究人员指出,这种神经活动可能是意识的标志。

这项研究登上了《科学》封面(图片来源:Science;照片:Photo: Tobias Machts, University of Tübingen)

这项研究登上了《科学》封面(图片来源:Science;照片:Photo: Tobias Machts, University of Tübingen)

  《科学》杂志对这两项新研究给予了高度评价,认为它们是开创性的,从神经“硬件”的角度,为我们理解“意识”等复杂认知能力的起源提供了新的洞见。



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