Doktor nauk biologicznych Leonid Voronov, kandydat nauk biologicznych Valery Konstantinov, Czuwaski Państwowy Uniwersytet Pedagogiczny im. I. Ya. Yakovleva (Cheboksary)
Kruki od dawna weszły do elity intelektualnej świata zwierząt. Wszyscy znają słynną bajkę Ezopa o wronie i dzbanku: ptak nie dotarł dziobem do wody i, aby pić, zaczął wrzucać do dzbanka kamyki, aż woda osiągnęła wymagany poziom. Ale do dziś nadal poznajemy nowe umiejętności tych ptaków.
Ich ranga systematycznie rośnie - ptaki z rodziny krukowatych, dogonione z naczelnymi, osiągnęły inteligencję małych dzieci. Jednak nie do końca byłoby twierdzenie, że coś osiągnęli - oczywiście krukowate zawsze odznaczały się wysoką inteligencją, po prostu zajęliśmy się badaniem mózgów ptaków we wszystkich szczegółach ich psychologii i neurobiologii.
Wrony z kapturem wykazują niezwykłą inteligencję w wielu różnych sytuacjach. Zimą znajdą gdzieś aluminiową pokrywkę od rondla, siadają na niej i jeżdżą z pokrytych śniegiem dachów jak na saniach, a potem drażnią psy i koty chwytając za ogony. Maczają skórki chleba w kałużach, chowają żywność w magazynie, a nawet celowo wrzucają pod koła samochodów to, czego nie mogą dziobać.
Były chwile, kiedy wrony rozpinały zamek błyskawiczny torby z zakupami i wyjmowały zapasy. W niewyobrażalny sposób rozpoznają ludzi „z widzenia” niezależnie od ich ubrania i łatwo odróżniają broń od kija. Wrony „współpracują” ze sobą we wspólnych przygodach. Na przykład „pracują” w parach, kradnąc jaja z gniazd innych ludzi: jedna wrona wypędza ptaka z gniazda, a druga zbiera jaja. To złożone zachowanie wymaga wyjaśnienia.
W świecie nauki zainteresowanie ptasią inteligencją pojawiło się, gdy biolodzy i antropolodzy poważnie myśleli o pochodzeniu ludzkiej inteligencji.
Nigdzie inteligencja nie mogłaby pojawić się tak od razu (chyba, że dopuszcza się wyjaśnienia religijne i paranaukowe), musi mieć jakieś fundamenty w ewolucyjnej przeszłości. Przede wszystkim zaczęli szukać takiego fundamentu oczywiście wśród naczelnych. Jednak znacznie bardziej interesujące było znalezienie zdolności poznawczych u ptaków, które ewolucyjnie nie są tak bliskie ludziom jak małpy.
Film promocyjny:
Przez długi czas manipulowanie narzędziami uważano za jeden z głównych przejawów wysokiej inteligencji, która odróżnia ludzi od wszystkich innych zwierząt. Ale jak się okazało, ptaki potrafią też używać narzędzi, a także tworzyć i modyfikować je. Umiejętność tę zaobserwowano nie tylko u krukowatych, ale także u czapli i zięb dzięcioła galapagos. Jednak ulubieńcami zoopsychologów były kruki nowokaledońskie.
Co robi kruk nowokaledoński, gdy potrzebuje np. Owada ze szczeliny? Wybiera zakrzywioną gałązkę na krzaku, odłamuje ją dziobem, zrywa z niej nadmiar kory i nierówności, pozostawiając tylko węzeł na jednym końcu, a powstałą szydełkiem dzierży w miejscach, w których może coś smacznego schować.
Naukowcy z University of St Andrews (Wielka Brytania) odkryli, że ptaki również oceniają jakość powstałego narzędzia. Jednocześnie nie ustalają metodą prób i błędów, który koniec gałązki wbić w szczelinę i czy dana gałązka jest ogólnie odpowiednia do zadania, ale jakby z góry wyobrażali sobie, jak będzie działać to lub inne narzędzie pracy, i wybierają najbardziej odpowiednie.
Kruki nowokaledońskie nie ograniczają się do patyków i gałązek. Eksperymenty zoologów z University of Auckland (Nowa Zelandia) wykazały, że ptaki te mogą używać nawet tak złożonego i tajemniczego obiektu jako lustra do własnych celów. Za pomocą lustra wrony ustalały, gdzie jest kawałek mięsa (nie widziały samego jedzenia, a jedynie jego odbicie). Patrząc na odbicie, ptaki zrozumiały, gdzie wetknąć dziób, aby dostać smakołyk, i przeprowadzono eksperymenty z dzikimi ptakami, które nie zdążyły jeszcze żyć obok ludzi.
Ogólnie rzecz biorąc, dzikie zwierzęta bardzo rzadko są w stanie zrozumieć, że odbicie jest odbiciem. Niewielka elita świata zwierząt, do której należą szare papugi, niektóre naczelne, delfiny i słonie indyjskie, ma możliwość rozwiązania „zagadki lustra”. Teraz dodano do nich kruki.
Osiągnięcia kruków z Nowej Kaledonii rosły: ten sam zespół zoologów z University of Auckland stwierdził, że są one zdolne do wnioskowania przyczynowego. Istota eksperymentu polegała na tym, że ptaki musiały „zespolić” w swoich umysłach ruch obiektu i osobę, która nim manipuluje, a kruki nie widziały bezpośrednio samej manipulacji. Mówiąc najprościej, poproszono ptaki o rozwiązanie zagadki teatru lalek: oto kij, tu jest mężczyzna, mężczyzna idzie za ekranem, a kij zaczyna się poruszać. I ptaki naprawdę zrozumiały, że istnieje niewidzialny „czynnik działania” (nawiasem mówiąc, u dzieci podobna zdolność pojawia się w wieku siedmiu miesięcy).
Nie należy jednak sądzić, że jedynymi obiektami tego rodzaju badań są kruki nowokaledońskie. W niedawnej pracy japońskich zoologów z Uniwersytetu Utsunomiya wykazano, że wrony wielkodziobe mogą kojarzyć liczby i abstrakcyjne symbole z ilością pożywienia. Po liczbach i geometrycznych kształtach na pojemnikach z jedzeniem ptaki rozpoznawano tam, gdzie jest więcej, a gdzie jest mniej. Innymi słowy, ptaki były świadome stosunków liczbowych.
Innym przykładem inteligencji krukowatych jest ich zdolność do zapamiętywania przyjaciół i wrogów przez kilka lat. Co więcej, ich pamięć społeczna nie ogranicza się do osobników tego samego gatunku: na przykład miejskie wrony pamiętają głosy innych ptaków i ludzi. Przykłady inteligencji krukowatych można mnożyć i mnożyć, ale skąd ta pomysłowość? To pytanie, jak łatwo zrozumieć, ma charakter neurobiologiczny i aby na nie odpowiedzieć, musimy zajrzeć do mózgu ptaka.
Muszę powiedzieć, że do niedawna psychika ptaków była tradycyjnie niedoceniana i to nie tylko ze względu na niewielki rozmiar ich mózgu, ale także ze względu na specyfikę jego budowy. Mózg ptaka pozbawiony jest sześciowarstwowej nowej kory (którą posiadają ssaki), a jego ewolucja przebiegała w wyniku transformacji jąder prążkowia lub prążkowia.
Prążkowie jest starsze niż kora, a jego funkcje są prostsze niż jego, dlatego centralny układ nerwowy ptaków był postrzegany jako prymitywna struktura, nieprzeznaczona do realizacji wyższych funkcji poznawczych, które spełnia nowa kora ssaka.
Z biegiem czasu jednak punkt widzenia na mózg ptaka zaczął się zmieniać - okazał się bardziej skomplikowany niż sądzili. Aby zrozumieć jego dość złożoną strukturę, musisz znać kilka szczegółów. Mózg ptaka zawiera kilka pól o określonych funkcjach. Każde pole składa się ze składników strukturalnych - gleju, neuronów i kompleksów neurogleju. Jak wiecie, neuron przekazuje informacje, glej pomaga, a kompleks neurogliowy najwyraźniej analizuje informacje, tak jak robią to kolumny komórkowe kory ssaków. (Kolumna to grupa neuronów zlokalizowanych w korze nowej mózgu prostopadle do jego powierzchni, łączących komórki nerwowe w różnych warstwach kory).
Ogólnie rzecz biorąc, postępowi mózgu kręgowców, sformułowanym przez słynnego rosyjskiego biologa Leonida Wiktorowicza Krushinsky'ego, towarzyszy wzrost dwóch wzajemnie powiązanych cech - strukturalnej dyskrecji oraz funkcjonalnej i strukturalnej nadmiarowości. Stwierdzono, że pomimo różnic w organizacji przestrzennej sieci neuronowych w prążkowiu ptaków i korze nowej ssaków, o ich powstawaniu i rozwoju w ewolucji decydują te same prawidłowości morfologiczne.
Postępowi ośrodkowego układu nerwowego kręgowców wyższych towarzyszyły kluczowe zmiany. Po pierwsze, wzrosła całkowita liczba neuronów, populacji komórek i form przejściowych między nimi; po drugie, wszystkie typy polimorfizmu tkankowego i komórkowego wzrosły w każdym typie sieci neuronowych; po trzecie, powstały moduły - złożone nadkomórkowe strukturalne i funkcjonalne jednostki przetwarzania informacji.
Badania przeprowadzone przez nas na Wydziale Biologii Czuwaskiego Państwowego Uniwersytetu Pedagogicznego im I. Ya. Yakovlev, pozwolił uzupełnić te kryteria. Okazało się, że z postępem w rozwoju mózgu ptaka wiąże się również stopień jego asymetrii i regularności wstawiania (stopień agregacji) jego komórkowych i nadkomórkowych składników strukturalnych.
Czy krukowate mają jakieś cechy, które odróżniają ich mózgi od innych ptaków? Aby to zrobić, wronę należy porównać z kimś - na przykład z gołębicą. Gołębie naprawdę nie różnią się wielką inteligencją, a liczne prace profesor Zoji Aleksandrownej Zoriny i jej współpracowników z Wydziału Biologii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego pozwoliły dowiedzieć się szczegółowo, co dokładnie gołębie są głupie od wron. Wrony zakapturzone są w stanie ocenić wielkość zbiorów i przechowywać takie informacje matematyczne nie tylko w określonych obrazach, ale także w uogólnionej, abstrakcyjnej formie, którą ptaki mogą kojarzyć np. Z cyframi arabskimi; widzą analogie w kształcie przedmiotów, niezależnie od koloru tych obiektów.
Oznacza to, że ptaki wydają się reprezentować odrębną cechę „w umyśle”, bez przywiązania do konkretnego obiektu. Gołębie uczą się tej procedury znacznie wolniej. Poza tym u gołębi praktycznie nie kształtuje się stosunek do nauki, natomiast u krukowatych pojawia się dość szybko i na podstawie optymalnej strategii. Oczywiście różnicę w zdolnościach poznawczych tłumaczą różnice w budowie mózgu ptaków tych dwóch gatunków.
Dowiedzieliśmy się, że w mózgu wrona ma dwa razy więcej neuronów niż gołąb, a ich gęstość właściwa jest dwukrotnie większa. Jednocześnie neurony i glej mózgowy wrony są mniejsze, a kompleksy neuroglejowe większe niż u gołębi.
Aby lepiej zrozumieć specyfikę mózgu ptaka, badaniem objęto również zięby (Fringillidae). Ptaki te są zdolne do złożonych manipulacji podczas ekstrakcji nasion z szyszek różnych rodzajów drzew iglastych. Na przykład pracownicy laboratorium Z. A. Zoriny stwierdzili, że krzyżodzioby świerkowe (należące do zięb), podobnie jak wrony, są zdolne do generalizacji - jednego z najważniejszych składników aktywności intelektualnej.
O sprawności mózgu decyduje nie tylko liczba i powierzchnia neuronów, kompleksów glejowych i glejowych, ale także ich lokalizacja w przestrzeni, co wpływa na zdolność neuronów do „rozmawiania” ze sobą. Wzajemne rozmieszczenie komórek mózgowych można scharakteryzować odległością między dowolną parą najbliższych komórek. Średnie odległości między komórkami tworzą tzw. Macierz bliskości komórek, która jest różna dla każdego badanego pola mózgu. Taka matryca służy jako wygodne narzędzie do oceny budowy mózgu.
Z jego pomocą udało nam się ustalić, że wzajemna bliskość (agregacja) neuronów i kompleksów neuroglejowych u wron jest znacznie większa niż u ptaków z rodziny zięb. Oznacza to, że u wron elementy strukturalne mózgu znajdują się bliżej siebie, co przyspiesza i optymalizuje pracę łańcuchów nerwowych. Poprawa funkcjonowania neuronów i kompleksów neuroglejowych mogła nastąpić dzięki temu, że zwiększył się stopień rozgałęzienia komórek nerwowych - zaczęło się w nich tworzyć więcej dendrytów, a to z kolei stało się możliwe dzięki zmniejszeniu obszaru somy (ciała komórkowego).
Tak więc wrony zawdzięczają swoją wyjątkową inteligencję osobliwościom architektury neuronowej. Ale nadal ptaki, w tym krukowate, są zauważalnie gorsze od ssaków pod względem całkowitej liczby neuronów. Jeśli mózg kruka ma 660 milionów neuronów, to u zwierząt ich liczbę mierzy się w dziesiątkach miliardów.
Co pozwala krukowatym rozwiązywać problemy na równi z niektórymi naczelnymi?
Faktem jest, że u ssaków w serii ewolucyjnej gęstość elementów komórkowych maleje, natomiast u ptaków wzrasta, m.in. na skutek zjednoczenia pojedynczych neuronów i gleju we wspomniane kompleksy neurogleju. Najwyraźniej w związku z nabyciem przez ptaki zdolności do latania w razie potrzeby, z jednej strony maksymalne odciążenie całkowitej masy, az drugiej przyspieszenie ruchów ich mózgu, nastąpiła radykalna optymalizacja mechanizmów przetwarzania informacji.
Wymagało to innego rozwiązania strukturalnego i komórkowego: zamiast charakterystycznej dla ssaków struktury kolumnowej, u ptaków rozwinęły się kuliste kompleksy komórkowe. Kompleksy te stały się najważniejszymi strukturalnymi i funkcjonalnymi jednostkami mózgu ptaków, które nie ustępują pod względem wydajności kolumnom nerwowym w mózgu zwierząt.