PNAS:“啾星人”为什么这么聪明?
2016/08/01
为什么脑袋那么小的鸟类可以如此聪明?近日,来自捷克查理大学的研究团队发表于PNAS上的研究给出了答案:因为它们大脑的神经元密度高。


关于“乌鸦成精”的故事我们听说的不能更多。从小时候学过的“乌鸦喝水”再到它们能利用过往汽车碾碎坚果壳来采食,这些其貌不扬的鸟儿高调秀智商的例子不胜枚举。而“能说会道”的鹦鹉更是被认为智力能与7岁儿童相提并论,这或许有些夸张,但鸟类在人类心目确实留下了“机灵鬼”的形象。不过,啾星人的智力究竟能有多高呢?毕竟,它们的脑袋只有核桃那么大。近日,来自捷克查理大学的研究团队给出了答案,该团队发表在PNAS上的研究表明,鸟类脑袋虽小,但是“含金量”却能和灵长类动物相提并论。

众所周知,许多鸟类认知能力可与哺乳动物相媲美,甚至超过了后者。其中,乌鸦和鹦鹉尤其聪明,在某些方面甚至超越了猿类。他们可以制造工具,从镜子里认出自己,计划未来需求……一些鹦鹉和鸣禽(包括鸦科)还拥有一项神技能——声音学习,要知道,这项技能可是只有人类和极少部分动物才能有幸拥有的。

事实上,鸟类的大脑构造和其他哺乳动物十分不同。在漫长的进化道路上,哺乳动物大脑进化出了所谓的“新皮层”,它与一些高等功能如知觉, 运动指令产生,空间推理,意识及人类语言有关系。而鸟类却没有新皮层,最近一些研究表明,尽管鸟类的大脑缺乏新皮层,但它们前脑的很大一部分区域都相当于哺乳动物的大脑皮层,遵循相同的结构规则,并且与哺乳动物的大脑皮层类似,在执行控制等高级认知功能中发挥作用。

但是,鸟类的脑袋终究还是太小了,要说它们能达到猿类的智力似乎有些令人难以置信。当然,也许你会认为,鸟类的身体也很小,这样脑部身体质量比其实并不算小,因而它们能够拥有优秀的认知能力。这种评估方法如果再除去脑-身体异速生长的误差,就被称为“脑化指数”(Encephalization quotient, EQ)。以前人们曾将“脑化指数”大致代表一种动物的智力。但遗憾的是,最近的研究数据表明,智力取决于大脑中神经元的绝对数量和神经元之间的连接,而非脑部身体质量比。

那么,究竟是什么使鸟类的认知能力能与灵长类动物相提并论呢?

研究人员检查了28种鸟类大脑的细胞成分。答案在意料之中,鸣禽和鹦鹉的大脑中含有大量的神经元,神经元密度超过哺乳动物。由于这些“多余”的神经元主要集中在前脑,大一点的鹦鹉和乌鸦竟然与比它们大的多的猴脑拥有相同甚至更多数量的前脑神经元。因此,在每单位质量的大脑中,鸟类大脑有提供更高认知能力的潜能。此外,由于它们的神经元高度致密,神经元之间的距离可能更小,这可能导致神经元之间的信息传递速率更快,从而增强了这些鸟类的认知能力。

接下来,该小组还打算研究一些其他的鸟类,来弄清楚这种高密度神经元以及优先定位于前脑的特性是否是鸣禽和鹦鹉特有的,或者是那些脑袋相对较大的鸟类进化的结果。此外,还有必要更细致地评估神经元在与特殊功能有关的各脑区的分布情况。这项成果,结合行为学研究,可以使我们弄清楚神经元数量和密度以及感觉、认知、运动等能力的因果关系。并使我们更进一步理解神经元密度与信息处理能力的潜在联系机制。

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