1. 首頁 > 生活百科 > >

鳥類擁有好頭腦

動物


鳥類擁有好頭腦

新的腦部掃描方法成為動物認知研究中的亮點
面臨不同類型的威脅時 ， 例如像紅尾鷹這樣的捕食者或戴著面具的人類，烏鴉會進行相同的凝視，但是背后卻有著不同的大腦處理機制 。美國華盛頓大學的野生生物學家John Marzluff率領的研究團隊日前在英國《皇家學會學報B》上發表了研究報告 。在實驗中，Marzluff和同事使用了正電子發射斷層掃描（PET）設備，以捕捉烏鴉在看到不同對象時腦部的圖像 ?！拔覀儼l現烏鴉大腦的認知非常靈活 。”Marzluff稱 。
Marzluff強調 ， PET掃描是該領域研究中觀察鳥類大腦的“首次嘗試”，它被譽為研究鳥類認知的強大新工具 ?！斑@是鳥類認知神經科學的首創 ?！毙挛魈m奧克蘭大學的進化生物學家Russell Gray說，“他們展示了烏鴉的腦部會進行哪些活動 ?！盙ray和其他科學家希望這種掃描可以刺激這個已經在蓬勃發展的研究領域 。
不過，不是所有的人都因此認為腦部掃描會改變這一領域的現狀 ?！斑@種比較行為神經科學絕對是需要的，但并不能代替心智能力的行為測試 ?！奔幽么蠖鄠惗啻髮W的心理學名譽教授Sara J. Shettleworth如是說 。
【鳥類擁有好頭腦】有羽毛的猿
10年前 ， 研究人員若知道當今科學家會如此熱衷于研究鳥類大腦，一定會感到很驚訝 。鳥類家族成員曾被視作智力低下 ， 它們被認為缺少大腦皮層，即哺乳動物大腦中更高認知功能發生的區域 。2004年，一個由神經生物學家和鳥類學家組成的國際研究團隊報告稱，鳥類擁有大腦結構，其中包括和哺乳動物類似的發達的前腦 。在此之前，比較認知研究人員已經證明，一些鳥類——尤其是鸚鵡、烏鴉和松雞——的行為方式表現出復雜的認知技能 。2004年的報告“提供了神經學方面的證據 ， 可以幫助說服那些持懷疑態度的人們” 。美國加州大學圣巴巴拉分校的比較認知學家Corina Logan如是說，“現在鳥類認知研究很熱門” 。
確實，在過去10年中，該領域方興未艾，產生了大批研究論文 ?？茖W家詳細研究了烏鴉和松雞復雜的記憶、烏鴉的工具制造和推理能力以及很多鳥類復雜的社交能力，特別是鴉科鳥類和鸚鵡 。其中對鴉科鳥類的研究最多 ?！傍f科鳥類的各種行為——從算數到緩沖，充分展示了它們的靈活和多樣化 ?！庇鴦虼髮W的比較心理學家Nicola Clayton說 。她與倫敦大學瑪麗女王學院的Nathan Emery將鴉科鳥類稱為“有羽毛的猿”，因為這些鳥類有著很多和類人猿相同的本領——從工具制造到社交 。在一些試圖發現其所擁有的識別對方意圖能力的測試中，一些鴉科鳥類的表現甚至超過了類人猿 。
然而，不是所有人都相信鳥類擁有先進認知的說法 。一些研究人員稱，那些行為可以被解釋為諸如聯想學習等的簡單認知過程 。雙方研究人員的爭論此起彼伏 。荷蘭格羅寧根大學的理論生物學家Elske van der Vaart說：“一方的研究人員認為找到了一種動物擁有新的心智能力，而另一方會說證據尚未足夠 ?！?br /> 為什么鳥類有可能發展出豐富的心智能力？奧地利維也納大學的認知心理學家Thomas Bugnyar表示 ， 這可能是復雜社交生活的結果——與靈長類動物認知進化背后驅動力的理論相同 ?！拔覀冊噲D了解社交智能假說如何適用于非哺乳類動物，尤其是鴉科鳥類 ?！盉ugnyar說 。最近他在《比較認知與行為評價》雜志上發表了其團隊研究的總結 。比如，美國烏鴉擁有復雜的社交生活，這可能會塑造其進化：它們有終身伴侶和大家族，通過復雜的聲音交流，在大型社會團體中飛行、覓食和棲息 。如果相同的社交壓力驅使鳥類和靈長類動物的認知能力形成，那么這將是趨同進化的驚人實例 。
鳥類行為物理學
試圖探索鳥類行為背后機制的行為實驗通常非常復雜 。很多實驗測試了鳥類為得到食物而使用和制作工具、操作物體 。研究人員稱，這些實驗提供了動物擁有“樸素物理學”的線索——它們對機械世界如何認知 。“物理任務很吸引人，因為它們更可能揭示動物精確的認知操作如何解決難題 ?！庇＝虼髮W的行為生態學家Alex Kacelnik說 。
去年 ， 維也納大學的Alice Auersperg帶領的研究團隊報告稱，一只戈芬氏鳳頭鸚鵡Figaro可以自己發明、制作并修改工具 。這只鳥從地板上撿起一根樹枝，去掉邊杈 ， 裁成適當的長度，并用其將一個螺母耙進了籠子 。這聽起來像是一個戲劇性的、自發的發明 。但是，Figaro是否在腦中有一個完成的耙子圖像，并采取這些步驟來實現這一過程呢？如果是這樣，還沒有人可以證實 。鳥類可能是在一系列探索性步驟中進行學習 。
日前，該研究團隊在《科學公共圖書館—綜合》上發表報告稱 ， 實驗中其他的鸚鵡為得到食物可以學習打開5個鎖，表明鳥類可以在沒有額外獎勵的情況下學習連續操作步驟 。當這些鎖用不同的次序呈現時，鸚鵡也能成功開鎖，表明它們可以獨立思考每個步驟 ?！斑@是一種棘輪裝置——包含很多小步驟——可以引領其得到一個解決方案 ?！盞acelnik稱 。
新西蘭奧克蘭大學的進化生物學家Alex Taylor稱，這一實驗展示了鳥類的逐步進化，但鳥類制作工具和操作物體行為背后的機制仍然是一個謎 。“這些表現令人印象深刻 ， 但是很難準確了解其認知的用途以及鳥類的大腦中進行著什么 。”
新蘇格蘭烏鴉包括烏鴉、非洲灰鸚鵡和食肉鸚鵡，它們可以得到籠子較遠處的一根垂直繩子上系的食物 。這些鳥都是用了相同的方法：它們用喙拉起繩子，然后用腳踩住 ， 使其喙可以拉起更多的繩子，直到夠到食物 。不過，它們做這些動作時，腦子里在想什么呢？一些人認為 ， 這些小鳥腦中想象到重復拉繩子的結果——可以得到食物，因此會朝著最終目標進行工作 。但是另一些人認為，小鳥可能只是簡單地進行反饋循環 。
在2012年發表于英國《皇家學會學報B》上的論文中，Taylor通過輕微改變11只野生新蘇格蘭烏鴉的設置，對這兩種假說進行了測試 。他將兩個獨立的繩圈放在桌子上 ， 每根繩子末端都系有肉，不過其中一根繩子是斷開的，如果小鳥拉動它，末端的肉不會移動 。大多數小鳥會拉動那根連續的繩子，但只有一只持續拉動得到了食物 。其他小鳥在拉動幾下后就停止了，或者根本就沒有拉動 。Taylor認為 ， 至少在這個試驗中，小鳥是對每一步作出反應 ， 而不是想象出最終的結果 。
烏鴉的頭腦
這些解釋的差異正是科學家對研究鳥類大腦感到興奮的原因 。Marzluff已經得知，烏鴉非常細心且有良好的記憶力 。它們在看到另一只烏鴉的尸體后 ， 會發出叫聲并聚集起來，它們也不會忘記曾經威脅過自己的人的樣子 。2010年，Marzluff曾在《動物行為學》雜志上發表過相關報告 。2006年，他和學生戴著野人面具在校園中捕捉了7只烏鴉，進行標記后將其釋放 。之后，當研究人員再次戴上面具在校園里走動時 ， 帶有標記的烏鴉便會向其大叫，但對戴著迪克·切尼面具的人卻沒有反應 。這一天，只要Marzluff戴上面具，校園中的烏鴉（即使那些沒被捕捉過的烏鴉）都會反復襲擊他 。
去年 ， 在發表于美國《國家科學院院刊》上的一項研究中，Murzluff第一次使用其腦部掃描技術，在烏鴉看到并記住戴面具的樣子時檢查其神經回路 。目前，新研究顯示 ， 烏鴉看到天敵時和記憶以前從未見過的有威脅的人的樣子時的大腦活躍部分是不同的 。該方法“會大大改善我們對動物如何接觸、說明和內化信息的理解” 。澳大利亞國立大學的行為生態學家Teresa Iglesias如是說 。
“這是技術上和概念上的突破 ?！泵绹笨_來納州杜克大學的神經解剖學家Erich Jarvis說 。但他提醒，Marzluff的團隊可能“過快地用純粹的認知內容來解釋實驗結果” 。一些基本的大腦功能——感覺處理和神經激活——也可以解釋掃描中的一些差異 。
即使第一次使用該方法的實驗結果并不十分可靠，但Gray、Logan和其他研究人員還是感到很興奮 。Taylor和Gray希望使用Marzluff的技術進行拉繩實驗，來了解小鳥大腦的哪些部分與其有關 。當然 ， 有一些事情人們永遠不會了解，比如這些烏鴉對于在Marzluff的實驗室生活兩周是怎么想的 。（中國科學報 張冬冬）