Doktor i biologiska vetenskaper Leonid Voronov, kandidat till biologiska vetenskaper Valery Konstantinov, Chuvash State Pedagogical University uppkallad efter I. Ya Yakovleva (Cheboksary)
Ravnar har länge gått in i den intellektuella eliten i djurvärlden. Alla känner Aesops berömda fabel om en kråka och en kanna: fågeln nådde inte vattnet med näbben och för att dricka började han kasta småstenar i kannan tills vattnet steg till önskad nivå. Men till denna dag fortsätter vi att lära oss om de nya förmågorna hos dessa fåglar.
Deras rang ökar stadigt - efter att ha fångat upp primater har fåglar i familjen corvid nått småbarns intelligens. Men det vore inte helt korrekt att säga att de har uppnått någonting - uppenbarligen har korvider alltid kännetecknats av hög intelligens, det är bara att vi precis har kommit runt för att studera fågelhjärnor i alla detaljer i deras psykologi och neurobiologi.
Huva kråkor uppvisar enastående intelligens i en mängd olika situationer. På vintern hittar de någonstans ett aluminiumlock från en kastrull, sitter på det och åker från snötäckta tak som på en släde, sedan retar de hundar och katter genom att ta tag i svansarna. De suger brödskorpor i pölar, gömmer mat i förvaring och kasta till och med medvetet under bilens hjul vad de inte kan hacka.
Det fanns tillfällen då kråkorna öppnade en shoppingkassas blixtlås och tog fram prov. De känner igen på ett otänkbart sätt människor "i sikte" oavsett kläder och skiljer lätt en pistol från en pinne. Kråkorna "samarbetar" med varandra i gemensamma äventyr. Till exempel "arbetar de" parvis och stjäl ägg från andra människors bon: en kråka driver fågeln från boet, och den andra plockar upp äggen. Detta komplexa beteende behöver förklaras.
I den vetenskapliga världen uppstod intresset för aviär intelligens när biologer och antropologer allvarligt tänkte på ursprunget till mänsklig intelligens.
Från ingenstans kunde intelligens inte visas så omedelbart (såvida naturligtvis inte religiösa och parascientificiska förklaringar är tillåtna), det måste ha någon grund i det evolutionära förflutna. Först och främst började de leta efter en sådan grund, naturligtvis, bland primater. Men det var mycket mer intressant att försöka hitta kognitiva förmågor hos fåglar, som evolutionärt inte är så nära människor som apor.
Kampanjvideo:
Under lång tid ansågs manipulering av verktyg vara ett av de viktigaste tecknen på hög intelligens som skiljer människor från alla andra djur. Men som det visade sig kan fåglar också använda verktyg, samt skapa och modifiera dem. Denna färdighet observerades inte bara i korvider utan också hos hägrar och Galapagos hackspettfinkar. Zoopsychologers favoriter var dock de Nya Kaledonsiska korporna.
Vad gör den nya kaledonska korpen när den till exempel behöver få ett insekt från en spricka? Han väljer en krokig kvist på busken, bryter av den med näbben, rippar bort överskott av bark och ojämnheter från den, lämnar bara en knut i ena änden och utövar den resulterande virkningen på platser där något smakfullt kan gömma sig.
Forskare från University of St Andrews (UK) fann att fåglar också utvärderar kvaliteten på det resulterande verktyget. Samtidigt räknar de inte med prövning och fel vilket slut på kvisten som ska stickas in i spåret och huruvida en viss kvist i allmänhet är lämplig för uppgiften, men som om de i förväg föreställer sig hur detta eller det här arbetsverktyget kommer att fungera och välja den mest lämpliga.
De nya kaledonska ravnen är inte begränsade till pinnar och kvistar. Experimenten från zoologer från University of Auckland (Nya Zeeland) har visat att dessa fåglar kan till och med använda ett så komplext och mystiskt objekt som en spegel för sina egna syften. Med hjälp av en spegel bestämde korporna var köttstycket var (de såg inte maten själv, bara dess reflektion). När man tittade på reflektionen förstod fåglarna var de skulle fästa näbben för att få en godbit, och experiment genomfördes med vilda fåglar som ännu inte haft tid att leva bredvid människor.
I allmänhet kan vilda djur mycket sällan förstå att reflektion är reflektion. En liten elit i djurvärlden, som inkluderar grå papegojor, vissa primater, delfiner och indiska elefanter, har förmågan att lösa "spegel gåta". Nu har korpor lagts till dem.
Prestationerna för de nya kaledonska ravnenna växte: samma team av zoologer från University of Auckland fann att de var kapabla att orsaka slutsatser. Kärnan i experimentet var att fåglarna behövde "smälta" i deras sinne föremålsrörelsen och personen som manipulerar föremålet, och korporna såg inte själva manipuleringen direkt. Enkelt uttryckt ombads fåglarna att lösa pussel i dockteatern: här är en pinne, här är en man, en man går bakom skärmen och pinnen börjar röra sig. Och fåglarna förstod verkligen att det finns ett osynligt "agensmedel" (förresten, hos barn visas en liknande förmåga vid en ålder av sju månader).
Man bör dock inte tänka att de Nya Kaledonsiska ravnen är de enda föremålen för denna typ av forskning. I det senaste arbetet av japanska zoologer från Utsunomiya University visade det sig att stora fakturerade kråkor kan associera antal och abstrakta symboler med mängden mat. Med siffrorna och geometriska formerna på matbehållarna identifierades fåglarna där det var mer och där det var mindre. Med andra ord, fåglarna var medvetna om de numeriska förhållandena.
Ett annat exempel på korvids intelligens är deras förmåga att komma ihåg sina vänner och fiender under flera år. Dessutom är deras sociala minne inte begränsat till individer av samma art: urbana kråkor, till exempel, minns röster från andra fåglar och människor. Exempel på intelligens hos korvider kan multipliceras och multipliceras, men var kommer denna uppfinningsrikhet ifrån? Denna fråga, eftersom den är lätt att förstå, är neurobiologisk, och för att besvara den måste vi titta in i fågelns hjärna.
Jag måste säga att fram till nyligen undervärderades fåglarnas psyke traditionellt, och inte bara på grund av deras små hjärnstorlek, utan också på grund av dets specifika struktur. Fågelhjärnan saknar ett sexskikts nytt cortex (som däggdjur har), och dess utveckling fortsatte på grund av transformationen av striatumkärnorna, eller striatum.
Striatumet är äldre än cortex, och dess funktioner är enklare än det, därför uppfattades det centrala nervsystemet hos fåglar som en primitiv struktur, inte avsedd för implementering av högre kognitiva funktioner som den nya däggdjursbarken utför.
Med tiden började dock synvinkeln på fågelhjärnan förändras - det visade sig vara mer komplicerat än de trodde. För att förstå dess ganska komplexa struktur måste du känna till några detaljer. Fågelhjärnan innehåller flera fält med specifika funktioner. Varje fält består av strukturella komponenter - glia, nervceller och neuroglialkomplex. Neuronen överför som du vet information, glia hjälper det och neuroglialkomplexet analyserar uppenbarligen information, som cellkolumnerna i däggdjursbarken gör. (En kolonn är en grupp neuroner som finns i hjärnans neocortex vinkelrätt mot dess yta, som förenar nervceller i olika lager i cortex.)
I allmänhet åtföljs utvecklingen av ryggradshjärnan, enligt den berömda ryska biologen Leonid Viktorovich Krushinsky, av en ökning av två sammanhängande kvaliteter - strukturell diskretitet och funktionell och strukturell redundans. Det konstaterades att trots skillnaderna i den rumsliga organisationen av nervnätverk i fåglarnas striatum och däggdjurens neocortex, bestäms deras bildning och utveckling i evolutionen av samma morfologiska regelbundenhet.
Framstegen i det centrala nervsystemet hos högre ryggradsdjur åtföljdes av nyckelförändringar. Först ökade det totala antalet neuroner, cellpopulationer och övergångsformer mellan dem; för det andra ökade alla typer av vävnad och cellulär polymorfism inom varje typ av nervnätverk; för det tredje, moduler bildades - komplexa supercellulära strukturella och funktionella enheter för informationsbehandling.
Forskning utförd av oss vid Institutionen för biologi vid Chuvash State Pedagogical University uppkallad efter I. Ya Yakovlev, får komplettera dessa kriterier. Det visade sig att graden av dess asymmetri och regelbundenheter i interpositionen (graden av aggregering) av dess cellulära och supracellulära strukturella komponenter också är förknippade med framstegen i utvecklingen av fågelns hjärna.
Har korvider några funktioner som skiljer deras hjärnor från andra fåglar? För att göra detta måste kråkan jämföras med någon - till exempel med en duva. Duvor skiljer sig verkligen inte med stor intelligens, och många verk av professor Zoya Aleksandrovna Zorina och hennes kollegor från fakulteten för biologi vid Moskva statsuniversitet gjorde det möjligt att ta reda på vad exakt duvor är dumare än kråkor. Huva kråkor kan utvärdera storleken på uppsättningar och lagra sådan matematisk information inte bara i specifika bilder, utan också i en generaliserad, abstrakt form som fåglar kan associera, till exempel, med arabiska siffror; de kan se analogier i form av objekt, oavsett färg på dessa objekt.
Det vill säga att fåglarna verkar representera ett separat drag "i sinnet", utan att vara bundet till ett specifikt objekt. Duvor lär dig denna procedur mycket långsammare. Dessutom är inställningen till lärande praktiskt taget inte bildad i duvor, medan den i korvider verkar ganska snabbt och på grundval av en optimal strategi. Uppenbarligen förklaras skillnaden i kognitiva förmågor av skillnader i strukturen i hjärnan hos fåglarna hos dessa två arter.
Vi lyckades ta reda på att en kråka har dubbelt så många nervceller i hjärnan som en duva, och deras specifika densitet är dubbelt så hög. Samtidigt är nervcellerna och glia i kråkens hjärna mindre, och neuroglialkomplexen är större än i duvan.
För att ytterligare förstå specificiteten i fågelhjärnan inkluderade studien också finkarna (Fringillidae). Dessa fåglar kan komplexa manipulationer när de extraherar frön från kottar av olika barrträd. Till exempel fann anställda på Z. A. Zorinas laboratorium att grankorsar (som tillhör finkar), som kråkor, kan generaliseras - en av de viktigaste komponenterna i intellektuell aktivitet.
Hjärnaktivitetens effektivitet bestäms inte bara av antalet och området för nervceller, glia och neuroglialkomplex, utan också av deras plats i rymden, vilket påverkar neurons förmåga att "prata" med varandra. Det ömsesidiga arrangemanget av hjärnceller kan karakteriseras av avståndet mellan ett godtyckligt par av de närmaste cellerna. De genomsnittliga avstånden mellan celler bildar den så kallade cellnära matrisen, som är olika för varje studerat fält i hjärnan. En sådan matris fungerar som ett bekvämt verktyg för att bedöma hjärnans struktur.
Med dess hjälp kunde vi konstatera att den ömsesidiga närheten (aggregering) av neuroner och neuroglialkomplex hos kråkor är mycket större än hos fåglar i finskfamiljen. Det vill säga hos kråkor är de strukturella komponenterna i hjärnan belägna närmare varandra, vilket påskyndar och optimerar nervkedjernas arbete. En förbättring av funktionen av nervceller och neuroglialkomplex kan uppstå på grund av att graden av förgrening i nervcellerna ökade - fler dendriter började bildas i dem, och detta i sin tur blev möjligt på grund av en minskning av somasområdet (cellkroppen).
Så kråkorna är skyldiga sin exceptionella intelligens till det speciella i neuralarkitekturen. Men fortfarande är fåglar, inklusive korvider, märkbart lägre än däggdjur när det gäller det totala antalet neuroner. Om en kråks hjärna har 660 miljoner nervceller, mäts antalet i djur i tiotals miljarder.
Vad tillåter korvider att lösa problem i nivå med vissa primater?
Faktum är att hos däggdjur i den evolutionära serien minskar cellelementens täthet, medan hos fåglar ökar den, inklusive på grund av enandet av enstaka neuroner och glia till de nämnda neuroglialkomplexen. Uppenbarligen, i samband med förvärvet av fåglarnas förmåga att flyga vid behov, å ena sidan maximal belysning av den totala massan, och å andra sidan accelerationen av rörelser i deras hjärna, ägde rum en radikal optimering av informationsbearbetningsmekanismerna.
Detta krävde en annan strukturell och cellulär lösning: istället för kolonnstrukturen som är karakteristisk för däggdjur, utvecklades sfäriska cellkomplex hos fåglar. Dessa komplex har blivit de viktigaste strukturella och funktionella enheterna i fågelhjärnan, som inte är underlägsen i effektivitet gentemot neurala kolumner i djurhjärnan.