Мышление птиц
Изучение мышления птиц представляет одну из важных проблем современной биологии. Эволюционные линии птиц и млекопитающих разошлись примерно 300 млн лет назад. В период этой независимой и параллельной эволюции мозг птиц и млекопитающих развивался разными путями и имеет совершенно разную микро- и макроструктуру. Несмотря на это, вороны и грачи смогли составить приматам серьезную конкуренцию в борьбе за звание самых умных животных.
Смекалка у птиц
«Ворона и кувшин» – это известная басня Эзопа. Жарким днем ворон, изнемогая от жажды, нашел воду на дне дупла. Вода была слишком низко, и он не мог до нее дотянуться, поэтому умный ворон начал бросать камни, пока уровень воды не поднялся, и он смог напиться. Долгое время эта история оставалась сказкой, пока ученые не проверили ее на практике.
Удивительно, что в начале этот эксперимент адаптировали для орангутанов. В исследовании, проведенном на пяти орангутанах в возрасте 7, 11, 16, 17 и 32 лет, в прозрачный цилиндр, заполненный водой на ¼, помещали арахис. Все пять орангутанов добыли приманку из цилиндра в первой же пробе: они набирали воду из поилки в рот и добавляли ее в цилиндр, и повторяли это действие столько раз, пока приманка не становилась доступной. Кроме приматов, способность к решению Эзопова теста среди млекопитающих исследовали только у енотов. В целом полученные результаты показали, что енотов можно научить помещать камни в цилиндр для добывания приманки. Однако они обучались решению задач, требующим выбора между двумя типами цилиндров или объектов, медленнее или так и не обучались, в отличие от грачей или новокаледонских ворон, которые и здесь буквально наступают на пятки приматам.
Не так прост птичий мозг
Действительно, у птиц нет привычной нам шестислойной коры больших полушарий, а масса мозга, на первый, взгляд невелика. Лишь в XXI веке научным сообществом было признано, что у птиц есть структура, которая выполняет функции коры млекопитающих. Хотя устроена она не слоями, а ядрами нейронов, и эта «альтернативная кора» обеспечивает высокий уровень обработки информации. Более того, по числу нейронов в переднем мозге некоторые пернатые могут в очередной раз посоперничать с приматами: у певчих птиц и попугаев невероятно высокая плотность нейронов в паллиуме – вдвое больше, чем у приматов с тем же размером мозга.
Иначе говоря, эволюция «упаковала» множество нервных клеток в небольшой объем, видимо, благодаря этому птицы и демонстрируют свои выдающиеся когнитивные способности, сопоставимые по сложности с поведением приматов.
Как появился такой мозг у птиц?
Ключевое эволюционное «расхождение» линий, ведущих к современным млекопитающим и птицам, произошло примерно 320 млн лет назад. С тех пор один и тот же крупный отдел переднего мозга – паллиум (по сути, будущие большие полушария мозга) пошел разными путями организации.
У птиц и многих рептилий паллиум в основном сохраняет ядерный принцип строения: нейроны собираются в компактные «островки» и ядра. У млекопитающих значительная часть паллиума перестроилась в слоистую кору: нейроны формируют упорядоченные пласты, накладываясь друг на друга. Неокортекс – одна из форм эволюционировавшего паллиума. Считается, что слоистость возникла, когда в развитии усилилась радиальная миграция: новорожденные нейроны все активнее перемещались от стенок желудочков мозга наружу.
Иногда высказывают гипотезу, что у птиц ядерная организация паллиума могла быть выгодным компромиссом, связанным с полетом: компактный мозг при той же или даже большей «вычислительной мощности» позволяет экономить массу. Птицы действительно умеют «упаковывать» нервную ткань очень плотно: в небольшом объеме у них может помещаться много нейронов, что повышает эффективность без лишнего веса.