Чем «думают» птицы
Стоят ли птицы по уровню развития «интеллекта» ниже млекопитающих вследствие примитивного развития у них новой коры? Работами последних лет показано, что в сложных формах поведения, связанных с рассудочной деятельностью, птицы просто используют другие отделы мозга.
Мозг птиц не только невелик по размерам, но и значительно отстает в развитии коры больших полушарий – органа, связанного с рассудочной деятельностью у высших млекопитающих. И все же сравнительные исследования поведения животных разных таксономических групп показали, что функциональные свойства мозга птиц заслуживают внимания. В процессе решения огромного числа задач птицы показали, что они способны к разумным формам поведения, иногда превосходя в этом млекопитающих со значительно более развитой корой головного мозга.
Почти не вызывает сомнений, что у млекопитающих степень развития «интеллекта» зависит от величины и сложности коры. Исследуя этот орган, можно четко проследить картину эволюционного развития класса млекопитающих. Кора крыс гладкая (без складок или извилин) со слабо развитой фронтальной областью; кора собак имеет гораздо большую поверхность, некоторое число извилин и значительно более развитую фронтальную область; у обезьян объем коры и число извилин еще больше, и, наконец, у человека кора становится настолько обширной и сложной, что ее без труда можно отличить от коры всех других млекопитающих.
В пределах любого отдельного вида, включая человека, рассудочная деятельность его нормальных представителей не связана с различиями в развитии коры (по крайней мере на основе современных знаний), однако в тех случаях, когда обнаруживаются значительные межвидовые различия в развитии коры, они отчетливо коррелируют со степенью развития «интеллекта» у этих видов млекопитающих.
Головной мозг птицы (А) и большие полушария (Б) в поперечном разрезе
У птиц, так же как и у млекопитающих, передний мозг состоит из двух основных типов структур: коры и расположенной ниже области, называемой стриатумом. Эти две структуры унаследованы ими от рептилий. Однако развитие коры и стриатума у представителей указанных двух классов шло совершенно разными путями.
У млекопитающих доминирующей становится кора, которая, разрастаясь, постепенно покрывает стриатум, пока, как, например, у человека, нервные клетки стриатума не оказываются глубоко погруженными во внутреннюю часть переднего мозга между входящими в него нервными волокнами. Эволюция переднего мозга птиц шла по пути развития стриатума, кора же представляет собой тонкий слой, покрывающий верхнюю и боковые части переднего мозга. Стриатум выполняет у птиц большинство тех же функций, что и гораздо большая по размерам кора млекопитающих. Особого внимания заслуживает верхняя часть стриатума – гиперстриатум, хорошо развитая структура, которая отсутствует у млекопитающих.
Много лет назад нейролог Гарвардского медицинского центра Стенли Кобб, которого можно считать пионером в области сравнительного изучения мозга птиц, пришел к выводу, что у птиц между развитием коры и «интеллектом» существует обратная корреляция. Кобб установил, что основная функция коры птиц – обоняние, а поскольку наиболее высокоорганизованные виды практически не используют его, кора, утратив свое значение, уменьшилась в размерах. Исходя из полученных многочисленных данных, Кобб заключил, что у птиц структурой, связанной с осуществлением рассудочной деятельности, является не кора, а гиперстриатум.
Исследования мозга различных видов птиц показали, что наиболее развитым гиперстриатумом обладают виды, считающиеся самыми «интеллектуальными». Например, у вороны, попугая и канарейки указанная структура более объемна, чем у курицы, перепела или голубя. Харви Картен из Массачусетского технологического института описал область гиперстриатума, которая имеет такой же тип проекционных связей, что и зрительные отделы коры млекопитающих.
Сравнение строения мозга человека и птицы
Результаты анатомических исследований подтверждаются разнообразными данными, в том числе полученными при изучении поведения. Давно известно, что полное удаление коры у птиц не вызывает заметного ухудшения ни в моторной, ни в сенсорной сферах, при декортикации же млекопитающих эти функции заметно нарушаются. Не так давно сотрудник Нью-Йоркского университета Зиглер обнаружил, что голуби с сильными повреждениями коры были в состоянии выполнять задачи по зрительному различению – например, обучались клевать крест, а не круг. Вместе с тем он установил, что повреждение гиперстриатума значительно снижает их способности к решению таких задач.
Следующим шагом в изучении гиперстриатума птиц явилось выяснение вопроса о том, какие специфические структуры этого органа обусловливают определенные уровни способности к обучению. У перепелов хирургическим путем удаляли верхнюю часть гиперстриатума, называемую Wulst, а затем проверяли их способность к обучению. Оказалось, что операция самым серьезным образом сказывалась на их «интеллекте». Очевидно Wulst представляет собой не только нейрологическую структуру, связанную с процессами обучения, но и имеет отношение к функциям памяти.
Установление факта, что гиперстриатум имеет непосредственное отношение к реализации элементарной рассудочной деятельности птиц, открывает новый заманчивый путь для изучения процессов, протекающих в мозге. Как «мыслящая машина», гиперстриатум обладает многими свойствами, присущими коре млекопитающих, но является гораздо более доступным для изучения и более простым для объяснения функций.
Источник
Птичий мозг гораздо больше похож на человеческий, но никто этого не замечал: результаты новых исследований
Большинство людей привыкли думать, что птицы не слишком умны по своей природе. До недавнего времени того же мнения придерживались и ученые, хотя отдельные примеры доказывали обратное. Например, известны случаи, когда голуби могли различать произведения Пикассо и Моне, вороны узнали себя в зеркале и использовали орудия труда, чтобы добыть пищу. Теперь доказано, что это не случайные исключения, а подтверждение общего правила – птицы умны, их мозг близок к человеческому.
Неожиданное заявление ученых
Две статьи, опубликованные в журнале Science, доказывают, что мозг птиц на самом деле намного больше похож на мозг приматов, чем считалось ранее. Раньше ученые думали, что функция птичьего мозга ограничена из-за отсутствия неокортекса. У млекопитающих неокортекс – это громадный, эволюционно современный внешний слой мозга, который обеспечивает комплексное познание и творчество и составляет большую часть того, что у позвоночных в целом называется паллием.
Новые данные показывают, что у птиц действительно есть структура мозга, сопоставимая с неокортексом, несмотря на то что она имеет другую форму. Оказывается, на клеточном уровне эта область устроена так же, как кора головного мозга млекопитающих. Это объясняет, почему многие птицы демонстрируют продвинутые особенности поведения и способности, которые долгое время сбивали с толку ученых. Новая работа даже предполагает, что некоторые птицы демонстрируют определенную степень сознания.
Строение мозга, схожее с человеческим
Кора головного мозга млекопитающих состоит из шести слоев, содержащих вертикальные столбцы нейронов, которые взаимодействуют друг с другом как по горизонтали, так и по вертикали. Считалось, что птичий мозг состоит из дискретных наборов нейронов, называемых ядрами. Но теперь исследователи обнаружили, что у птиц эти области устроены так же, как наш неокортекс, со слоистой и столбчатой организацией, а также с горизонтальными и вертикальными схемами.
Это подтвердили результаты эксперимента, в котором использовалось отслеживание биоцитина методом окрашивания нервных клеток. «Теперь мы можем утверждать, что эта слоистая корковая организация действительно является особенностью всего сенсорного переднего мозга у большинства, если не у всех птиц, — говорит Мартин Стахо, соавтор исследования и коллега Гюнтюркюн из Рурского университета в Бохуме. — Весь паллий у млекопитающих и у птиц имеет сходное происхождение и взаимосвязь, и поэтому паллии обоих классов следует рассматривать, как эквивалентные структуры».
Великая сила эволюции
Мартин Стахо и его коллеги считают, что полученные данные также дают представление об эволюции мозга древних животных. Последним общим предком птиц и млекопитающих была рептилия, которая бродила по Земле около 320 миллионов лет назад. И ее мозг, как полагает команда, был предшественником двух ветвей, которые разошлись в процессе эволюции.
«Науке пока не известно, как выглядел этот орган у последнего нашего общего предка, — говорит Мартин Стахо. — Скорее всего, это не было похоже на неокортекс . Вероятно, это было что-то среднее между тем, что у млекопитающих развилось до шестислойного неокортекса, а у птиц – до однослойного паллия».
Мозг птиц еще полон тайн
Другая новая статья, подготовленная группой из Тюбингенского университета в Германии, дает еще больше информации о птичьем мозге, предполагая, что птицы обладают некоторой способностью к сенсорному сознанию. Они могут переживать, а также использовать свою память для накопления опыта, учась на ошибках.
В эксперименте группы Тюбинген двух ворон-падальщиков научили вспоминать предыдущий опыт, чтобы управлять своим поведением. Когда их обучение было завершено, они прошли фазу тестирования, в процессе которой через 2,5 секунды мог появиться серый квадрат, а затем красный или синий. В этом упражнении вороны были обучены двигать головой, если они видели серый квадрат, а затем красный. И держать голову неподвижно, если увидели серый квадрат, а затем синий.
Когда птицы не видели стимула, за которым следовало появление цветного квадрата, последовательность была обратной: синий сигнализировал им, что нужно двигать головой, а красный – не делать этого. Итак, чтобы правильно отреагировать на цветные квадраты, вороны должны были вспомнить, видели ли они сначала серый, что и приравнивается к прошлому субъективному опыту.
Источник
Головной мозг птиц и его особенности
Несмотря на то, что по уровню организации птицы стоят значительно ниже млекопитающих, центральная нервная система этих животных выгодно отличается от земноводных и рептилий. В частности, головной мозг птиц устроен значительно сложнее, что позволяет им осваивать новые виды деятельности, формы поведения. Масса головного мозга птицы составляет от 0,2 до 5% всей массы ее тела.
Кора головного мозга птиц
Первое, на что следует обратить внимание, изучая мозг птиц – своеобразно развитая кора головного мозга. Несмотря на то, что она устроена не очень сложно, это не мешает птицам демонстрировать достаточно сложные формы поведения. Именно это дает нам возможность делать выводы о том, что далеко не всегда степень развития коры головного мозга прямо пропорциональна развитию того или иного вида. Более того, исследования показали, что этот участок мозга у птиц отвечает в большей степени не за интеллектуальное развитие, а за обоняние. Объясняется это, прежде всего, тем, что в ходе эволюционного процесса она утратила свое первоначальное назначение и существенно уменьшилась в размерах. Поведение птиц координируется несколько иным отделом мозга, речь о котором пойдет несколько позже.
Отделы головного мозга птицы
Рассмотрим основные отделы птичьего мозга. Передний мозг птиц был унаследован от родственных им рептилий. Однако функции и строение этого отдела мозга у животных различны. Кора переднего мозга птиц покрывает его главным образом в области боковых и верхних частей. Отдельно стоит отметить нижнюю часть переднего мозга птицы под названием стриатум. Верхняя область стриатума – гиперстриатум – отвечает за интеллектуальное развитие птицы, причем замечено, что чем сильнее у птицы развита эта мозговая область, тем более совершенные формы поведения она способна демонстрировать (нетрудно догадаться, что самым развитым гиперстриатумом отличаются волнистые попугаи, канарейки, вороны). Удаление этого участка мозга провоцирует ухудшение способности птиц к обучению, а также запоминанию и узнаванию. Еще одним достаточно развитым отделом головного мозга птиц является мозжечок, обеспечивающий птиц возможностью совершать во время полета максимально сложные движения. Промежуточный мозг при этом развит достаточно слабо, на его поверхности располагается небольшой эпифиз. Зрительные доли головного мозга развиты довольно неплохо, что обеспечивает птицам прекрасно развитое зрение, позволяющее им хорошо ориентироваться на местности. Еще одним развитым органом чувств любой птицы является слух. Осязание, вкус и обоняние развиты главным образом у ночных хищников, у других птиц они представлены средне. Также головной мозг птиц имеет 12 пар отходящих от него черепно-мозговых нервов. Связан со спинным мозгом он при помощи продолговатого мозга.
Значение отделов головного мозга птиц
Подобное строение мозга птиц обеспечивает им развитие таких сложных и разнообразных поведенческих форм, как способность к миграции, забота о потомстве, рассудочная деятельность, хорошая обучаемость, строение гнезд.
Источник