
最新发表在顶级学术期刊《科学》(Science)上的一项研究为我们提供了关于鸟类大脑如何处理信息和做出决策的全新见解。来自蒂宾根大学(University of Tübingen)神经生物学研究所的研究员菲利普·施密德鲍尔(Philipp Schmidbauer)和安德烈亚斯·尼德(Andreas Nieder)教授发现,乌鸦惊人的快速反应背后,伴随着其脑细胞中同样令人瞩目的活跃活动。
乌鸦以极高的准确率迅速做出决策
为了测试这些鸟类的决策能力,研究人员在触摸屏上向它们展示了移动的点。乌鸦必须判断绝大多数点是在向左还是向右移动,然后通过啄击屏幕对应一侧的目标来表明它们的答案。
即使在运动方向难以辨认的情况下,这些鸟类的表现也异常出色。“即使运动模式很难识别,乌鸦的决策仍然比随机选择要好,”菲利普·施密德鲍尔报告说,“而在信号清晰的情况下,它们的准确率接近100%。”
研究结果表明,乌鸦能够在几分之一秒内评估视觉信息并做出准确的选择。为了解它们的大脑是如何做到这一点的,研究人员在鸟类完成任务时检查了单个神经元的活动情况。
乌鸦大脑在短短70毫秒内开始处理决策
研究小组记录了鸟类大脑中一个名为尾侧nidopallium(nidopallium caudolaterale)的区域的神经活动。该区域在处理信息和做出决策方面发挥着重要作用,这与人类大脑中的前额叶皮层非常相似。
记录显示,乌鸦的大脑几乎立即开始区分两个可能的方向。在移动的点出现仅仅70毫秒后,与不同选择相关的神经元就已经表现出不同的活动模式。
这些信号在鸟类做出身体反应之前很久就已经出现。当乌鸦评估移动的点时,神经活动稳步增加,直到达到与做出决策相关的阈值。这种活动既反映了点指示特定方向的清晰程度,也反映了鸟类最终选择的方向。
不同的脑部结构,相似的决策过程
最引人入胜的发现之一是,尽管乌鸦的大脑组织方式与人类和其他灵长类动物截然不同,但它们似乎使用与哺乳动物相似的神经过程来做出决策。
安德烈亚斯·尼德说:“这些发现表明,鸟类大脑中的神经元动态与人类和非人灵长类动物既定的决策模型是一致的。”
与哺乳动物不同,鸟类没有分层的的大脑皮层。然而,它们的大脑似乎能够遵循评估证据和做出决策的相同基本原则。在这项视觉任务中,乌鸦完成该过程的速度比灵长类动物快两倍。
研究人员认为,这种惊人的速度可能反映了鸟类在整个进化过程中所面临的生存需求。对于飞行并使用喙与周围环境进行交互的动物来说,迅速解释视觉信息并以精确的运动做出反应尤其重要。
尼德解释说:“鸟类依靠视觉在飞行过程中进行精确、快速的机动,并在觅食时引导它们的喙朝向物体。”
然而,造成乌鸦速度优势的确切生物学机制仍然未知。未来还需要更多的研究来确定,为什么它们结构不同的大脑能够比人类和猴子快得多地做出可比的视觉决策。