Dodano: 30 wrzesień 2020r.

Ptaki są zdolne do świadomego myślenia? Intrygujące wyniki badań

Świadomość posiadają wyłącznie ludzie i ich najbliżsi krewni o podobnej budowie mózgów – taki pogląd funkcjonuje od dawna. Jednak nowe badania po raz pierwszy wykazały istnienie świadomych procesów u ptaków. Mimo że nie posiadają one kory nowej, która u ludzi zaangażowana jest w przetwarzanie wrażeń zmysłowych oraz procesy poznawcze, jej funkcje pełni nieznana dotąd struktura w mózgu.

Ptaki są zdolne do świadomego myślenia? Intrygujące wyniki badań

 

W badaniach prowadzanych przez ostatnie lata udowodniono, że ptaki potrafią tworzyć narzędzia, a nawet rozumieją abstrakcyjne koncepcje. Jednak brak kory nowej - obszaru mózgu obecnego wyłącznie u ssaków, która jest zaangażowana w przetwarzanie wrażeń zmysłowych oraz procesy poznawcze, planowanie i rozwiązywanie problemów - od dawna intryguje naukowców.

W nowych badaniach opublikowanych na łamach pisma „Science”, naukowcy z Uniwersytetu Ruhr w Bochum odkryli nieznaną dotąd sieć mikroukładów w mózgu ptaków, która może odpowiadać za te same funkcje, co kora nowa u ssaków. W osobnym badaniu, które również ukazało się w „Science”, naukowcy z Uniwersytetu w Tybindze powiązali ten sam region ze świadomym myśleniem.

Architektura mózgu ptaków

Zespół naukowców pod kierunkiem Martina Stacho z Uniwersytetu Ruhr w Bochum badał przodomózgowie ptaków, które kontroluje ich percepcję. Z grubsza porównanie mózgów ssaków i ptaków sugeruje, że nie mają one ze sobą nic wspólnego, jednak jak zaznacza Stacho „ptaki i ssaki mają wiele takich samych zdolności poznawczych”.

Aby dowiedzieć się, w jaki sposób mózgi ptaków wspierają zdolności poznawcze, Stacho i jego współpracownicy zbadali mikroskopijne wycinki trzech mózgów gołębi za pomocą trójwymiarowego obrazowania w świetle spolaryzowanym. Ta technika o wysokiej rozdzielczości pozwoliła im przeanalizować obwody w regionie przodomózgowia - tzw. pallium, uważanym za najbardziej podobny do kory nowej ssaków. Chociaż pallium nie posiada sześciu warstw, jak kora nowa, ma charakterystyczne struktury połączone długimi włóknami.

Uzyskane obrazy uczeni porównali z obrazami kory szczura, małpy i człowieka. Analiza wykazała, że zaobserwowane włókna są zorganizowane w uderzająco podobny sposób, co włókna w korze mózgowej ssaków. Badacze zwizualizowali również połączenia między neuronami w mózgach dwóch odległych od siebie gatunków ptaków: gołębi i sów. Do wypreparowanych mózgów uczeni wstrzyknęli kryształy i odkryli obwody w obszarach czuciowych, które były podobne do tych występujących w korze nowej ssaków.

Badacze przyznali, że to właśnie ta neuroarchitektura - połączenia między strukturami, a nie same struktury – może wyjaśniać, dlaczego ptaki są tak samo uzdolnione poznawczo jak ssaki.

Badania percepcji wron

W drugim z przedstawionych badań, grupa neurobiologów z Uniwersytetu w Tybindze mierząc sygnały mózgowe krukowatych po raz pierwszy wykazała, że ptaki te posiadają subiektywne doświadczenia. Jednoczesne rejestrowanie zachowania ptaków i aktywności ich mózgów pozwoliło grupie kierowanej przez profesora Andreasa Niedera wykazać, że są one zdolne do świadomego postrzegania bodźców zmysłowych.

Do tej pory ten rodzaj świadomości był obserwowany tylko u ludzi i innych naczelnych, które mają zupełnie inną strukturę mózgu niż ptaki. - Wyniki naszych badań pozwalają inaczej spojrzeć na ewolucją świadomości i jej neurobiologiczne ograniczenia - mówi Nieder.

Dla ludzi i naszych najbliższych krewnych zdolność do świadomego postrzegania rzeczy jest zlokalizowana w korze mózgowej. Przez wiele lat badano, czy zwierzęta z mózgami o zupełnie odmiennej budowie, są również obdarzone świadomym postrzeganiem. Jednak do tej pory nie było żadnych eksperymentalnych danych neurologicznych na poparcie takiego twierdzenia.

Aby śledzić świadome procesy zachodzące u ptaków, naukowcy z Tybingi wyszkolili dwie jednoroczne wrony czarne, by te sygnalizowały ruchem głowy, czy spostrzegły bodziec na ekranie przed nimi. Większość bodźców była jednoznaczna - w różnych próbach pojawiały się albo jasne figury, albo w ogóle nic się nie pojawiało. Ptaki niezawodnie sygnalizowały odpowiednio obecność lub brak bodźców.

Ale badacze wprowadzili pewną trudność. Niektóre wyświetlane bodźce były tak słabe, że znajdowały się na progu percepcji. W przypadku takiego bodźca wrony czasem wskazywały, że go widziały, czasem, że nie. Tutaj w grę wchodziło subiektywne postrzeganie wron.

Świadomość ptaków

Podczas gdy biorące udział w eksperymentach ptaki reagowały na bodźce wzrokowe, badacze jednocześnie rejestrowali aktywność poszczególnych komórek nerwowych w ich mózgach, przy pomocy uprzednio wszczepionych elektrod. Kiedy ptaki zgłaszały, że dostrzegły bodziec, ich komórki nerwowe były aktywne w okresie między prezentacją bodźca a reakcją behawioralną. Jeśli nie dostrzegły niczego na ekranie, ich komórki nerwowe nie przejawiały większej aktywności.

Na podstawie aktywności komórek nerwowych naukowcy przewidywali subiektywne reakcje ptaków w odniesieniu do bodźca. - Oczekuje się, że komórki nerwowe, które reagują na bodźce wzrokowe, będą reagować w ten sam sposób na bodziec wzrokowy o stałej intensywności. Jednak nasze badania jednoznacznie pokazują, że komórki nerwowe na wyższym poziomie przetwarzania znajdują się pod wpływem subiektywnych czynników, a dokładniej, wytwarzają subiektywne doznania - wyjaśnia Nieder.

Oznacza to, że w kategoriach historii ewolucji początki świadomości mogą być znacznie starsze i bardziej rozpowszechnione w królestwie zwierząt, niż wcześniej sądzono. - Ostatni wspólny przodek ludzi i krukowatych żył 320 milionów lat temu. Jest możliwe, że świadomość powstała właśnie wtedy i jest przekazywana od tamtej pory z pokolenia na pokolenie – wskazuje Nieder.

Alternatywny scenariusz zakłada, że świadomość rozwinęła się całkowicie niezależnie u odległych od siebie gatunków. - W każdym przypadku zdolność świadomego doświadczenia może być realizowana w mózgach o różnej strukturze i niezależnie od kory mózgowej – zaznacza Nieder.

- Często zakłada się, że inna architektura mózgu ptaków ogranicza myślenie, świadomość i najbardziej zaawansowane funkcje poznawcze - mówi John Marzluff z University of Washington w Seattle, który nie był zaangażowany w żadne z powyższych badań. - Te badania potwierdzają stare powiedzenie, że wygląd może mylić. Chociaż mózgi ptaków i ssaków wyglądają zupełnie inaczej, to wyniki badań wskazują, że w rzeczywistości są one połączone w bardzo komplementarny sposób - dodaje.

 

Źródło: Science, fot. CC BY 2.0/ Wikimedia Commons/ Ian Kirk