Это один из удивительных результатов первого исследования по систематическому измерению количества нейронов в мозге более чем двух десятков видов птиц, размер которых варьируется от крошечного зебрового зяблика до шестифутового страуса эму. в их маленьком мозгу постоянно упаковано больше нейронов, чем в мозг млекопитающих или даже приматов той же массы.Результаты исследования были опубликованы в Интернете в статье под названием «Птицы имеют количество нейронов в переднем мозге, подобное приматам» в раннем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences за неделю от 13 июня.
«Долгое время наличие« птичьего мозга »считалось плохим: теперь оказалось, что это должно быть комплиментом», — сказала нейробиолог из Университета Вандербильта Сюзана Херкулан-Хузель, старший автор статьи с Павлом Нямеком. в Карловом университете в Праге.Исследование дает прямой ответ на загадку, с которой специалисты по сравнительному анализу нейроанатомов бились более десяти лет: как птицы с их маленьким мозгом могут выполнять сложные когнитивные функции?Загадка возникла в результате серии исследований, начавшихся в предыдущем десятилетии, которые напрямую сравнивали когнитивные способности попугаев и ворон со способностями приматов. Исследования показали, что птицы могут производить и использовать инструменты, использовать проницательность для решения проблем, делать выводы о причинно-следственных связях, узнавать себя в зеркале и планировать свои будущие потребности, среди других когнитивных навыков, ранее считавшихся исключительной прерогативой приматов.
Ученые остались с в целом неудовлетворительной резервной позицией: мозг птиц должен быть просто устроен совершенно иначе, чем мозг приматов. Два года назад даже эта гипотеза была опровергнута детальным исследованием мозга голубей, в результате которого был сделан вывод о том, что на самом деле он устроен примерно так же, как и у приматов.Новое исследование дает более правдоподобное объяснение: птицы могут выполнять такое сложное поведение, потому что передний мозг птиц содержит гораздо больше нейронов, чем кто-либо ранее думал, — столько же, сколько у приматов среднего размера.«Мы обнаружили, что птицы, особенно певчие птицы и попугаи, имеют удивительно большое количество нейронов в своем покрове: той части мозга, которая соответствует коре головного мозга, которая поддерживает высшие когнитивные функции, такие как планирование будущего или поиск закономерностей.
Это объясняет почему они демонстрируют уровень познания, по крайней мере, такой же сложный, как у приматов », — сказал Геркулан-Хузель, недавно присоединившийся к отделению психологии Вандербильта.Это возможно, потому что нейроны в мозге птиц намного меньше и плотнее упакованы, чем нейроны в мозге млекопитающих, как показало исследование.
Например, мозг попугаев и певчих птиц содержит примерно в два раза больше нейронов, чем мозг приматов той же массы, и в два-четыре раза больше нейронов, чем аналогичный мозг грызунов.Исследование показало, что не только нейроны в мозгу попугаев и ворон гораздо более плотно упакованы, чем в мозге приматов, но и доля нейронов в переднем мозге также значительно выше.«При конструировании мозга природа имеет два параметра, с которыми она может играть: размер и количество нейронов и распределение нейронов по разным центрам мозга», — сказал Геркулан-Хузель, «и у птиц мы обнаруживаем, что природа использовала оба из них. "Хотя она признает, что взаимосвязь между интеллектом и количеством нейронов еще не установлена, Геркулан-Хузель и ее коллеги утверждают, что мозг птиц с таким же или большим числом нейронов переднего мозга, чем приматы с гораздо большим мозгом, потенциально может обеспечить птицам гораздо более высокое количество нейронов. «когнитивная сила» на фунт больше, чем у млекопитающих.По словам нейробиолога, одним из важных выводов исследования является то, что оно демонстрирует, что есть более чем один способ построить больший мозг.
Раньше нейроанатомы думали, что по мере роста мозга нейроны также должны были расти, потому что им приходилось соединяться на больших расстояниях. «Но мозг птицы показывает, что есть и другие способы добавления нейронов: оставьте большинство нейронов маленькими и локально связанными и позвольте лишь небольшому проценту вырасти достаточно большим, чтобы создавать более длинные соединения. Это снижает средний размер нейронов», — пояснила она. .«Что мне нравится в науке, так это то, что когда вы отвечаете на один вопрос, возникает ряд новых вопросов, — сказал Херкулан-Хузель.
Среди вопросов, которые поднимает это исследование, является то, связано ли удивительно большое количество нейронов в головном мозге птиц с соответственно большими энергетическими затратами, и являются ли маленькие нейроны в головном мозге птиц реакцией на выбор небольшого размера тела из-за полета или, возможно, древний способ добавления нейронов к мозгу, от которого, возможно, отошли млекопитающие, а не птицы.Геркулан-Хаузель надеется, что результаты исследования и вопросы, которые оно поднимает, побудят других нейробиологов начать исследовать тайны птичьего мозга, особенно их поведение по сравнению с поведением млекопитающих с таким же количеством нейронов или размером мозга.